L’autonomia dei dispositivi wearable

Uno dei principali problemi nell'ambito della progettazione di dispositivi indossabili è l'autonomia, legato soprattutto al fatto di mantenere piccole dimensioni come la filosofia indossabile richiede, evitando quindi di installare batterie non troppo voluminose. La tecnologia della batteria sta facendo enormi progressi, coadiuvata anche dall'energy harvesting.

L'autonomia è una sfida importante per i progettisti di sistemi indossabili. Poiché la domanda di nuove funzionalità aumenta considerevolmente, anche il consumo di energia va di pari passo. Lo sviluppo di nuove tecnologie di processo e di gestione dell'alimentazione possono aiutare a ridurre il consumo di energia dei dispositivi all'interno di un design wearable. Come tale, la domanda di energia sembra superare costantemente la capacità di una batteria per fornire l'energia elettrica necessaria per orologi intelligenti, dispositivi di fitness e tanti altri.

Nel mese scorso abbiamo analizzato a fondo l'energy harvesting con un focus di articoli tecnici e aspetti di mercato legati alle possibilità per poter alimentare con fonti esterne i nostri dispositivi elettronici. In tutto questo, il settore wearable potrebbe trarne vantaggio in considerazione del fatto che le dimensioni devono mantenersi piccole nel rispetto della ideologia tecnica indossabile. Le piccole dimensioni unite con performance sempre più all'avanguardia come richiedono i consumatori, portano a svantaggi per la batteria che richiede una tecnologia sempre più efficiente mantenendo un deciso rapporto capacità/dimensioni. In tal senso, i progettisti di dispositivi medicali portatili e prodotti elettronici hanno familiarità con le loro sfide di spazio e di riduzione del peso, soddisfando i requisiti dei consumatori per disporre di dispositivi più sottili e più leggeri.

L'avvento del wearable richiede batterie con tecnologia speciale sia nella forma sia nella chimica. Raccogliendo energia dall'ambiente, quindi, potrebbe essere un modo per prolungare la durata della batteria.  Questa energia può provenire da un certo numero di fonti come per esempio l'energia solare, le onde radio e quella cinetica sfruttando il movimento del corpo umano.

Samsung così come Apple stanno concentrando i suoi sforzi nell'autonomia, sia per i dispositivi mobile che per i prodotti indossabili. Gli Indossabili raccolgono e comunicano dati in modalità wireless, come i telefoni cellulari, e prolungare la durata della batteria è una delle grandi sfide tecniche per i progettisti. E proprio come i telefoni cellulari, che sono sulla loro strada per diventare più sottili e più sofisticati, i progettisti wearable sono a caccia di tecnologia che potrebbe mantenere quei gadget in esecuzione più a lungo. Le nuove batterie a film sottile che possono cambiare forma potrebbero rappresentare una via di successo per far fronte al crescente mercato wearable. 

Anche se il design a basso consumo si traduce in microcontrollori sempre più in grado di consumare meno energia, gli schermi ad alta risoluzione "always-on" mantengono livelli ancora alti, soprattutto su dispositivi indossabili con la loro capacità di batteria limitata. Quando si tratta di imballaggio e fattore di forma, le batterie flessibili e "stampate" sono molto promettenti per i dispositivi indossabili. Questi includono batterie al litio e ai polimeri di litio, quelle a stato solido, supercondensatori flessibili e le batterie a base di zinco. Ci sono diverse applicazioni indossabili dove le batterie flessibili offrono un netto vantaggio, come nei cerotti transdermici per la somministrazione di farmaci, sensori di temperatura del paziente, o tracciamento RFID.

La tendenza verso batterie più piccole per ospitare un'elettronica decisamente più piccola, più leggera e più performante ha portato a diversi compromessi.

In elettronica, la costante riduzione delle dimensioni di un circuito prevista dalla legge di Moore ha aiutato i progettisti a realizzare appunto oltre ai dispositivi Wearable anche gli stessi telefoni cellulari e altri accessori. Ma nel dominio dell'accumulo di energia, la chimica non è elettronica, e purtroppo non c'è l'equivalente legge di Moore a guidare la riduzione delle dimensioni delle celle della batteria. Le batterie al litio rappresentano la principale fonte di alimentazione per gli indossabili.

In elettronica medica e di consumo, vari tipi di tecnologie agli ioni di Litio sono state ampiamente adottate: esse garantiscono migliori rapporti di capacità di energia per volume rispetto a qualsiasi altra tecnologia chimica impiegata nella batteria. Questo è il motivo per cui la maggior parte dei prodotti portatili con requisiti di piccola dimensione e peso leggero, contengono batterie ricaricabili agli ioni di litio. In tutto questo si stanno sviluppando batterie pieghevoli che potrebbero rivoluzionare il mercato dei dispositivi indossabili, come smartwatches e abbigliamento intelligente, e nello stesso tempo rappresentare la fonte di alimentazione dei prossimi smartphone flessibili.

 

 

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Una risposta

  1. Maurizio Di Paolo Emilio Maurizio Di Paolo Emilio 20 febbraio 2017

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