획기적인 발전으로 배터리 활성화

냉장고를 열고 휴대폰에서 앱을 열면 며칠 내에 만료되는 품목이 무엇인지 즉시 알 수 있다고 상상해 보세요. 이는 캘리포니아 대학교 샌디에고 캠퍼스의 엔지니어들이 개발한 신기술이 가능하게 하는 응용 프로그램 중 하나입니다.

이 기술은 제품 포장에 통합된 칩과 휴대폰의 소프트웨어 업데이트를 결합합니다. 휴대폰은 칩이 특정 주파수(이 경우 Bluetooth 또는 WiFi)에서 방출하는 신호를 기반으로 개체를 식별할 수 있게 됩니다. 산업 환경에서는 소프트웨어 업데이트가 탑재된 스마트폰을 RFID 리더로 사용할 수 있습니다.

대략 모래알 크기이고 제조 비용이 몇 센트밖에 안 드는 맞춤형 칩은 전력이 거의 필요하지 않아 RF 에너지 하베스팅이라는 기술인 LTE 신호로 전적으로 전력을 공급받을 수 있습니다.

이 작업은 스마트폰에서 이미 생성된 신호를 사용하여 휴대전화가 이해할 수 있는 형식으로 다시 리디렉션하는 후방 산란 통신의 획기적인 기술을 활용합니다. 실제로 이 기술은 Wi-Fi 신호를 생성하는 데 최신 기술보다 1000배 적은 전력을 사용합니다. 이러한 발전으로 인해 신체 센서와 같은 애플리케이션을 위해 사물 인터넷 구성 요소와 Wi-Fi 또는 Bluetooth 트랜시버와 같은 하드웨어 간의 매우 낮은 전력 통신이 가능해졌습니다. 또는 자산 추적기.

대략 모래알 크기이고 제조 비용이 몇 센트밖에 안 드는 맞춤형 칩은 전력이 거의 필요하지 않아 RF 에너지 하베스팅이라는 기술인 LTE 신호로 전적으로 전력을 공급받을 수 있습니다. 이 칩은 Bluetooth 전송을 WiFi 신호로 변환하며, 이는 특정 소프트웨어 업데이트가 있는 스마트폰에서 이를 감지할 수 있습니다.

이 팀은 2023년 2월 20일 샌프란시스코에서 열리는 IEEE 국제 고체 회로 컨퍼런스에서 자신들의 연구 결과를 발표할 예정입니다.

현재 최첨단 후방 산란 변조에는 두 개의 외부 장치가 필요합니다. 하나는 신호를 전송하고 다른 하나는 신호를 수신하고 읽는 데 사용됩니다. 이 컨퍼런스 문서에서는 단일 모바일 장치에서 무선 통신과 배터리 없는 작동을 가능하게 하는 최초의 후방 산란 집적 회로를 제시합니다.

"이 접근 방식은 스마트폰을 신호를 읽고 전원을 공급하는 장치로 사용하면서 RFID와 같은 방식으로 전원을 공급하고 통신을 가능하게 하는 강력하고 저렴하며 확장 가능한 방법을 가능하게 합니다."라고 해당 논문의 선임 연구원 중 한 명인 Patrick Mercier는 말했습니다. 저자이자 캘리포니아 대학교 샌디에고 캠퍼스 전기 및 컴퓨터 공학과 교수입니다.

이 기술의 더 넓은 가능성은 LTE 신호에서 전력을 수확할 수 있기 때문에 배터리가 필요 없는 장치의 개발입니다. UC 샌디에이고 전기 및 컴퓨터 공학과 교수이자 논문 수석 저자 중 한 명인 Dinesh Bharadia는 이렇게 하면 결과적으로 훨씬 저렴하고 오래 지속되는 장치가 개발될 수 있다고 말했습니다.

Bharadia는 “전자 폐기물, 특히 배터리는 기후 변화 이후 지구가 직면한 가장 큰 문제 중 하나입니다.”라고 말했습니다.

연구원들은 LTE 스마트폰 신호에서 전력을 수확하고 이 전력을 에너지 저장 커패시터에 버퍼링함으로써 이러한 획기적인 성과를 달성했습니다. 그러면 Bluetooth 신호를 감지하는 수신기가 활성화되고, 이 신호는 반사된 WiFi 신호로 수정됩니다.

소프트웨어 업데이트는 Bluetooth 신호를 보다 쉽게 ​​WiFi 신호로 변환할 수 있는 신호로 바꾸는 비트 시퀀스일 뿐입니다.

또한 대부분의 저전력 무선 통신에는 맞춤형 프로토콜이 필요하지만 연구진이 개발한 장치는 Bluetooth, WiFi 및 LTE와 같은 일반적인 통신 프로토콜에 의존합니다. 스마트폰에는 블루투스 송신기와 WiFi 수신기가 모두 탑재되어 있기 때문입니다.

장치의 범위는 1미터~약 1야드입니다. 배터리를 추가하면 태그의 범위가 수십 미터로 늘어나지만 비용도 증가합니다. 크기가 0.5제곱인치에 불과한 이 장치의 제조 비용은 단 몇 센트에 불과합니다.