চার্জিং কেবল থেকে শক্তি-সচেতন পরিধানযোগ্য ডিভাইস—নমনীয় শক্তি সঞ্চয় ব্যবস্থার ভবিষ্যৎ

পরিধানযোগ্য ডিভাইস ব্যবহারকারীদের সবচেয়ে সাধারণ অভিযোগগুলোর একটি আশ্চর্যজনকভাবে সহজ: ব্যাটারির স্থায়িত্ব খুব কম ক্ষেত্রেই সারাদিনের স্মার্ট কার্যকারিতার প্রতিশ্রুতি পূরণ করে।

স্মার্ট হেলথ প্যাচ, AI-চালিত হিয়ারিং এইড, ফিটনেস ট্র্যাকার, স্মার্ট রিং, চিকিৎসা পর্যবেক্ষণ ডিভাইস, AR চশমা, ইলেকট্রনিক স্কিন বা শিল্পক্ষেত্রের পরিধানযোগ্য সেন্সর—যাই হোক না কেন, প্রকৌশলীদের সবসময় তিনটি পরস্পর প্রতিদ্বন্দ্বী চাহিদার মধ্যে ভারসাম্য রাখতে হয়:

• আরও ছোট ও হালকা পণ্য
• আরও দীর্ঘ সময় চালনা
• আরও বেশি সেন্সর, বেতার সংযোগ এবং AI প্রক্রিয়াকরণ

পণ্য ডিজাইনার ও ইলেকট্রনিক্স নির্মাতাদের জন্য প্রচলিত পাওয়ার আর্কিটেকচারকে অতি-পাতলা, নমনীয় এবং শরীরের আকৃতির সঙ্গে মানিয়ে নেওয়া ডিভাইসে খাপ খাওয়ানো ক্রমেই কঠিন হয়ে উঠছে। এই চ্যালেঞ্জ এমন নমনীয় শক্তি সঞ্চয় ব্যবস্থার প্রতি আগ্রহ বাড়িয়েছে, যা শক্তি সংগ্রহ ও শক্তি সঞ্চয়কে একটি সমন্বিত প্ল্যাটফর্মে একত্র করে।

MOTOMA-তে আমরা নিয়মিতই দেখি উন্নয়ন দলগুলো এমন ব্যাটারি সমাধান খুঁজছে, যা শুধু ছোট আকারের পরিধানযোগ্য পণ্যের ভেতরে ফিট হয় না, বরং স্বয়ং-চালিত ইলেকট্রনিক্স, নমনীয় ডিসপ্লে, বায়োমেট্রিক সেন্সিং এবং ধারাবাহিক স্বাস্থ্য পর্যবেক্ষণের মতো ভবিষ্যৎ ধারণাকেও সমর্থন করে।

প্রচলিত পাওয়ার সমাধান কেন সীমায় পৌঁছাচ্ছে

আজকের অধিকাংশ পরিধানযোগ্য পণ্য নির্ভর করে রিচার্জযোগ্য লিথিয়াম ব্যাটারির ওপর, যার ধারণক্ষমতা 50mAh থেকে 1000mAh পর্যন্ত। প্রচলিত ভোল্টেজ প্ল্যাটফর্মের মধ্যে 3.7V, 3.8V, 3.85V, 3.87V এবং 3.88V লিথিয়াম পলিমার সেল রয়েছে।

এই ব্যাটারিগুলো উচ্চ শক্তি ঘনত্ব দিলেও, ডিভাইস নির্মাতাদের বেশ কয়েকটি চ্যালেঞ্জের মুখোমুখি হতে হয়:

একটি স্মার্টওয়াচে 150mAh বা 300mAh ব্যাটারি ব্যবহার হতে পারে, অন্যদিকে স্মার্ট চশমায় প্রায়ই 500mAh থেকে 1000mAh ব্যাটারি প্যাকের প্রয়োজন হয়। পরিচালন সময়ের ওপর নির্ভর করে চিকিৎসা-সংক্রান্ত পরিধানযোগ্য ডিভাইসে 100mAh মাইক্রো ব্যাটারি থেকে 5000mAh বাহ্যিক পরিধানযোগ্য ব্যাটারি মডিউল পর্যন্ত ব্যবহার হতে পারে।

নমনীয় শক্তি সংগ্রহ ও সঞ্চয়ের ধারণা

গবেষণাগার এবং উন্নত ভোক্তা ইলেকট্রনিক্স কর্মসূচিতে উদীয়মান একটি নতুন পদ্ধতি হলো অর্গানিক ফটোভোলটাইক (OPV) প্রযুক্তিকে নমনীয় রিচার্জযোগ্য ব্যাটারির সঙ্গে সমন্বয় করা।

শুধু চার্জিং কেবল বা চার্জিং ডকের ওপর নির্ভর না করে, পরিধানযোগ্য ডিভাইসগুলো পরিবেশ থেকে ধারাবাহিকভাবে শক্তি সংগ্রহ করতে পারে এবং অতিরিক্ত শক্তি পরে ব্যবহারের জন্য সঞ্চয় করতে পারে।

সাধারণত এই আর্কিটেকচারে থাকে:

• নমনীয় অর্গানিক ফটোভোলটাইক মডিউল
• অতি-পাতলা শক্তি ব্যবস্থাপনা সার্কিট
• নমনীয় রিচার্জযোগ্য ব্যাটারি ব্যবস্থা
• কম-শক্তি বেতার যোগাযোগ মডিউল
• বুদ্ধিমান ব্যাটারি ব্যবস্থাপনা ব্যবস্থা

ফলে এমন একটি শক্তি সংগ্রহ-সঞ্চয় প্ল্যাটফর্ম তৈরি হয়, যা চার্জিংয়ের ঘনত্ব কমিয়ে পরিচালন সময় বাড়াতে পারে।

পরিধানযোগ্য ডিভাইসে অর্গানিক ফটোভোলটাইক প্রযুক্তি

প্রচলিত কঠিন সিলিকন সৌর প্যানেলের বিপরীতে, অর্গানিক ফটোভোলটাইক মডিউল হালকা, বাঁকানো যায় এবং পরিধানযোগ্য পণ্যে একীভূত করার উপযোগী।

প্রকৌশলীরা OPV উপাদান যুক্ত করতে পারেন:

• স্মার্ট পোশাকে
• ফিটনেস ব্যান্ডে
• চিকিৎসা প্যাচে
• AR ও VR হেডসেটে
• শিল্প নিরাপত্তার পরিধানযোগ্য সরঞ্জামে
• ইলেকট্রনিক স্কিন ডিভাইসে
• স্মার্ট ব্যাকপ্যাক ও আউটডোর সরঞ্জামে

ঘরের ভেতরের আলোর পরিস্থিতিতে OPV মডিউল অতিরিক্ত শক্তি উৎপন্ন করতে পারে, যা কম-শক্তির সেন্সর, Bluetooth যোগাযোগ মডিউল এবং পরিবেশ পর্যবেক্ষণ ব্যবস্থা সচল রাখতে সহায়তা করে।

পরিধানযোগ্য ইলেকট্রনিক্সের জন্য নমনীয় ব্যাটারি প্রযুক্তি

শুধু শক্তি সংগ্রহ স্থিতিশীল পাওয়ার আউটপুট দিতে পারে না। তাই শক্তি সঞ্চয়ের একটি উপাদান অপরিহার্য।

নমনীয় শক্তি সঞ্চয় ব্যবস্থার জন্য বর্তমানে বিভিন্ন ব্যাটারি প্রযুক্তি মূল্যায়ন করা হচ্ছে।

আজ যে বাণিজ্যিক পণ্যগুলো ব্যাপক উৎপাদনে যাচ্ছে, সেগুলোর জন্য কাস্টমাইজড লিথিয়াম পলিমার ব্যাটারি শক্তি ঘনত্ব, উৎপাদন প্রযুক্তির পরিপক্বতা এবং ডিজাইনের নমনীয়তার কারণে এখনও সবচেয়ে বাস্তবসম্মত সমাধান।

পরিধানযোগ্য ডিভাইসে সাধারণত ব্যবহৃত ব্যাটারি প্যারামিটার

পণ্যের প্রয়োজন অনুযায়ী পরিধানযোগ্য ইলেকট্রনিক্সে বিভিন্ন ভোল্টেজ প্ল্যাটফর্ম ও ধারণক্ষমতা ব্যবহার হতে পারে।

ডিজাইনের যেসব বিষয় প্রকৌশলীদের উপেক্ষা করা উচিত নয়

পরিধানযোগ্য ইলেকট্রনিক্সে নমনীয় শক্তি সঞ্চয় ব্যবস্থা একীভূত করার সময় ব্যাটারির ধারণক্ষমতা পুরো সমীকরণের কেবল একটি অংশ।

প্রকৌশল দলগুলোর আরও যেসব বিষয় মূল্যায়ন করা উচিত:

• বাঁকানোর ব্যাসার্ধের প্রয়োজনীয়তা
• ব্যাটারির পুরুত্বের সীমাবদ্ধতা
• পরিচালন তাপমাত্রার পরিসর
• চার্জিং দক্ষতা
• চক্রজীবনের প্রয়োজনীয়তা
• বেতার যোগাযোগের বিদ্যুৎ চাহিদা
• বারবার বাঁকানোর সময় যান্ত্রিক নির্ভরযোগ্যতা
• নিরাপত্তা সনদের প্রয়োজনীয়তা

অনেক পরিধানযোগ্য প্রকল্পে অনিয়মিত আকৃতির আবরণের মধ্যে মানক ব্যাটারি বসানোর চেষ্টা করার তুলনায় কাস্টম আকৃতির ব্যাটারি প্রায়ই বেশি সিস্টেম দক্ষতা দেয়।

সম্ভাব্য প্রয়োগ ক্ষেত্র

শক্তি সংগ্রহ ও শক্তি সঞ্চয়ের সমন্বয় ভোক্তা ইলেকট্রনিক্সের বাইরেও বিস্তৃত হচ্ছে।

বর্তমান ও উদীয়মান প্রয়োগগুলোর মধ্যে রয়েছে:

• দূরবর্তী রোগী পর্যবেক্ষণ ডিভাইস
• ধারাবাহিক গ্লুকোজ পর্যবেক্ষণ ব্যবস্থা
• ফিটনেস ও ক্রীড়া পরিধানযোগ্য ডিভাইস
• AR ও স্মার্ট চশমা প্ল্যাটফর্ম
• ইলেকট্রনিক টেক্সটাইল
• সামরিক পরিধানযোগ্য সরঞ্জাম
• শিল্পকর্মীদের নিরাপত্তা ব্যবস্থা
• পরিবেশ পর্যবেক্ষণ প্যাচ
• স্মার্ট হেলমেট ও সুরক্ষা সরঞ্জাম
• মানব-মেশিন ইন্টারফেস ডিভাইস

পণ্য নির্মাতাদের জন্য এর অর্থ কী

পরিধানযোগ্য ইলেকট্রনিক্স যত পাতলা, বুদ্ধিমান এবং সংযুক্ত হচ্ছে, পাওয়ার আর্কিটেকচার ততই স্বতন্ত্র ব্যাটারি প্যাক থেকে একীভূত শক্তি ইকোসিস্টেমের দিকে অগ্রসর হচ্ছে।

ভবিষ্যৎ শুধু শক্তি সংগ্রহের ওপর নির্ভর করবে—এমন সম্ভাবনা কম। বরং সবচেয়ে বাস্তবসম্মত সমাধান হলো নমনীয় শক্তি সংগ্রহ, বুদ্ধিমান পাওয়ার ব্যবস্থাপনা এবং কাস্টমাইজড রিচার্জযোগ্য ব্যাটারি প্রযুক্তির সমন্বয়।

পরবর্তী প্রজন্মের পরিধানযোগ্য ডিভাইস উন্নয়নকারী OEM ও ODM নির্মাতাদের জন্য ডিজাইনের প্রাথমিক পর্যায়েই সঠিক ব্যাটারি অংশীদার নির্বাচন করলে পণ্য একীকরণ, যান্ত্রিক ডিজাইন, নিরাপত্তা সনদ এবং উৎপাদন সম্প্রসারণ উল্লেখযোগ্যভাবে সহজ হতে পারে।

প্রায়শই জিজ্ঞাসিত প্রশ্ন

1. নমনীয় শক্তি সঞ্চয় ব্যবস্থা কী?

একটি নমনীয় শক্তি সঞ্চয় ব্যবস্থা বাঁকানো যায় এমন ব্যাটারি ও শক্তি সংগ্রহ প্রযুক্তি একত্র করে পরিধানযোগ্য ও বহনযোগ্য ইলেকট্রনিক ডিভাইসে শক্তি সরবরাহ করে।

2. অর্গানিক ফটোভোলটাইক মডিউল কি সম্পূর্ণভাবে ব্যাটারির বিকল্প হতে পারে?

না। অর্গানিক ফটোভোলটাইক মডিউল অতিরিক্ত শক্তি দেয়, তবে স্থিতিশীল বিদ্যুৎ সরবরাহ ও শক্তি সঞ্চয়ের জন্য ব্যাটারি এখনও অপরিহার্য।

3. পরিধানযোগ্য ডিভাইসে লিথিয়াম পলিমার ব্যাটারি এত ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয় কেন?

লিথিয়াম পলিমার ব্যাটারি উচ্চ শক্তি ঘনত্ব, কাস্টমাইজযোগ্য আকৃতি, হালকা গঠন এবং ছোট ইলেকট্রনিক ডিজাইনের সঙ্গে সামঞ্জস্য প্রদান করে।

4. পরিধানযোগ্য ডিভাইসে সাধারণত কোন ব্যাটারি ভোল্টেজ ব্যবহৃত হয়?

সাধারণ ভোল্টেজ প্ল্যাটফর্মের মধ্যে 3.7V, 3.8V, 3.85V, 3.87V এবং 3.88V রয়েছে। বড় পরিধানযোগ্য ব্যবস্থায় 7.4V, 11.1V বা 14.8V ব্যাটারি প্যাক ব্যবহার হতে পারে।

5. পরিধানযোগ্য ইলেকট্রনিক্সে সাধারণ ধারণক্ষমতার পরিসর কত?

ধারণক্ষমতা স্মার্ট রিংয়ে 50mAh-এর কম থেকে শিল্প পরিধানযোগ্য সরঞ্জাম ও বহনযোগ্য কম্পিউটিং ব্যবস্থায় 5000mAh-এর বেশি পর্যন্ত হতে পারে।

6. জিঙ্ক-আয়ন ব্যাটারি কি পরিধানযোগ্য প্রয়োগের জন্য উপযোগী?

জিঙ্ক-আয়ন ব্যাটারির নিরাপত্তা বৈশিষ্ট্য ও নমনীয়তা আকর্ষণীয়, ফলে এগুলো কিছু চিকিৎসা ও পরিধানযোগ্য প্রয়োগে উপযোগী; তবে বর্তমানে বাণিজ্যিক উৎপাদনে লিথিয়াম পলিমার ব্যাটারিই প্রাধান্য পাচ্ছে।

7. পরিধানযোগ্য ব্যাটারির জন্য কী কী কাস্টমাইজেশন বিকল্প রয়েছে?

পণ্যের প্রয়োজন অনুযায়ী নির্মাতারা ব্যাটারির মাত্রা, পুরুত্ব, ভোল্টেজ, ধারণক্ষমতা, সুরক্ষা সার্কিট, কানেক্টর, তারের দৈর্ঘ্য, যোগাযোগ প্রোটোকল এবং যান্ত্রিক প্যাকেজিং কাস্টমাইজ করতে পারেন।