Investigadores de la Universidad Nacional de Singapur (NUS) y la Universidad de Tohoku (TU) de Japón han desarrollado una tecnología que utiliza pequeños dispositivos inteligentes conocidos como osciladores de par de giro (STO) para recolectar y convertir las frecuencias de radio inalámbricas en energía para alimentar pequeños dispositivos electrónicos.
En su estudio, los investigadores recolectaron energía utilizando señales de banda wifi para alimentar un diodo emisor de luz (LED) de forma inalámbrica y sin usar ninguna batería. Según Yang Hyunsoo, profesor del departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de NUS, a través de la conversión de ondas de radio de 2,4 GHz en una fuente de energía ecológica, se reducirá la necesidad de utilizar baterías para alimentar a los dispositivos electrónicos de las viviendas o ciudades inteligentes.
Para convertir la señal wifi en energía reutilizable, los investigadores de ambas universidades utilizaron los osciladores de par de giro, una clase de dispositivos emergentes que generan microondas y tienen aplicaciones en los sistemas de comunicación inalámbrica. Sin embargo, la aplicación de STO se ve obstaculizada debido a una baja potencia de salida y un amplio ancho de línea.
Para solucionar este problema, se desarrolló una matriz en la que ocho STO están conectados en serie. Mediante esta matriz, las ondas de radio electromagnéticas de 2.4 GHz que usa wifi se convirtieron en una señal de voltaje directo, que luego se transmitieron a un capacitor para iluminar un LED de 1.6 voltios. Cuando el condensador se cargó durante cinco segundos, pudo iluminar el mismo LED durante un minuto después de que se apagara la alimentación inalámbrica.
Diseño en serie y en paralelo
En el estudio, cuyos resultados se publicaron en Nature Communications, los investigadores también destacaron la importancia de la topología eléctrica para diseñar sistemas STO en chip y compararon el diseño en serie con el paralelo. Descubrieron que la configuración en paralelo es más útil para la transmisión inalámbrica debido a una mejor estabilidad en el dominio del tiempo, comportamiento del ruido espectral y control sobre la falta de coincidencia de impedancia. Por otro lado, las conexiones en serie tienen una ventaja para la recolección de energía debido al efecto aditivo del voltaje de diodo de los STO.
Para mejorar la capacidad de recolección de energía de su tecnología, los investigadores buscan aumentar la cantidad de STO en la matriz que habían diseñado. Además, planean probar sus recolectores de energía para cargar de forma inalámbrica otros dispositivos electrónicos y sensores útiles.
El equipo de investigación también espera trabajar con socios de la industria para explorar el desarrollo de STO en chip para sistemas inteligentes autosostenidos, lo que puede abrir posibilidades para la carga inalámbrica y los sistemas de detección de señal inalámbrica.