Avanço permite bateria

Dec 17, 2023

Imagine que você pode abrir sua geladeira, abrir um aplicativo em seu telefone e saber imediatamente quais itens expirarão em alguns dias. Esta é uma das aplicações que uma nova tecnologia desenvolvida por engenheiros da Universidade da Califórnia em San Diego permitiria.

A tecnologia combina um chip integrado à embalagem do produto e uma atualização de software no seu telefone. O telefone torna-se capaz de identificar objetos com base em sinais que o chip emite em frequências específicas, neste caso Bluetooth ou WiFi. Em um ambiente industrial, um smartphone equipado com a atualização de software poderia ser usado como leitor RFID.

O chip personalizado, que tem aproximadamente o tamanho de um grão de areia e custa apenas alguns centavos para ser fabricado, precisa de tão pouca energia que pode ser totalmente alimentado por sinais LTE, uma técnica chamada coleta de energia de RF.

O trabalho aproveita avanços na comunicação retroespalhada, que usa sinais já gerados pelo seu smartphone e os redireciona de volta em um formato que seu telefone pode entender. Efetivamente, esta técnica utiliza 1.000 vezes menos energia do que o estado da arte para gerar sinais WiFi. Esses avanços permitiram a comunicação de energia muito baixa entre componentes da Internet das Coisas e hardware, como transceptores WiFi ou Bluetooth, para aplicações como sensores corporais. ou rastreadores de ativos.

O chip personalizado, que tem aproximadamente o tamanho de um grão de areia e custa apenas alguns centavos para ser fabricado, precisa de tão pouca energia que pode ser totalmente alimentado por sinais LTE, uma técnica chamada coleta de energia de RF. O chip transforma as transmissões Bluetooth em sinais WiFi, que por sua vez podem ser detectados por um smartphone com essa atualização de software específica.

A equipe apresentará seu trabalho na Conferência Internacional de Circuitos de Estado Sólido IEEE em São Francisco em 20 de fevereiro de 2023.

Atualmente, a modulação de retroespalhamento de última geração requer dois dispositivos externos: um para transmitir e outro para receber e ler os sinais. Este documento de conferência apresenta o primeiro circuito integrado de retroespalhamento que pode permitir comunicação sem fio e operação sem bateria a partir de um único dispositivo móvel.

“Esta abordagem permite uma maneira robusta, de baixo custo e escalável de fornecer energia e permitir comunicações de maneira semelhante à RFID, ao mesmo tempo em que utiliza smartphones como dispositivos que leem e alimentam os sinais”, disse Patrick Mercier, um dos seniores do jornal. autores e professor do Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação da Universidade da Califórnia em San Diego.

A promessa mais ampla da tecnologia é o desenvolvimento de dispositivos que não precisam de baterias porque, em vez disso, podem extrair energia de sinais LTE. Isto, por sua vez, levaria a dispositivos que são significativamente mais baratos e duram mais, até várias décadas, disse Dinesh Bharadia, professor do Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação da UC San Diego e um dos autores seniores do artigo.

“O lixo eletrônico, especialmente as baterias, é um dos maiores problemas que o planeta enfrenta, depois das mudanças climáticas”, disse Bharadia.

Os pesquisadores alcançaram esse avanço coletando energia dos sinais LTE dos smartphones e armazenando essa energia em um capacitor de armazenamento de energia. Isso, por sua vez, ativa um receptor que detecta sinais Bluetooth, que são então modificados em sinais WiFi refletidos.

A atualização de software é simplesmente uma sequência de bits que transforma o sinal Bluetooth em algo que pode ser mais facilmente transformado em um sinal WiFi.

Além disso, a maioria das comunicações sem fio de menor potência exigem protocolos personalizados, mas o dispositivo desenvolvido pelos pesquisadores depende de protocolos de comunicação comuns: Bluetooth, WiFi e LTE. Isso porque os smartphones são equipados com um transmissor Bluetooth e um receptor WiFi.

O dispositivo tem alcance de um metro – cerca de um metro. Adicionar uma bateria aumentaria o alcance da etiqueta para dezenas de metros, mas também aumentaria os custos. O dispositivo, que tem meia polegada quadrada, custa apenas alguns centavos para ser fabricado.