De levensduur van de batterij is een belangrijk probleem bij draagbare apparaten. Ideaal, ze moeten altijd klaar zijn om stuursignalen te ontvangen zonder veel stroom te verbruiken. Onderzoekers van ETH Zürich hebben nu een nulvermogenontvanger ontwikkeld voor aanraakcommunicatie die zijn energie rechtstreeks uit het signaal haalt.

Het hebben van elektronische gadgets die altijd klaar staan ​​om op ons bevel te functioneren, brengt een prijs met zich mee. Volgens sommige schattingen het stroomverbruik van tv-toestellen, Dvd spelers, wasmachines en andere apparaten in de stand-bymodus zijn goed voor maximaal een kwart van het totale elektriciteitsverbruik van een gemiddeld huishouden. Hoewel dat zeker een betreurenswaardige verspilling is, het probleem wordt nog belangrijker voor apparaten die op batterijen werken, vooral de nieuwe generatie die tot het "Internet of Things" behoort, en draagbare apparaten zoals fitness-trackers of gezondheidsmonitors.

We willen dat ze constant klaar staan ​​om input te ontvangen, maar dat betekent dat ze continu stroom verbruiken, en batterijen raken snel leeg. Ook, radiografisch uitgezonden stuursignalen zorgen voor problemen op het gebied van privacy en veiligheid. Michel Magno, een onderzoeker bij de afdeling Informatietechnologie en Elektrotechniek aan de ETH Zürich, heeft nu een slimme manier gevonden om deze problemen aan te pakken.

Inspiratie van Disney

"De truc ligt in het oogsten van de benodigde energie om via een aanraking een wekcommando direct van de zender te ontvangen", legt Magno uit, die al vele jaren werkt aan wekradio en technologieën voor het oogsten van energie. Het idee voor het nieuwe apparaat is ontstaan ​​uit een toevallige ontmoeting met onderzoekers van het Disney Research-lab in Zürich, die geïnteresseerd waren in een door aanraking geactiveerde schakelaar om in hun speelgoed te implanteren. "Ze hadden een aanpak met een ontvanger die de batterijen binnen een paar uur leeg zou maken, dus uiteindelijk kwam er niets van die samenwerking", Magno zegt, maar voegt eraan toe:"Toch, mijn nieuwsgierigheid was gewekt, en ik geloofde echt dat de ontvanger alleen succesvol kon zijn als hij geen stroom nodig had. Dus, Ik begon in mijn vrije tijd te werken aan een prototype van het apparaat dat ik in gedachten had, en later met de hulp van mijn masterstudenten Philipp Mayer en Raphael Strebel."

Energie oogsten door "aanraken"

Ondertussen, Het idee van Magno is als octrooi ingediend bij het Europees Octrooibureau. Het principe is eenvoudig maar uitdagend:de ontvanger, die geen eigen batterij heeft, vangt signalen op een elektrode wanneer deze wordt "aangeraakt" door een menselijk lichaam. Om de ontvanger wakker te maken, voordat het eigenlijke commandosignaal wordt verzonden - een gemoduleerde elektromagnetische golf met een frequentie van enkele megahertz - voegt de zender een "preambule" van enkele milliseconden toe die geen informatie bevat. De energie die gedurende die tijd door de ontvanger wordt geabsorbeerd, wordt opgeslagen in een condensator, die fungeert als een stroombron voor het ontvangen en decoderen van het eigenlijke stuursignaal dat volgt. Andere energieverslindende apparaten in de slaapstand kunnen dan door de ontvanger worden gewekt, op voorwaarde dat de juiste identificatie is ontvangen.

"Op deze manier, we hebben een echte nulvermogenontvanger die op veel manieren kan worden gebruikt", Magno legt uit, "zoals aanraaksensoren op je auto die je herkennen en de deuren voor je openen". Dit zou veel veiliger kunnen zijn dan de huidige op radiogolven gebaseerde technologieën zoals RFID, die hun signalen over een afstand uitzenden en kunnen, daarom, gehackt worden. Een ander interessant gebied is intra-lichaamscommunicatie, waarin draagbare apparaten zijn geplaatst, bijvoorbeeld, op beide armen van een persoon, communiceer met elkaar, of handshake-informatie-uitwisseling tussen twee gebruikers. Magno en zijn collega's hebben aangetoond dat hun prototype-ontvanger een bereik op het lichaam heeft van meer dan 1,7 meter, waardoor communicatie tussen de pols van de drager en elk ander deel van hun lichaam mogelijk is.

Ideale omstandigheden bij ETH

Als Michele Magno over zijn laatste werk spreekt, zijn enthousiasme is voelbaar, en hij heeft ambitieuze plannen voor de toekomst. Met de hulp van het ETH-transferkantoor is hij van plan om start-ups op te richten die zijn prototype zullen ontwikkelen tot commerciële apparaten voor toepassingen variërend van aanraakcommunicatie tot het bewaken van treinen. Om het punt te bereiken waar hij nu is - betrokken bij ongeveer tien verschillende onderzoeksprojecten met meer dan een dozijn Ph.D. en masterstudenten en postdocs – hij heeft een lange weg afgelegd van zijn alma mater in Bologna, waar hij zijn Ph.D. in 2010.

Na een korte periode aan de ETH Zürich tijdens zijn doctoraatsstudies, werkte hij enkele jaren als postdoctoraal onderzoeker in Ierland en Frankrijk, uiteindelijk vacatures als assistent-professor afwijzen ten gunste van een postdoc-positie bij ETH in de groep van Luca Benini bij het Integrated Systems Laboratory (IIS), die onlangs is omgezet in een vaste aanstelling. De reden voor die keuze was simpel, hij zegt:"Wat ik kan doen in mijn huidige functie bij ETH, Ik zou nergens anders in Europa als hoogleraar kunnen werken – de omstandigheden hier zijn gewoonweg ideaal."

Nog altijd, zijn banden met de Universiteit van Bologna zijn sterk, wat ook tot uiting komt in zijn positie als Research Fellow daar, het begeleiden van een groep studenten die zeer succesvol deelneemt aan innovatiecompetities gesponsord door technologiebedrijven. Als hij niet in het lab bezig is met het uitvinden van nieuwe apparaten, hij brengt tijd door met zijn gezin:zijn Franse vrouw, die hij in Ierland ontmoette, en zijn jonge tweelingdochters. En wie weet, misschien zal hun speelgoed ooit de nulvermogenontvangers bevatten die papa heeft uitgevonden.