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Para
aqueles que não lembram ou não tiveram conhecimento, nos longínquos anos 50 e
60, era comum se encontrar alguém que possuísse um equipamento desses.
Tratava-se
de um pequeno receptor de rádio AM sem uso de fonte alguma, sendo a própria
onda eletromagnética a energizar o dispositivo.
Segundo a
definição do Wikipédia;
“O rádio
de galena é um dos receptores mais simples de modulação AM que se pode construir. Ele utiliza as
propriedades semicondutoras do mineral galena, um dos primeiros semicondutores
utilizados, ou seja, antes do germânio e silício. Ele demanda uma antena de grande
extensão (tipicamente 15 m de fio cru, um circuito
ressonante formado por uma bobina em um capacitor, em que um deles é variável (vide indutor variável e capacitor variável) sintonizado na freqüência AM de interesse, passando por um
circuito retificador (formado pelo diodo de galena) associado com um circuito
"passa-baixa" do tipo RC (resistor-capacitor)
que filtra as altas freqüências. O sinal sintonizado, retificado e filtrado é
transmitido diretamente a um transdutor de alta impedância do tipo transdutor de cristal como
monofone (alto-falante).
O rádio de galena não necessita de fonte de energia para produzir som
audível no monofone pois toda a energia é captada pela antena de grandes
dimensões, tipicamente de 1/2, 1/4 e 1/8 do comprimento de onda a ser
sintonizado.”
Foto do
circuito de um rádio galena;
Foto da rocha cristal galena;
Porque
toquei neste assunto tão antigo, justamente porque a tecnologia moderna esta
caminhando para isso, ou seja, utilizar a energia das ondas de rádio sem uso de
baterias.
A revista
eletrônica Inovação Tecnológica de 17/10/2014 trouxe esta interessante notícia;
Rádio sem baterias
para Internet das Coisas
Miniaturizar um rádio não
parece ser coisa de outro mundo - afinal, tudo está sendo miniaturizado
constantemente neste mundo mesmo.
Contudo, fazer um rádio
completo, capaz de transmitir e receber dados, captando comandos e
repassando-os para outros equipamentos, tudo do tamanho de um chip, apresenta
alguns desafios nada pequenos.
Já existem dispositivos
parecidos com microrrádios, as etiquetas RFID, mas sua
potência de recepção e transmissão não supera alguns poucos centímetros.
Este é um rádio
completo, incluindo as antenas - e ele não precisa de baterias para funcionar.
[Imagem: Amin Arbabian]
Por isso, Amin Arbabian, da
Universidade de Stanford, nos Estados Unidos, propôs aos seus alunos e colegas
refazer a engenharia inteira do rádio.
O trabalho começou pela
antena, que, por ser pequena demais, deve operar a uma frequência muito alta -
24 GHz. Também foi necessário separar a antena de recepção da antena de
transmissão, mas mantendo ambas dentro do chip.
Os transistores atuais não
conseguem processar facilmente sinais nessa frequência, o que exigiu um projeto
completamente novo não apenas dos circuitos, mas dos próprios componentes
eletrônicos individuais.
Rádio
sem bateria
O resultado foi melhor do
que o esperado: o rádio, mais ou menos do tamanho de uma formiga do açúcar, não
precisa de nenhum outro dispositivo externo para funcionar, nem mesmo de
baterias. Ele coleta toda a energia de que precisa das próprias ondas
eletromagnéticas captadas por sua antena.
O rádio em um chip gasta
tão pouca energia que, se precisasse de uma bateria - o que ele não precisa -
uma pilha AAA poderia alimentá-lo por mais de um século.
Outra proposta da equipe
era fabricar um microrrádio que fosse o mais barato possível. Eles encomendaram
uma centena deles a uma fábrica de semicondutores e obtiveram um orçamento para
grandes quantidades em que cada um custaria poucos centavos.
O baixo custo é importante
porque o principal objetivo dos pesquisadores é fornecer conectividade para que
qualquer equipamento ou objeto possa ser conectado à internet das coisas.
Esse
microradio que como as galenas do passado não utilizam baterias e sim a ondas
de rádio terá importante papel na conectividade de outro estudo e pesquisa
; “A
Internet das Coisas”.
Sobre este
outro tema A mesma Revista Inovação Tecnologia de 06/08/2014 trás uma reportagem
sobre o tema.
Wi-Fi sem baterias é
nova esperança da Internet das Coisas
[Imagem: Univ.
Washington]
Wi-Fi
sem baterias
A Internet das Coisas promete muitas
funcionalidades, mas o fato é que ninguém quer que cada uma de suas
"coisas" tenha uma bateria ou precise ser ligada na tomada.
A saída pode estar em uma
nova tecnologia Wi-Fi sem baterias, que acaba de ser desenvolvida por
engenheiros da Universidade de Washington, nos Estados Unidos.
Já existem redes sem fios e sem baterias que
usam os sinais de TV do ambiente e também versão ópticas, que transferem dados usando a
iluminação do ambiente.
Mas a tecnologia Wi-Fi está
largamente disseminada, dispensando qualquer outro equipamento - é só pegar a
"coisa" com capacidade Wi-Fi e ela estará prontamente plugada na
internet.
"Se é para que os
aparelhos da Internet das Coisas decolem, é preciso fornecer conectividade aos
potencialmente bilhões de dispositivos sem bateria que serão incorporados nos
objetos do dia-a-dia," afirmou Shyam Gollakota, um dos inventores da nova
técnica. "Agora temos a capacidade de conectividade Wi-Fi consumindo
ordens de magnitude menos energia do que o Wi-Fi requer normalmente."
Retroespalhamento
Wi-Fi
A tecnologia, que se chama
retroespalhamento Wi-Fi, usa como fonte de energia os sinais de rádio emitido
pelos roteadores sem fio, pelas TVs ou rádios, de forma similar com o que
ocorre com as etiquetas RFID.
Uma antena plana tem a
função de retirar energia das ondas de radiofrequência do ambiente e rastrear
os sinais Wi-Fi.
Para transmitir seus dados,
o circuito associado à antena reflete ou não reflete os sinais do roteador,
injetando suas informações como pequenas alterações no sinal que está
circulando entre o roteador e um computador, tablet ou telefone inteligente.
O software rodando nesses
equipamentos detecta as alterações no sinal e filtra os dados da
"coisa" conectada - esses equipamentos já precisam fazer essa
filtragem já que os sinais Wi-Fi sofrem pequenas alterações o tempo todo,
quando batem nas paredes ou nos móveis, por exemplo.
O protótipo comunica-se a
uma velocidade de 1 kbps (kilobit por segundo) a uma distância de até 2,1 metros do computador
ou roteador.
A equipe afirma que
pretende chegar a um alcance de 20 metros e então colocar a tecnologia no
mercado.
Voltando mais no tempo
sobre a Internet das Coisas, a mesma revista em 28/10/2013 trouxe este outro
artigo;
Kit de código aberto
para implementação da Internet das Coisas
Redes
de sensores e Internet das Coisas
A IBM e a Libelium lançaram
um kit de desenvolvimento de código aberto que permite implementar redes de
sensores sem se preocupar com a infraestrutura para coletar os dados.
Redes de sensores são
consideradas a base da chamada "Internet das Coisas",
um conceito que permitirá conectar virtualmente qualquer aparelho à internet.
O kit permite ligar até
60 sensores e começar imediatamente o desenvolvimento dos aplicativos.
[Imagem: IBM Research]
Embora os mundos real e virtual já estejam
sendo conectados na Europa, a Internet das Coisas não decolou de vez
porque é muito complicado instalar sensores que sejam pequenos, baratos e com
baixíssimo consumo de energia e ainda fazer com que eles se entendam para que
as informações cheguem a uma central de processamento.
Nas redes de sensores, cada
sensor só precisa transmitir seus dados para o sensor mais próximo, que se
encarrega de transmiti-lo para o seguinte, e assim por diante, até que as
informações cheguem à estação coletora.
Sensores podem ser
fabricados para qualquer coisa, como monitorar o clima, a presença de pessoas,
vagas de um estacionamento, produtos em uma prateleira, o funcionamento de
aparelhos etc, permitindo uma multiplicidade de novas aplicações e
funcionalidades.
A "Internet das
Coisas" permitirá conectar virtualmente qualquer aparelho à internet.
[Imagem: IBM Research]
Kit
de Iniciação da Internet das Coisas
"O novo Kit de
Iniciação da Internet das Coisas integra a plataforma de sensores sem fios da
Libelium com o software Mote Runner da IBM e o protocolo 6LoWPAN, que permite
que cada sensor ou dispositivo conecte-se diretamente à Internet usando o novo
protocolo IPv6," afirma a IBM.
O Mote Runner é uma
plataforma de software aberto que permite fazer a conexão dos
sensores à rede.
O SDK trabalha com
linguagens de alto nível, como Java e C#, e permite usar seis protocolos de
comunicação sem fios - Wi-Fi, ZigBee, 802.15.4, Bluetooth, NFC e 3G.
Já a parte do hardware
possui um modo de espera no qual os sensores consomem apenas 65uA,
"permitindo que a bateria dure anos", segundo a IBM.
O kit permite ligar até 60
sensores e começar imediatamente o desenvolvimento dos aplicativos.
O "SDK Internet das
Coisas" inclui também o código fonte das bibliotecas do protocolo 6LoWPAN,
permitindo que os programadores modifiquem e adicionem seus próprios
algoritmos.
Embora tenha exagerado no
título do tema, foi no intuito de mostrar uma forma básica do passado que deu
certo, sendo aplicada da mesma maneira nos tempos atuais com muita tecnologia,
dinamismo prático e eficiência.
Fontes:
J.A.
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