Un nuevo chip de ahorro de energía desarrollado por ingenieros de la Universidad de California en San Diego podría reducir o eliminar significativamente la necesidad de reemplazar las baterías en los dispositivos y dispositivos portátiles de Internet de las cosas IoT. El llamado receptor de activación activa un dispositivosolo cuando necesita comunicarse y realizar su función. Permite que el dispositivo permanezca inactivo el resto del tiempo y reduce el uso de energía.
La tecnología es útil para aplicaciones que no siempre necesitan transmitir datos, como dispositivos IoT que permiten a los consumidores ordenar instantáneamente artículos para el hogar de los que se están quedando, o monitores de salud portátiles que toman lecturas un puñado de veces al día.
"El problema ahora es que estos dispositivos no saben exactamente cuándo sincronizarse con la red, por lo que periódicamente se despiertan para hacerlo incluso cuando no hay nada que comunicar. Esto termina costando mucha energía", dijo Patrick Mercier,profesor de ingeniería eléctrica e informática en UC San Diego. "Al agregar un receptor de activación, podríamos mejorar la duración de la batería de los dispositivos IoT pequeños de meses a años".
El equipo, dirigido por los profesores de ingeniería eléctrica e informática de Mercier y UC San Diego, Drew Hall y Gabriel Rebeiz, publicó su trabajo titulado, "A 22.3 nW, 4.55 cm 2 Receptor de despertador resistente a la temperatura que logra una sensibilidad de -69.5 dBm a 9 GHz, "en el IEEE Journal of Solid-State Circuits .
El receptor de activación es un chip de potencia ultrabaja que continuamente busca una señal de radio específica, llamada firma de activación, que le indica cuándo activar el dispositivo principal. Solo necesita una cantidad muy pequeña deenergía para permanecer encendido y hacer esto: 22.3 nanowatts en este caso, aproximadamente la mitad de la millonésima parte de la energía que se necesita para encender una luz nocturna LED.
Una parte clave del diseño de este receptor es que apunta a señales de radio de mayor frecuencia que otros receptores de activación. Las señales están en la frecuencia de 9 gigahercios, que se encuentra en el ámbito de la comunicación por satélite, el control del tráfico aéreo y la detección de la velocidad del vehículoApuntar a una frecuencia más alta permitió a los investigadores reducir todo, incluida la antena, el transformador y otros componentes fuera del chip en un paquete mucho más pequeño, al menos 20 veces más pequeño que el trabajo anterior a nivel de nanovatios.
Este receptor de activación también puede hacer algo más que otros receptores alimentados por nanowatts no pueden: funcionar bien en un amplio rango de temperatura. Para este receptor, el rendimiento es constante desde -10 C hasta 40 C 14 F a 104 FPor lo general, el rendimiento en los receptores de despertador de baja potencia disminuye si la temperatura cambia incluso solo unos pocos grados ". Para uso en interiores, esto no es un gran problema. Pero para uso en exteriores, debe funcionar en una ventana de temperatura amplia.Abordamos específicamente eso en este trabajo ", dijo Mercier.
El equipo de UC San Diego desarrolló nuevos diseños de circuitos y técnicas a nivel de sistema para equipar a su receptor con todas estas características al tiempo que aumenta la sensibilidad. Esto fue posible gracias a la electrónica de ultra baja potencia desarrollada por los laboratorios Mercier y Hall, yAntenas avanzadas y tecnologías de radio desarrolladas por el laboratorio Rebeiz.
Según los investigadores, la combinación de este receptor de consumo de energía a nivel de nanowatts, tamaño de paquete pequeño 4.55 centímetros cuadrados de área, sensibilidad -69.5 dBm y rendimiento de temperatura es lo mejor que se ha publicado hasta la fecha.
"Estos números son bastante impresionantes en el campo de las comunicaciones inalámbricas - consumo de energía tan bajo, mientras conserva la robustez de la temperatura, todo en un sistema pequeño y altamente sensible - esto permitirá todo tipo de nuevas aplicaciones de IoT", Mercierdijo.
Hay una pequeña compensación en la latencia. Hay un retraso de 540 milisegundos entre el momento en que el receptor detecta la firma de activación y el momento en que activa el dispositivo. Pero para las aplicaciones previstas, los investigadores señalan que esta cantidad de retraso no esun problema.
"No necesita comunicación de alto rendimiento y gran ancho de banda cuando envía comandos a su hogar inteligente o dispositivos portátiles, por ejemplo, por lo que la compensación de esperar solo medio segundo para obtener una mejora de 100,000x enel poder lo vale ", dijo Mercier.
Este trabajo fue apoyado por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa DARPA, contrato HR0011-15-C-0134 y el equipo comprado a través de un premio DURIP de la Oficina de Investigación Naval premio N00014-18-1-2350.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - San Diego . Original escrito por Liezel Labios. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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