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El Grupo de Diseño de Circuitos de Altas Prestaciones investiga en microelectrónica puntera
Un sistema electrónico para controlar a distancia a los niños, un dispositivo alimentado por la energÃa generada con el movimiento del cuerpo al caminar y la elaboración de un mapa de aceleraciones de las distintas partes del cuerpo humano son algunos ejemplos de proyectos en los que trabaja este grupo de la UPC.
La evolución de la microelectrónica permitirá que en los próximos años pueda disponerse de nuevos sistemas electrónicos de bajo consumo y coste, y de dimensiones reducidas, que posibiliten una comunicación sin hilos y con independencia energética. Dispositivos cada vez más presentes en todos los ámbitos, aplicables a cualquier objeto cotidiano y alimentados parcial o totalmente por la energía sobrante de nuestro cuerpo (calor o movimiento) o del ambiente. Este marco dibuja un futuro diferente al actual y ofrece nuevas posibilidades de investigación, en las cuales trabajan los profesores del Grupo de Diseño de Circuitos de Altas Prestaciones del Departamento de Ingeniería Electrónica de la Universidad Politécnica de Cataluña. Un sistema electrónico para controlar a distancia a los niños, un dispositivo alimentado por la energía generada con el movimiento del cuerpo al caminar y la elaboración de un mapa de aceleraciones de las distintas partes del cuerpo humano son algunos ejemplos de los proyectos de investigación de este grupo de la UPC.
Escenario de futuro
La microelectrónica consiste básicamente en la capacidad de implementar circuitos electrónicos de alta complejidad (centenares de millones de componentes) en un único cristal de silicio, prácticamente plano y con una superficie del orden de milímetros cuadrados. La evolución de esta tecnología durante la próxima década, según datos del International Technology Roadmap for Semiconductors, implicará una importante reducción del tamaño de los componentes y un aumento geométrico de su número en un chip. Además, hay que tener en cuenta dos elementos más para entender un posible futuro escenario de las aplicaciones de la tecnología: el uso de enlaces de comunicación de muy altas prestaciones del tipo sin hilos (wireless) y la fuerte reducción de los requerimientos energéticos de estos componentes.
Así, el panorama que se puede dibujar es el siguiente: dispositivos de muy bajas dimensiones y peso (ubicados en cualquier objeto cotidiano) que procesan de datos de alto flujo y que se comunican con el entorno próximo mediante radiofrecuencia, y a nivel mundial mediante enlaces de cable, eléctrico u óptico.
Actualmente, existen precursores de estos elementos inteligentes y ligeros (denominados también wearables o vestibles), como agendas electrónicas, relojes, calculadoras, teléfonos móviles y computadores con enlaces GMS o WiFi, entre otros. Todos ellos se caracterizan por la necesidad de alimentarse mediante baterías que hay que recargar periódicamente.
Energías residuales
En la evolución tecnológica, la progresiva reducción del consumo de los dispositivos electrónicos empieza a prever la posibilidad que estén alimentados por la energía residual generada por el propio usuario. La cinética de una mano o de un cuerpo que anda (relojes de pulsera); el calor que transmitimos; los rozamientos de nuestros tejidos y la radiación solar son nuevas fuentes de energía para laelectrónica.
En este contexto, los investigadores prevén el desarrollo de una nueva tecnología que esté presente en todos los ámbitos, de coste muy bajo y aplicable a cualquier objeto cotidiano.
El diseño de sistemas electrónicos avanzados totalmente integrados en silicio (systems on chip), con enlaces de radiofrecuencia de poco consumo y alimentados parcial o totalmente por energía sobrante de nuestro cuerpo (energy harvesting) es la principal línea de investigación del Grupo de Diseño de Circuitos de Altas Prestaciones del Departamento de Ingeniería Electrónica de la Universidad Politécnica de Cataluña.
En este ámbito, los profesores de la UPC han diseñado un dispositivo (unas láminas piezoeléctricas) que se alimenta de la energía generada por el movimiento que produce el cuerpo al andar. Además, el mismo grupo está trabajando con el Centro de Alto Rendimiento de Sant Cugat en la elaboración de un mapa de aceleraciones del cuerpo humano que tiene como objetivo medir las aceleraciones de las diferentes partes del cuerpo para poder estimar la energía que podría obtenerse de cada parte con un generador inercial.
El grupo, en otra línea de investigación y en colaboración con la empresa textil Rosselló y Almirall, ha desarrollado el Petochip, un sistema de detección a distancia para facilitar el control de los niños a los profesores y monitores. El sistema se compone de varios dispositivos que se adhieren a las batas de los niños y por un mando a distancia que controla mediante radiofrecuencia los dispositivos de cada bata. Con este sistema, el monitor o el profesor programa la distancia a que quiere que el sistema le avise si alguno de los niños sale del ámbito de control.
Actualmente el sistema está en fase de preindustrialización, la empresa quiere comercializarlo a lo largo de este año y ha recibido diversas ayudas del Ministerio de Ciencia y Tecnología, y reconocimientos como el del Club de Inventores Españoles y el de la Unión Empresarial del Anoia.
Grupo de Diseño de Circuitos de Altas Prestaciones
2005-02-09
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