Een vol boodschappenkarretje in één keer scannen. Films razendsnel en draadloos uitwisselen. De gezondheid van mensen én gebouwen in de gaten houden. Het moet allemaal mogelijk worden met een nieuw, revolutionair Delfts zendertje.
Delen
Het is de droom van supermarktketens, radio frequency identification (RFID). In plaats van de producten één voor één te scannen loopt de klant door een poortje dat in één keer de hele inhoud van het karretje registreert. Het enige noodzakelijke: piepkleine radiozenders en -ontvangers op de plek waar nu de streepjescodes zitten. Weg zijn de rijen voor de kassa, en weg zijn de kassamedewerkers.
De Amerikaanse supermarktreus Walmart experimenteert al met deze zogenaamde radio-identificatie. Lucratief is het niet. De stickertjes op hun producten zijn voorzien van een microchip met zendertje. De benodigde energie voor hun mini-uitzending halen ze niet uit een batterijtje, maar uit de uitgezonden radio-energie van een RFID-lezer. Hoewel dit geavanceerd klinkt, leidt het tot een gigantische energienota.
Maar een oplossing staat voor de deur. Drs. Michael Reiha en prof. dr. John Long van Elektrotechniek, Wiskunde en Informatica (EWI) hebben een revolutionaire versterker bedacht voor de zenders, waardoor ze twee â driemaal energiezuiniger worden. Door hun uitvinding kunnen de zendertjes bovendien gebruik maken van ultra wideband (UWB). Dit is een nieuwe draadloze technologie, waarmee gegevens razendsnel in pakketjes over meerdere radiofrequenties tegelijk worden uitgezonden.
IBM-Microelectronics, de partner van de Delftenaren, heeft het zendertje inmiddels gemaakt. De onderzoekers van EWI leggen zelf de laatste hand aan een wetenschappelijk artikel voor een blad van het Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), de internationale beroepsvereniging voor elektrotechnische ingenieurs. Met een eerder stuk over hun ontwerp wonnen ze vorige maand de ‘Best Paper Award’ tijdens een symposium van het IEEE in San Fransisco.
“De zender brengt de doorbraak van RFID een stuk dichterbij”, zegt Long. Maar dat is niet het enige. Volgens hem en Reiha is het een zegen voor de draadloze communicatie. Snelheden van één gigabit per seconde moet de zender halen. Dat is zo’n duizend maal rapper dan een populaire draadloze bluetooth-verbinding nu voor elkaar krijgt. “Je zou er bijvoorbeeld een dvd mee kunnen afspelen op je laptop en die in real time kunnen bekijken op je televisie”, zegt Reiha.
Eigen batterij
De truc van de elektrotechnische ingenieurs die tot dit nieuwe microscopisch kleine apparaatje heeft geleid is simpel. In standaard zenders en ontvangers zijn de radio-ontvangers en de digitale chip twee losse elementen, die met draadjes aan elkaar verbonden zijn. Ze werken beide bij verschillende voltages en hebben dus, als ze zelf voor hun energie moeten zorgen, ieder een eigen batterijtje nodig. Maar de versterker van de Delftenaren brengt de voltages op hetzelfde niveau, waardoor beide onderdelen met één batterijtje kunnen. Dit scheelt in materiaalkosten en energieverbruik. Bovendien is het voltage vrij laag – 1.2 volt . en dat is ideaal voor UWB.
Long kan naast RFID en het bekijken van films een hele rits toepassingen opsommen. “Zo zou je zenders, voorzien van speciale sensoren, kunnen verwerken in de muren van gebouwen, waarna ze jarenlang de staat van de constructie kunnen doorseinen naar een computer. En wat voor gebouwen geldt, geldt ook voor het menselijke lichaam. Zendertjes met sensoren die bijvoorbeeld de suikerspiegel in de gaten houden, kunnen straks misschien wel een leven lang meegaan. In mobiele telefoons zouden de chips ook goed uitpakken. Een mobiele telefoon verbruikt in stand-by stand 2 tot 8 milliwatt. Met een miljard mobieltjes op aarde, komt dit in totaal neer op 2 tot 8 megawatt aan ‘belenergie’. Dat is vergelijkbaar met wat een kleine energiecentrale opwekt. Als je dit verbruik kunt halveren, bespaar je wereldwijd ontzettend veel energie.”
Naast snelheid en efficiëntie is een groot voordeel van UWB-zenders dat ze werken met heel zwakke radiogolven. Hierdoor verstoren ze geen andere signalen, zoals die van telefoons, en worden ze zelf niet gehinderd door andere zenders. Niet onbelangrijk in een tijd waarin het steeds drukker wordt in de ether en overheden er aan te pas moeten komen om radiofrequenties eerlijk onder gebruikers te verdelen.
Zowel RFID als UWB staan nog in de kinderschoenen. “Het duurt nog wel tien jaar voordat de chips zo ver zijn uitgewerkt, dat ze toegepast kunnen worden”, denkt Long. “Maar dat de technologieën door zullen breken, daarvan ben ik overtuigd. Onze chip is een belangrijke stap in die richting.”
Uitvergroting van de nieuwe Delftse versterker. Met dit apparaatje van één vierkante millimeter worden radiozendertjes duizend maal sneller. (Foto: Wil Straver, EWI)
Het is de droom van supermarktketens, radio frequency identification (RFID). In plaats van de producten één voor één te scannen loopt de klant door een poortje dat in één keer de hele inhoud van het karretje registreert. Het enige noodzakelijke: piepkleine radiozenders en -ontvangers op de plek waar nu de streepjescodes zitten. Weg zijn de rijen voor de kassa, en weg zijn de kassamedewerkers.
De Amerikaanse supermarktreus Walmart experimenteert al met deze zogenaamde radio-identificatie. Lucratief is het niet. De stickertjes op hun producten zijn voorzien van een microchip met zendertje. De benodigde energie voor hun mini-uitzending halen ze niet uit een batterijtje, maar uit de uitgezonden radio-energie van een RFID-lezer. Hoewel dit geavanceerd klinkt, leidt het tot een gigantische energienota.
Maar een oplossing staat voor de deur. Drs. Michael Reiha en prof. dr. John Long van Elektrotechniek, Wiskunde en Informatica (EWI) hebben een revolutionaire versterker bedacht voor de zenders, waardoor ze twee â driemaal energiezuiniger worden. Door hun uitvinding kunnen de zendertjes bovendien gebruik maken van ultra wideband (UWB). Dit is een nieuwe draadloze technologie, waarmee gegevens razendsnel in pakketjes over meerdere radiofrequenties tegelijk worden uitgezonden.
IBM-Microelectronics, de partner van de Delftenaren, heeft het zendertje inmiddels gemaakt. De onderzoekers van EWI leggen zelf de laatste hand aan een wetenschappelijk artikel voor een blad van het Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), de internationale beroepsvereniging voor elektrotechnische ingenieurs. Met een eerder stuk over hun ontwerp wonnen ze vorige maand de ‘Best Paper Award’ tijdens een symposium van het IEEE in San Fransisco.
“De zender brengt de doorbraak van RFID een stuk dichterbij”, zegt Long. Maar dat is niet het enige. Volgens hem en Reiha is het een zegen voor de draadloze communicatie. Snelheden van één gigabit per seconde moet de zender halen. Dat is zo’n duizend maal rapper dan een populaire draadloze bluetooth-verbinding nu voor elkaar krijgt. “Je zou er bijvoorbeeld een dvd mee kunnen afspelen op je laptop en die in real time kunnen bekijken op je televisie”, zegt Reiha.
Eigen batterij
De truc van de elektrotechnische ingenieurs die tot dit nieuwe microscopisch kleine apparaatje heeft geleid is simpel. In standaard zenders en ontvangers zijn de radio-ontvangers en de digitale chip twee losse elementen, die met draadjes aan elkaar verbonden zijn. Ze werken beide bij verschillende voltages en hebben dus, als ze zelf voor hun energie moeten zorgen, ieder een eigen batterijtje nodig. Maar de versterker van de Delftenaren brengt de voltages op hetzelfde niveau, waardoor beide onderdelen met één batterijtje kunnen. Dit scheelt in materiaalkosten en energieverbruik. Bovendien is het voltage vrij laag – 1.2 volt . en dat is ideaal voor UWB.
Long kan naast RFID en het bekijken van films een hele rits toepassingen opsommen. “Zo zou je zenders, voorzien van speciale sensoren, kunnen verwerken in de muren van gebouwen, waarna ze jarenlang de staat van de constructie kunnen doorseinen naar een computer. En wat voor gebouwen geldt, geldt ook voor het menselijke lichaam. Zendertjes met sensoren die bijvoorbeeld de suikerspiegel in de gaten houden, kunnen straks misschien wel een leven lang meegaan. In mobiele telefoons zouden de chips ook goed uitpakken. Een mobiele telefoon verbruikt in stand-by stand 2 tot 8 milliwatt. Met een miljard mobieltjes op aarde, komt dit in totaal neer op 2 tot 8 megawatt aan ‘belenergie’. Dat is vergelijkbaar met wat een kleine energiecentrale opwekt. Als je dit verbruik kunt halveren, bespaar je wereldwijd ontzettend veel energie.”
Naast snelheid en efficiëntie is een groot voordeel van UWB-zenders dat ze werken met heel zwakke radiogolven. Hierdoor verstoren ze geen andere signalen, zoals die van telefoons, en worden ze zelf niet gehinderd door andere zenders. Niet onbelangrijk in een tijd waarin het steeds drukker wordt in de ether en overheden er aan te pas moeten komen om radiofrequenties eerlijk onder gebruikers te verdelen.
Zowel RFID als UWB staan nog in de kinderschoenen. “Het duurt nog wel tien jaar voordat de chips zo ver zijn uitgewerkt, dat ze toegepast kunnen worden”, denkt Long. “Maar dat de technologieën door zullen breken, daarvan ben ik overtuigd. Onze chip is een belangrijke stap in die richting.”
Uitvergroting van de nieuwe Delftse versterker. Met dit apparaatje van één vierkante millimeter worden radiozendertjes duizend maal sneller. (Foto: Wil Straver, EWI)
Comments are closed.