Une percée permet la batterie

Dec 17, 2023

Imaginez que vous puissiez ouvrir votre réfrigérateur, ouvrir une application sur votre téléphone et savoir immédiatement quels articles expireront dans quelques jours. C’est l’une des applications que permettrait une nouvelle technologie développée par des ingénieurs de l’Université de Californie à San Diego.

La technologie combine une puce intégrée à l'emballage du produit et une mise à jour logicielle sur votre téléphone. Le téléphone devient capable d'identifier des objets sur la base de signaux émis par la puce à partir de fréquences spécifiques, en l'occurrence Bluetooth ou WiFi. Dans un environnement industriel, un smartphone équipé de la mise à jour logicielle pourrait être utilisé comme lecteur RFID.

La puce personnalisée, qui a à peu près la taille d'un grain de sable et ne coûte que quelques centimes à fabriquer, nécessite si peu d'énergie qu'elle peut être entièrement alimentée par des signaux LTE, une technique appelée récupération d'énergie RF.

Le travail exploite les avancées dans la communication par rétrodiffusion, qui utilise les signaux déjà générés par votre smartphone et les redirige dans un format que votre téléphone peut comprendre. En effet, cette technique utilise 1 000 fois moins d'énergie que l'état de l'art pour générer des signaux WiFi. Ces avancées ont permis une communication à très faible consommation entre les composants de l'Internet des objets et du matériel tel que les émetteurs-récepteurs WiFi ou Bluetooth, pour des applications telles que les capteurs embarqués. ou des trackers d'actifs.

La puce personnalisée, qui a à peu près la taille d'un grain de sable et ne coûte que quelques centimes à fabriquer, nécessite si peu d'énergie qu'elle peut être entièrement alimentée par des signaux LTE, une technique appelée récupération d'énergie RF. La puce transforme les transmissions Bluetooth en signaux WiFi, qui peuvent à leur tour être détectés par un smartphone doté de cette mise à jour logicielle spécifique.

L'équipe présentera ses travaux à la conférence internationale IEEE sur les circuits à semi-conducteurs à San Francisco le 20 février 2023.

Actuellement, la modulation de rétrodiffusion de pointe nécessite deux dispositifs externes : un pour transmettre et un pour recevoir et lire les signaux. Ce document de conférence présente le premier circuit intégré de rétrodiffusion capable de permettre une communication sans fil et un fonctionnement sans batterie à partir d'un seul appareil mobile.

"Cette approche permet de disposer d'un moyen robuste, peu coûteux et évolutif de fournir de l'énergie et de permettre des communications de type RFID, tout en utilisant les smartphones comme appareils qui lisent et alimentent les signaux", a déclaré Patrick Mercier, l'un des principaux responsables du journal. auteurs et professeur au Département de génie électrique et informatique de l'Université de Californie à San Diego.

La promesse la plus large de cette technologie réside dans le développement d'appareils qui n'ont pas besoin de piles, car ils peuvent exploiter l'énergie des signaux LTE. Cela conduirait à son tour à des appareils nettement moins chers, qui dureraient plus longtemps, jusqu'à plusieurs décennies, a déclaré Dinesh Bharadia, professeur au département de génie électrique et informatique de l'UC San Diego et l'un des auteurs principaux de l'article.

« Les déchets électroniques, en particulier les batteries, sont l'un des plus gros problèmes auxquels la planète est confrontée, après le changement climatique », a déclaré Bharadia.

Les chercheurs ont réalisé cette avancée en récupérant l’énergie des signaux des smartphones LTE et en mettant cette énergie en mémoire tampon sur un condensateur de stockage d’énergie. Cela active à son tour un récepteur qui détecte les signaux Bluetooth, qui sont ensuite modifiés en signaux WiFi réfléchis.

La mise à jour du logiciel est simplement une petite séquence qui transforme le signal Bluetooth en quelque chose qui peut être plus facilement transformé en signal WiFi.

De plus, la plupart des communications sans fil de faible consommation nécessitent des protocoles personnalisés, mais le dispositif développé par les chercheurs repose sur des protocoles de communication courants : Bluetooth, WiFi et LTE. En effet, les smartphones sont équipés à la fois d'un émetteur Bluetooth et d'un récepteur WiFi.

L'appareil a une portée d'un mètre, soit environ un mètre. L'ajout d'une batterie augmenterait la portée de l'étiquette jusqu'à plusieurs dizaines de mètres, mais augmenterait également les coûts. L’appareil, qui mesure un demi-pouce carré, ne coûte que quelques centimes à fabriquer.