{"id":27722,"date":"2017-07-17T00:49:06","date_gmt":"2017-07-17T00:49:06","guid":{"rendered":"https:\/\/www.institutodeengenharia.org.br\/?p=27722"},"modified":"2017-07-17T15:56:56","modified_gmt":"2017-07-17T15:56:56","slug":"nova-forma-de-medir-temperatura-gasta-quase-zero-de-energia","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.institutodeengenharia.org.br\/site\/2017\/07\/17\/nova-forma-de-medir-temperatura-gasta-quase-zero-de-energia\/","title":{"rendered":"Nova forma de medir temperatura gasta quase zero de energia"},"content":{"rendered":"<p>\nEste chip cont\u00e9m uma matriz dos min\u00fasculos sensores de temperatura que praticamente n\u00e3o consomem energia<em>.[Imagem: David Baillot\/UC San Diego Jacobs School of Engineering]<\/p>\n<p><\/em><strong>Universo dos sensores <br \/>\n<\/strong><br \/>\nNossa sociedade n\u00e3o poderia viver sem os sensores, e eles prometem se tornar ainda mais cotidianos com a Internet das Coisas, que pretende espalhar esses pequenos aparelhinhos medidores de virtualmente qualquer coisa para todos os cantos do globo &#8211; do interior do nosso corpo, para monitorar nossa sa\u00fade, at\u00e9 as florestas, para monitorar o meio ambiente e a reciclagem de gases atmosf\u00e9ricos. <\/p>\n<p>Por menores que sejam, contudo, s\u00e3o aparelhos que precisam de eletricidade para funcionar. Para n\u00e3o depender de baterias, que precisam ser recarregadas ou trocadas, a ideia \u00e9 que cada sensor capte energia do pr\u00f3prio ambiente, atrav\u00e9s de nanogeradores ou alguma outra forma de colheita de energia. <\/p>\n<p>Essa possibilidade agora ficou ainda mais vi\u00e1vel gra\u00e7as ao trabalho de Hui Wang e Patrick Mercier, da Universidade da Calif\u00f3rnia em San Diego, nos EUA. <\/p>\n<p>Eles criaram um sensor de temperatura que consome apenas 113 picowatts de energia, o que representa cerca de 10 bilh\u00f5es de vezes menos do que 1 watt, e 628 vezes menos do que o term\u00f4metro mais eficiente dispon\u00edvel at\u00e9 agora. <\/p>\n<p>Esse sensor de quase zero-energia dever\u00e1 aumentar a vida \u00fatil das baterias dos aparelhos m\u00e9dicos implant\u00e1veis, dos sistemas de monitoramento residenciais e ambientais e de uma infinidade de outros usos. <\/p>\n<p><strong>Vazamento que vira fonte <br \/>\n<\/strong><br \/>\nA dupla conseguiu a minimiza\u00e7\u00e3o da energia necess\u00e1ria para fazer o sensor funcionar atacando o consumo em duas frentes: a fonte de energia de alimenta\u00e7\u00e3o e a convers\u00e3o da temperatura em leitura digital. <\/p>\n<p>No primeiro caso, eles constru\u00edram uma fonte de corrente de energia ultrabaixa usando os chamados &#8220;vazamentos de porta&#8221; dos transistores. Os transistores normalmente possuem uma porta que permite ligar e desligar o fluxo de el\u00e9trons entre seus dois outros eletrodos. Mas, \u00e0 medida que o tamanho dos transistores diminui, o material da porta torna-se t\u00e3o fino que n\u00e3o consegue mais bloquear todos os el\u00e9trons, deixando alguns deles vazarem devido ao fen\u00f4meno qu\u00e2ntico conhecido como tunelamento. <\/p>\n<p>Esse vazamento \u00e9 considerado um problema nos processadores e nos circuitos anal\u00f3gicos de precis\u00e3o, mas a dupla tirou proveito dele &#8211; os min\u00fasculos n\u00edveis de fluxo de el\u00e9trons s\u00e3o usados para alimentar o circuito do sensor. &#8220;Muitos pesquisadores est\u00e3o tentando se livrar do vazamento de corrente, mas estamos usando ele para construir uma fonte de corrente de energia ultrabaixa,&#8221; disse Hui. <\/p>\n<p><strong>Nova forma de medir a temperatura <br \/>\n<\/strong><br \/>\nA convers\u00e3o da temperatura em leitura digital normalmente exige passar a corrente atrav\u00e9s de um resistor &#8211; sua resist\u00eancia muda com a temperatura -, medir a tens\u00e3o resultante e ent\u00e3o usar um conversor anal\u00f3gico-digital para mostrar o resultado. <\/p>\n<p>Em vez disso, para economizar energia, o sistema usa um capacitor, que \u00e9 carregado durante um tempo fixo independentemente da temperatura, e outro que \u00e9 carregado a uma taxa que varia com a temperatura. <\/p>\n<p>\u00c0 medida que a temperatura muda, o sistema adapta-se de modo que a fonte de corrente dependente da temperatura se carrega no mesmo tempo que a fonte de corrente fixa. Um circuito fechado digital de retorno equaliza os tempos de carregamento reconectando a fonte de corrente dependente da temperatura a um capacitor de tamanho diferente &#8211; o tamanho desse capacitor \u00e9 diretamente proporcional \u00e0 temperatura real. Por exemplo, quando a temperatura cai, a fonte de corrente dependente da temperatura ir\u00e1 carregar mais devagar, e o loop de retorno compensa alternando para um capacitor menor, que determina uma leitura digital espec\u00edfica.<\/p>\n<p><em>Bibliografia: <br \/>\nNear-Zero-Power Temperature Sensing via Tunneling Currents Through Complementary Metal-Oxide-Semiconductor Transistors <br \/>\nHui Wang, Patrick P. Mercier <br \/>\nNature Communications <br \/>\nVol.: 7, Article number: 4427 <br \/>\nDOI: 10.1038\/s41598-017-04705-6<\/em><\/p>\n<p><b>Autor: Inova\u00e7\u00e3o Tecnol\u00f3gica<\/b><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Este chip cont\u00e9m uma matriz dos min\u00fasculos sensores de temperatura que praticamente n\u00e3o consomem energia.[Imagem: David Baillot\/UC San Diego Jacobs School of Engineering] Universo dos sensores Nossa sociedade n\u00e3o poderia viver sem os sensores, e eles prometem se tornar ainda mais cotidianos com a Internet das Coisas, que pretende espalhar esses pequenos aparelhinhos medidores de 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