Un futuro sin baterías para los dispositivos del internet de las cosas
Los dispositivos del IdC se utilizan cada vez más para monitorear y rastrear datos. Sin embargo, su dependencia de las baterías plantea desafíos importantes, incluidos altos costes de mantenimiento, mala experiencia del usuario debido a los reemplazos frecuentes y preocupaciones ambientales derivadas de la producción y eliminación de las baterías. El objetivo principal del proyecto EPEAS, financiado por con fondos europeos, era resolver el problema de las baterías en los dispositivos del IdC permitiéndoles alimentarse a sí mismos utilizando energía de su entorno. Los dispositivos del IdC se construyen en torno a cuatro componentes clave: un sensor para recopilar datos, un microcontrolador para procesarlos, comunicación para enviarlos a la nube y gestión de energía. «En e-peas(se abrirá en una nueva ventana), ya proporcionamos circuitos de gestión de la energía que, cuando se combinan con pequeños recolectores de energía, pueden suministrar energía de forma eficiente. Combinando esta tecnología con un microcontrolador de bajo consumo y un sensor de imagen, podemos crear dispositivos autónomos desde el punto de vista energético, eliminando la necesidad de sustituir las baterías», señala Julien De Vos, coordinador del proyecto.
IdC sin cables: los componentes fundamentales de la tecnología
La solución EPEAS combina circuitos avanzados en una plataforma de computación en el borde energéticamente autónoma, que incluye un circuito integrado de gestión energética para la recolección de energía(se abrirá en una nueva ventana), un microcontrolador de consumo ultrabajo y un sensor de imagen semiconductor complementario de óxido metálico. El sistema recoge, almacena y distribuye de forma inteligente la energía de su entorno: el circuito de gestión de energía regula el flujo de energía mientras el microcontrolador optimiza las operaciones del dispositivo en función de la energía disponible. Los aceleradores de «hardware», como el modo de suspensión automático para la unidad de microcontrolador (MCU) y la detección de movimiento para el sensor de imagen, garantizan un rendimiento confiable incluso cuando la energía disponible es mínima. Ello permite que el dispositivo detecte, procese y comunique datos sin depender de baterías reemplazables.
Sistema todo en uno que establece un nuevo estándar de eficiencia energética
«Nuestra solución destaca porque nuestros circuitos están diseñados para funcionar juntos a la perfección. Por lo tanto, nuestra MCU no solo alcanza un consumo de energía récord bajo, con el puntaje ULPBench más alto [punto de referencia estandarizado utilizado para medir la eficiencia energética de la MCU] para un microcontrolador Cortex-M0, sino que también se comunica directamente con nuestro circuito integrado de administración de energía para monitorear el estado energético del sistema. Ello permite a los usuarios adaptar el comportamiento de las aplicaciones en función de factores como el nivel de carga de la batería», explica De Vos. Por el contrario, las soluciones de la competencia a menudo dependen de módulos separados de distintos proveedores, lo cual limita la optimización. Además, el sensor de imagen de EPEAS cuenta con el menor consumo de energía y presenta un preprocesamiento de imagen en chip patentado para minimizar el uso de energía durante la transferencia de datos y mejorar aún más la eficiencia general.
Tecnología escalable para distintas necesidades de potencia y dispositivos
«Nuestro sistema es totalmente escalable y adaptable a dispositivos con distintas necesidades de energía», afirma De Vos. La interfaz entre el circuito de gestión de energía y el microcontrolador permite que el sistema optimice la extracción de energía según la cantidad de energía producida o integre funciones adicionales. «Nuestra experiencia también puede extenderse a arquitecturas de microcontroladores más avanzadas o sensores de imagen de mayor resolución. Esa flexibilidad garantiza que la tecnología sea compatible con todo tipo de dispositivos, desde sensores sencillos de bajo consumo hasta dispositivos periféricos más exigentes, incluidos los dotados de funciones de visión o inteligencia artificial», añade De Vos.
Tecnología energéticamente autónoma que impulsa diversas aplicaciones y mercados
La tecnología EPEAS es perfecta para industrias donde el reemplazo de baterías representa altos costes o desafíos logísticos. Es especialmente adecuado para aplicaciones en edificios inteligentes y comercios minoristas, como etiquetas electrónicas para estantes y sensores de ocupación, usos industriales del IdC, como el mantenimiento predictivo, y sistemas de monitorización medioambiental. También se adapta a productos electrónicos de consumo, dispositivos ponibles e infraestructuras de ciudades inteligentes. Al permitir la autonomía energética, garantiza un funcionamiento a largo plazo sin necesidad de mantenimiento, lo que favorece el crecimiento del IdC sostenible y escalable. La tecnología se ha exhibido en importantes ferias comerciales internacionales como CES, Embedded World y Electronica, así como en libros blancos. Los comentarios de los clientes y socios se han usado para perfeccionar la estrategia comercial y preparar el lanzamiento del producto.
