A vida útil da bateria é uma questão importante em dispositivos vestíveis. Idealmente, eles devem estar sempre prontos para receber sinais de controle sem consumir muita energia. Pesquisadores da ETH Zurich desenvolveram agora um receptor de potência zero para comunicação por toque que coleta sua energia diretamente do sinal.

Ter dispositivos eletrônicos sempre prontos para funcionar ao nosso comando tem um custo. De acordo com algumas estimativas, o consumo de energia de aparelhos de TV, Leitores de DVD, máquinas de lavar e outros aparelhos em modo de espera respondem por até um quarto da energia elétrica total usada em uma residência média. Embora isso seja certamente um desperdício deplorável, o problema se torna ainda mais crucial para dispositivos operados por bateria, especialmente a nova geração pertencente à "Internet das Coisas", e dispositivos vestíveis, como rastreadores de fitness ou monitores de saúde.

Queremos que eles estejam constantemente prontos para receber sugestões, mas isso significa que eles vão consumir energia continuamente, e as baterias se esgotarão rapidamente. Também, sinais de controle transmitidos por rádio causam problemas de privacidade e segurança. Michele Magno, pesquisador do Departamento de Tecnologia da Informação e Engenharia Elétrica da ETH Zurique, agora encontrou uma maneira inteligente de resolver esses problemas.

Inspiração da Disney

“O truque está em colher a energia necessária para receber um comando de despertar diretamente do transmissor por meio de um toque”, explica Magno, que tem trabalhado com rádio despertador e tecnologias de captação de energia por muitos anos. A ideia do novo dispositivo surgiu de um encontro casual com pesquisadores do laboratório de pesquisa da Disney em Zurique, que estavam interessados ​​em um interruptor ativado por toque para implantar em seus brinquedos. "Eles tinham uma abordagem envolvendo um receptor que drenaria as baterias em algumas horas, então no final nada resultou dessa colaboração ", Magno diz, mas acrescenta:"Mesmo assim, minha curiosidade foi aguçada, e eu realmente acreditava que o receptor só poderia ser bem-sucedido se precisasse de energia zero. Então, Comecei a trabalhar em um protótipo do dispositivo que tinha em mente no meu tempo livre, e mais tarde com a ajuda dos alunos do meu mestrado, Philipp Mayer e Raphael Strebel. "

Coleta de energia por "toque"

Enquanto isso, A ideia de Magno foi apresentada como patente ao Instituto Europeu de Patentes. Seu princípio é simples, mas desafiador:o receptor, que não tem bateria própria, captura sinais em um eletrodo quando é "tocado" por um corpo humano. Para fazer o receptor acordar, antes de enviar o sinal de comando real - uma onda eletromagnética modulada com uma frequência de alguns Megahertz - o transmissor adiciona um "preâmbulo" com duração de alguns milissegundos que não contém informações. A energia absorvida pelo receptor durante esse tempo é armazenada em um capacitor, que atua como uma fonte de energia para receber e decodificar o sinal de controle real que se segue. Outros dispositivos que consomem muita energia no modo de hibernação podem ser ativados pelo receptor, desde que a identificação correta tenha sido recebida.

"Desta maneira, temos um verdadeiro receptor de potência zero que pode ser usado de várias maneiras ", Magno explica, "como sensores de toque em seu carro que o reconhecem e abrem as portas para você". Isso poderia ser muito mais seguro do que as atuais tecnologias baseadas em ondas de rádio, como RFID, que transmitem seus sinais à distância e podem, Portanto, ser hackeado. Outra área interessante é a comunicação intracorporal, em que dispositivos vestíveis colocados, por exemplo, em ambos os braços de uma pessoa, comunicar uns com os outros, ou troca de informações de handshake entre dois usuários. Magno e seus colegas mostraram que seu receptor protótipo tem um alcance corporal de mais de 1,7 metros, permitindo a comunicação entre o pulso do usuário e qualquer outra parte de seu corpo.

Condições ideais na ETH

Quando Michele Magno fala sobre seu último trabalho, seu entusiasmo é palpável, e ele tem planos ambiciosos para o futuro. Com a ajuda do escritório de transferência da ETH, ele planeja criar empresas iniciantes que desenvolverão seu protótipo em dispositivos comerciais para aplicações que vão desde comunicação por toque até monitoramento de trens. Para chegar ao ponto em que ele está agora - envolvido em cerca de dez diferentes projetos de pesquisa com mais de uma dúzia de Ph.D. e alunos de mestrado, bem como pós-doutorandos - ele percorreu um longo caminho desde sua alma mater em Bolonha, onde obteve seu Ph.D. em 2010.

Após uma breve passagem pela ETH Zurich durante seus estudos de doutorado, ele trabalhou como pesquisador de pós-doutorado na Irlanda e na França por alguns anos, acabou recusando ofertas de emprego como professor assistente em favor de uma posição de pós-doutorado na ETH no grupo de Luca Benini no Laboratório de Sistemas Integrados (IIS), que recentemente se tornou uma posição permanente. A justificativa para essa escolha foi simples, ele diz:"O que posso fazer em meu cargo atual na ETH, Eu não poderia servir como professor em qualquer outro lugar da Europa - as condições aqui são simplesmente ideais. "

Ainda, seus laços com a Universidade de Bolonha são fortes, o que também se reflete em sua posição como pesquisador lá, supervisionar um grupo de alunos que participam com muito sucesso de competições de inovação patrocinadas por empresas de tecnologia. Quando ele não está ocupado no laboratório inventando novos dispositivos, ele passa o tempo com sua família:sua esposa francesa, quem ele conheceu na Irlanda, e suas filhas gêmeas. E quem sabe, talvez um dia seus brinquedos contenham os receptores de potência zero que o papai inventou.