I sensori RadioGami su carta utilizzano un nuovo circuito a basso consumo energetico per consentire comunicazioni wireless a lungo raggio.
Aggiungere intelligenza a case, città e industrie richiederà una notevole raccolta di dati negli anni a venire. Gli algoritmi di intelligenza artificiale che guideranno l’innovazione in questi settori si baseranno in larga misura su dati di alta qualità, diversificati e pertinenti per apprendere, migliorare e formulare previsioni accurate. Forse il modo migliore per raccogliere questi dati è semplicemente installare sensori su ogni cosa. E perché no? I componenti sono ora abbastanza economici e piccoli da renderlo possibile.
Ma sebbene sia possibile, non è ancora del tutto pratico. I problemi maggiori che rimangono sono l’alimentazione di questi sensori e la trasmissione dei risultati a sistemi esterni per l’analisi. Mantenere carichi milioni di minuscole batterie (e sostituirle quando necessario) sarebbe un incubo in termini di manutenzione, e le tradizionali radio wireless utilizzate per le comunicazioni consumano molta energia, compromettendo la durata delle batterie. Inoltre, l’impatto ambientale di tutto l’hardware dismesso potrebbe rivelarsi devastante nel tempo.
Un percorso più semplice ed ecologico è stato recentemente proposto dai ricercatori dell’Università del Tennessee, che potrebbe soddisfare la nostra sete di dati senza le preoccupazioni attuali. Hanno sviluppato sensori wireless a lungo raggio e senza batteria, realizzati su carta, chiamati RadioGami. Grazie all’utilizzo di un nuovo circuito a bassissimo consumo e di tecniche di energy harvesting, il team ha creato sensori pratici che possono essere distribuiti ovunque siano necessari.
Costruiti con poco più di carta, nastro di rame e componenti elettronici standard, questi sensori su carta possono comunicare in modalità wireless su distanze fino a 45,7 metri, una portata di gran lunga superiore a quella di altri dispositivi senza batteria di questo tipo. Ciò è stato reso possibile grazie a uno speciale componente elettronico noto come oscillatore a diodo tunnel (TDO), che consente ai sensori di trasmettere dati in modalità wireless consumando solo 35 microwatt di potenza.
Sistemi simili a basso consumo utilizzano spesso comunicazioni a retrodiffusione, che si basano su potenti sorgenti radio esterne per riflettere i segnali verso un ricevitore. Ma i circuiti a diodo tunnel di RadioGami generano localmente i propri segnali a radiofrequenza. Ciò elimina la necessità di potenti trasmettitori nelle vicinanze e consente un funzionamento affidabile su lunghe distanze.
Il diodo tunnel, operando all’interno della sua esclusiva regione di resistenza differenziale negativa, costituisce il cuore del circuito. Regolando attentamente la sua rete di polarizzazione, utilizzando resistori e induttori su un substrato di carta flessibile, i ricercatori hanno ottenuto oscillazioni stabili adatte alla trasmissione radio a bassa potenza.
L’alimentazione del sistema proviene interamente dalla luce ambientale. Minuscoli fotodiodi convertono la luce disponibile in elettricità, che viene poi immagazzinata in due supercondensatori. Un condensatore mantiene la tensione precisa necessaria per mantenere il TDO in oscillazione, mentre l’altro fornisce brevi impulsi di energia a un circuito di commutazione intermittente che regola il flusso di potenza. Il circuito di commutazione, progettato con MOSFET sottosoglia, è un’aggiunta intelligente che risparmia energia controllando quando l’oscillatore è attivo, consentendo al dispositivo di funzionare anche in condizioni di scarsa illuminazione o durante brevi interruzioni di illuminazione.
La scelta della carta come substrato non è stata fatta solo per motivi ambientali. La flessibilità e la piegabilità della carta la rendono ideale per interfacce interattive e deformabili. Combinando design ispirati all’origami come le pieghe Miura-Ori e Kresling, il team ha dimostrato che piegare, strappare o piegare la carta modifica la frequenza dell’oscillatore, consentendo il rilevamento di deformazioni e movimenti. Nelle dimostrazioni, questi sensori di carta sono stati utilizzati per rilevare slittamenti e rotazioni, monitorare lo stato degli oggetti e persino rilevare i cambiamenti ambientali.
Combinando circuiti RF a bassissima potenza, raccolta di energia e fabbricazione su carta, RadioGami avvicina notevolmente la visione di sistemi di rilevamento su larga scala, sostenibili e monouso alla realtà. Questa tecnologia potrebbe in definitiva svolgere un ruolo importante nel fornire agli algoritmi di intelligenza artificiale i dati di cui hanno bisogno per migliorare.
(Fonte: Hackster.io)
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Luigi_Morelli
Definire ciò che si è non risulta mai semplice o intuitivo, in specie quando nella vita si cerca costantemente di migliorarsi, di crescere tanto professionalmente quanto emotivamente. Lavoro per contribuire al mutamento dei settori cardine della computer science e per offrire sintesi ragionate e consulenza ad aziende e pubblicazioni ICT, ma anche perche’ ciò che riesco a portare a termine mi dà soddisfazione, piacere. Così come mi piace suonare (sax, tastiere, chitarra), cantare, scrivere (ho pubblicato 350 articoli scientfici e 3 libri sinora, ma non ho concluso ciò che ho da dire), leggere, Adoro la matematica, la logica, la filosofia, la scienza e la tecnologia, ed inseguo quel concetto di homo novus rinascimentale, cercando di completare quelle sezioni della mia vita che ancora appaiono poco ricche.