La svolta abilita la batteria

Dec 17, 2023

Immagina di poter aprire il frigorifero, aprire un'app sul telefono e sapere immediatamente quali articoli scadranno entro pochi giorni. Questa è una delle applicazioni che una nuova tecnologia sviluppata dagli ingegneri dell'Università della California a San Diego consentirebbe.

La tecnologia combina un chip integrato nella confezione del prodotto e un aggiornamento software sul telefono. Il telefono diventa in grado di identificare oggetti in base ai segnali che il chip emette da frequenze specifiche, in questo caso Bluetooth o WiFi. In un ambiente industriale, uno smartphone dotato dell'aggiornamento software potrebbe essere utilizzato come lettore RFID.

Il chip personalizzato, che ha all’incirca le dimensioni di un granello di sabbia e costa solo pochi centesimi per la produzione, necessita di così poca energia che può essere interamente alimentato da segnali LTE, una tecnica chiamata raccolta di energia RF.

Il lavoro sfrutta le scoperte nella comunicazione backscatter, che utilizza segnali già generati dal tuo smartphone e li reindirizza in un formato che il tuo telefono può comprendere. In effetti, questa tecnica utilizza 1.000 energia in meno rispetto allo stato dell'arte per generare segnali WiFi. Questi progressi hanno consentito comunicazioni a bassissimo consumo tra componenti dell'Internet delle cose e hardware come ricetrasmettitori WiFi o Bluetooth, per applicazioni come sensori sul corpo o tracciatori di risorse.

Il chip personalizzato, che ha all’incirca le dimensioni di un granello di sabbia e costa solo pochi centesimi per la produzione, necessita di così poca energia che può essere interamente alimentato da segnali LTE, una tecnica chiamata raccolta di energia RF. Il chip trasforma le trasmissioni Bluetooth in segnali WiFi, che possono a loro volta essere rilevati da uno smartphone con quello specifico aggiornamento software.

Il team presenterà il proprio lavoro alla conferenza internazionale IEEE sui circuiti a stato solido che si terrà a San Francisco il 20 febbraio 2023.

Attualmente, la modulazione del backscatter all'avanguardia richiede due dispositivi esterni: uno per trasmettere e uno per ricevere e leggere i segnali. Questo documento della conferenza presenta il primo circuito integrato di retrodiffusione in grado di consentire la comunicazione wireless e il funzionamento senza batteria provenienti da un singolo dispositivo mobile.

"Questo approccio consente un modo robusto, economico e scalabile per fornire energia e consentire le comunicazioni in modo simile all'RFID, utilizzando gli smartphone come dispositivi che leggono e alimentano i segnali", ha affermato Patrick Mercier, uno degli esperti del giornale. autori e professore presso il Dipartimento di Ingegneria Elettrica e Informatica dell'Università della California a San Diego.

La promessa più ampia della tecnologia è lo sviluppo di dispositivi che non necessitano di batterie perché possono invece raccogliere energia dai segnali LTE. Ciò a sua volta porterebbe a dispositivi significativamente meno costosi e che durerebbero più a lungo, fino a diversi decenni, ha affermato Dinesh Bharadia, professore presso il Dipartimento di ingegneria elettrica e informatica dell'UC di San Diego e uno degli autori senior dello studio.

“I rifiuti elettronici, in particolare le batterie, sono uno dei maggiori problemi che il pianeta sta affrontando, dopo il cambiamento climatico”, ha affermato Bharadia.

I ricercatori hanno raggiunto questo traguardo raccogliendo energia dai segnali LTE degli smartphone e tamponando questa potenza su un condensatore di accumulo dell’energia. Questo a sua volta attiva un ricevitore che rileva i segnali Bluetooth, che vengono poi modificati in segnali WiFi riflessi.

L'aggiornamento del software è semplicemente una sequenza di bit che trasforma il segnale Bluetooth in qualcosa che può essere più facilmente trasformato in un segnale WiFi.

Inoltre, la maggior parte delle comunicazioni wireless a basso consumo richiedono protocolli personalizzati, ma il dispositivo sviluppato dai ricercatori si basa su protocolli di comunicazione comuni: Bluetooth, WiFi e LTE. Questo perché gli smartphone sono dotati sia di un trasmettitore Bluetooth che di un ricevitore WiFi.

Il dispositivo ha una portata di un metro, circa un metro. L'aggiunta di una batteria aumenterebbe la portata del tag a decine di metri, ma aumenterebbe anche i costi. La produzione del dispositivo, che misura mezzo pollice quadrato, costa solo pochi centesimi.