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Imagine que você pode abrir sua geladeira, abrir um aplicativo em seu telefone e saber imediatamente quais itens estão vencendo em alguns dias. Essa é uma das aplicações que uma nova tecnologia desenvolvida por engenheiros da Universidade da Califórnia em San Diego possibilitaria.
A tecnologia combina um chip integrado à embalagem do produto e uma atualização de software no seu celular. O telefone torna-se capaz de identificar objetos com base nos sinais que o chip emite de frequências específicas, neste caso Bluetooth ou WiFi. Em um ambiente industrial, um smartphone equipado com a atualização de software pode ser usado como um leitor de RFID.
O trabalho aproveita os avanços na comunicação de retroespalhamento, que usa sinais já gerados por seu smartphone e os redireciona de volta em um formato que seu telefone pode entender. Efetivamente, essa técnica usa 1000 menos energia do que o estado da arte para gerar sinais WiFi 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 colheita de energia de RF. O chip transforma as transmissões do 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 IEEE International Solid-State Circuits Conference em San Francisco em 20 de fevereiro de 2023.
Atualmente, a modulação de backscatter 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.
“Essa abordagem permite uma maneira robusta, de baixo custo e escalável de fornecer energia e permitir comunicações de maneira semelhante a RFID, enquanto usa smartphones como dispositivos que lêem e alimentam os sinais”, disse Patrick Mercier, um dos principais analistas 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 coletar energia de sinais LTE. Isso, 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 principais autores do artigo.
“O lixo eletrônico, especialmente as baterias, é um dos maiores problemas que o planeta enfrenta, após a mudança climática”, disse Bharadia.
Como funciona
Os pesquisadores alcançaram esse avanço colhendo energia dos sinais de smartphones LTE e armazenando essa energia em um capacitor de armazenamento de energia. Isso, por sua vez, ativa um receptor que detecta sinais Bluetooth, que são 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 sinal WiFi.
Além disso, a maioria das comunicações sem fio de baixa potência requer 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 um alcance de um metro – cerca de uma jarda. Adicionar uma bateria aumentaria o alcance da etiqueta para dezenas de metros, mas também aumentaria os custos. O dispositivo, que tem meia polegada quadrada de tamanho, custa apenas alguns centavos para ser fabricado.
Próximos passos
Os próximos passos incluem a integração da tecnologia em outros projetos de pesquisa para demonstrar suas capacidades.
A equipe também espera comercializar o dispositivo, seja por meio de uma startup ou de um parceiro da indústria.
O trabalho foi financiado pela National Science Foundation sob o Grant 1923902 e pelo UC San Diego Center for Wearable Sensors.
Um chip de retroespalhamento BLE-to-WiFi de coleta LTE para interrogação tipo RFID de dispositivo único
Shih-Jai Kuo*, Manideep Dunna*, Hongyu Lu, Akshit Agarwal, Dinesh Bharadia, Patrick Mercier, Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação, Universidade da Califórnia em San Diego
*co-autores principais
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