Claire Swedberg
Para construir soluções de IoT mais sustentáveis, a Sony Semiconductor Solutions Corporation (SSS) desenvolveu e patenteou uma solução de coleta de energia para o mercado de IoT que extrai sua energia do ruído de ondas eletromagnéticas. Ele captura a energia das ondas eletromagnéticas quando aplicada ao lado metálico da máquina ou objeto que está criando esse ruído. Embora alguns sensores IoT aproveitem a energia de baterias padrão, transmissões de RF, luz, térmica ou vibração, esta pode ser a primeira solução comercialmente disponível que extrai energia do ruído de máquinas ou dispositivos, simplesmente operando.
O módulo, que a empresa lançará em versões de amostra em novembro, captura ruídos produzidos por máquinas mecânicas ou industriais e gera energia a partir desse ruído que um sensor poderia usar para coletar dados sobre condições ou transmitir via Bluetooth Low Energy (BLE) ou outro IoT. tecnologias.
A SSS afirma que sua tecnologia permite a primeira aplicação de captação de energia a partir de ruído, aproveitando o lado metálico de um equipamento como parte da antena.
A tecnologia foi desenvolvida para criar uma fonte de energia mais sustentável para objetos de baixo consumo de energia do que aqueles alimentados por baterias tradicionais ou outros métodos de captação de energia. Na verdade, diz Tom Berry, representante sem título da divisão de negócios Analog LSI da SSS.
“O propósito do nosso desenvolvimento era duplo.” Em primeiro lugar, diz ele, pretende ser uma contribuição para os objectivos de desenvolvimento sustentável (ODS) das Nações Unidas. Ele diz que os módulos são projetados “para contribuir para a construção de redes IoT originais, independentes das redes existentes. Essa tecnologia pode modernizar equipamentos de IoT existentes para capturar e gerenciar dados de IoT sobre uma peça de maquinário ou eletrônico. “Além disso, sensores estão sendo adicionados em ambientes industriais, de varejo e outros, usando o ruído existente no fundo para diversos fins.”
A necessidade de captação de energia está crescendo à medida que a tecnologia IoT prolifera. “Quando olhamos para o mercado de dispositivos de captação de energia, há um aumento de seis vezes desde hoje até 2030”, diz Berry. (Atualmente, cerca de 1,3 mil milhões de dispositivos estão em utilização, o que aumentará para aproximadamente 9,5 mil milhões de dispositivos até 2030). Esses dispositivos consistem em tudo, desde pequenos eletrônicos portáteis que transportam fontes de energia de baixo consumo de energia – calculadoras ou relógios inteligentes – até sensores conectados que exigem uma fonte de alimentação independente e estão conectados a uma rede.
Inicialmente, um dos primeiros conceitos é colher energia de campos elétricos provenientes de eletrodomésticos e máquinas industriais, diz Berry. Para fazer isso funcionar, o módulo emprega uma antena embutida e a superfície metálica de um dispositivo gerador de ruído para atuar como uma segunda antena.
O módulo utiliza um circuito retificador com eficiência aprimorada de conversão de eletricidade, que permite converter o ruído das ondas eletromagnéticas em uma faixa de vários Hz – até 100 MHz – em energia elétrica e, em seguida, fornecer energia para sensores IoT de baixo consumo de energia e equipamentos de comunicação ou para carregar baterias, explica Toyoda Teruyuki, gerente geral da divisão de negócios Analog LSI da Sony Semiconductor Solutions. O módulo deve ser emparelhado com um MCU ou processador para oferecer uma solução IoT completa com, por exemplo, recursos Bluetooth.
Ele acrescenta que a solução resolve desafios energéticos ao gerar mais energia do que o coletor de ondas de rádio convencional, e não há necessidade de antena dedicada ou frequências específicas.
A simplicidade do design da unidade, afirma a empresa, torna-a uma solução compacta e barata quando comparada a outros sistemas de captação de energia, como energia vibratória, térmica ou solar. Ele também oferece facilidade de instalação para os fabricantes, diz Berry.
Alguns ambientes ideais para esta tecnologia podem ser ambientes industriais com pouca luz natural, como uma fábrica ou data center. Máquinas industriais ou robôs poderiam ser usados para capturar energia como parte da estrutura da antena.
A empresa testou o módulo em diversas aplicações, como fábricas e residências, onde aparelhos como TVs, ar condicionado e computadores poderiam fornecer energia e exigir monitoramento. Uma geladeira inteligente seria um exemplo. Embora escuro por dentro, um módulo poderia ser usado para capturar energia de ruído sem fio e fornecer dados, como temperaturas. A maioria das aplicações de sensores envolve o monitoramento das condições exatas do dispositivo que produz o ruído. Outra aplicação seria detectar a temperatura dentro de um computador e enviá-la para um servidor.
A unidade mede sete por sete milímetros e tem 0,2 milímetros de espessura. Ele também pode ser conectado a uma pequena bateria que armazena energia e pode ser conectado a redes usando Bluetooth.
O benefício da funcionalidade de captação de energia sem fio, baseada no ruído, é que o dispositivo pode ser aplicado ao aparelho depois de fabricado, essencialmente adicionando-lhe inteligência que talvez ainda não estivesse instalada, relata o SSS. Os usuários ou desenvolvedores também podem combinar os módulos para aumentar a energia total colhida.
A empresa está vendendo amostras a partir de novembro e trabalhando com potenciais clientes e parceiros para encontrar mercados adequados agora, diz Berry. Esses parceiros incluem fabricantes de dispositivos que poderiam incorporar o módulo em seu sensor ou dispositivo IoT. A Sony também está trabalhando com os usuários finais, para os quais pode fornecer uma solução completa de ponta a ponta.
A adoção inicial provavelmente ocorrerá em residências industriais e inteligentes, mas também poderá ser implantada em restaurantes, lojas, armazéns ou data centers onde o ruído elétrico estiver disponível. A quantidade de energia captada também pode servir como forma de inteligência nos casos em que o nível de ruído elétrico indica o estado de um equipamento.
A SSS espera ter novos produtos disponíveis utilizando tecnologia de colheita dentro de cerca de um ano e meio. A empresa está recebendo consultas de todo o mundo, diz Berry.