Las señales de WiFi podrían alimentar pequeños dispositivos electrónicos

A medida que avanza y crece la era digital, la cantidad de fuentes con conectividad inalámbrica para la transmisión de información sin cables entre distintos dispositivos ha crecido de manera increíble en los últimos años. Algo que da como resultado la utilización generalizada de la frecuencia de radio de 2.4GHz usada por la conexión WiFi. De esta forma, existiría un exceso de señales disponibles que podrían ser de utilidad para usos alternativos.

Un equipo de investigadores de la Universidad de Tohoku, en Japón, y de la Universidad de Singapur, ha desarrollado una tecnología que utiliza osciladores de par de giro (STO), unos pequeños dispositivos inteligentes, con la finalidad de recoger y convertir las frecuencias de radio inalámbricas en energía con la que alimentar distintos dispositivos electrónicos de pequeño tamaño.

En su estudio, publicado en Nature Communications, los investigadores consiguieron recolectar energía con éxito utilizando señales procedentes de la banda WiFi con la que pudieron alimentar un diodo emisor de luz (LED) de manera completamente inalámbrica y sin usar ningún tipo de batería.

Como manifiestan los expertos, nos encontramos continuamente rodeados de señales WiFi, que podemos utilizar para conectarnos a Internet y acceder a nuestras páginas web favoritas. Sin embargo, cuando no lo hacemos, se trata de un tipo de conectividad que, al final, se queda inactiva, convirtiéndose en un enorme desperdicio.

Los resultados obtenidos en la investigación serían un paso para convertir las ondas de radio de 2.4GHz fácilmente disponibles en una fuente verde de energía, lo que ayudaría a reducir la necesidad de baterías para alimentar algunos de los dispositivos electrónicos que usamos diariamente.

De esta forma, los sensores eléctricos y pequeños dispositivos podrían ser alimentados de forma total y completamente inalámbrica mediante ondas de radio frecuencia como una parte más de lo que se conoce como el “Internet de las Cosas”.

La conversión de señales WiFi en energía verde utilizable

Los conocidos como osciladores de par de giro consisten en una clase de dispositivos emergentes que generan una serie de microondas y cuentan con aplicaciones en sistemas de comunicación inalámbrica. Sin embargo, existen dos factores que pueden obstaculizar su aplicación:  la baja potencia de salida y un amplio ancho de línea.

Si bien la sincronización mutua de múltiples osciladores de par de giro sería una forma de superar este problema, los esquemas existentes en la actualidad, como ocurre con el acoplamiento magnético de corto alcance entre múltiples STO, cuentan con restricciones espaciales.

Por otro lado, la sincronización eléctrica de largo alcance que usan osciladores de vórtice se encuentra limitada en respuestas de frecuencias de únicamente unos pocos cientos de MHz. Además, también requiere fuentes de corriente dedicadas para los osciladores de par de giro individuales, lo que puede acabar obstaculizando e impedir su implementación general en el chip.

Con la finalidad de superar las limitaciones de baja frecuencia y espaciales, el equipo de científicos ha ideado una matriz en la que ocho STO se encuentran conectados en serie. Utilizando esta matriz, las diferentes ondas de radio electromagnéticas de 2.4 GHz (que utiliza WiFi) se convirtieron en una señal de voltaje directo, que luego fue transmitido a un capacitor con el que iluminar un LED de 1.6 voltios. Cuando el condensador fue cargado durante solo 5 segundos, fue capaz de iluminar el mismo LED durante un minuto después de que se desconectara la alimentación inalámbrica.

En su estudio, los investigadores también descubrieron que la configuración en paralelo es más útil para la transmisión inalámbrica, gracias a que es mucho más estable en el control sobre la falta de coincidencia de impedancia y una mejor estabilidad en el comportamiento del ruido espectral y en el dominio del tiempo.

¿Cuáles pueden ser los próximos pasos?

Para mejorar la capacidad de recolección de energía de esta tecnología, los científicos buscan ahora aumentar la cantidad de osciladores de par de giro en la matriz que han diseñado. También planean probar sus recolectores energéticos para la carga, de manera inalámbrica, de otros sensores útiles y dispositivos electrónicos.

Para conseguirlo, el equipo de investigación también espera trabajar con distintos socios de la industria con la finalidad de explorar el desarrollo de osciladores de par de giro en chip para sistemas inteligentes autosostenidos. Esto podría abrir muchas posibilidades para la carga inalámbrica.