La cámara diseñada en Columbia. Fuente: Universidad de Columbia.
Un equipo de investigación dirigido por Shree K. Nayar, profesor de Ciencias de la Computación en la Universidad de Columbia (Nueva York), ha inventado un prototipo de cámara de vídeo que se autoalimenta completamente: puede producir una imagen cada segundo, por tiempo indefinido, de una escena de interior bien iluminada.
Diseñaron un píxel que no sólo puede medir la luz incidente, sino también convertirla en energía eléctrica. El equipo presenta su trabajo en la Conferencia Internacional sobre Fotografía Computacional, en la Universidad de Rice (Houston), del 24 al 26 de abril.
"Estamos en medio de una revolución de la imagen digital", dice Nayar, que dirige el Laboratorio de Visión Informática de la universidad, en la nota de prensa de ésta. En el último año, aproximadamente dos mil millones de cámaras de varios tipos se vendieron en todo el mundo. "Una cámara que puede funcionar para siempre como un dispositivo sin ataduras, sin ninguna fuente de alimentación externa, sería increíblemente útil".
Nayar se dio cuenta de que a pesar de las cámaras digitales y los paneles solares tienen medidas propósitos diferentes -unas miden la luz mientras que los otros convierten la luz en energía-, ambos están construidos esencialmente a partir de los mismos componentes.
En el corazón de cualquier cámara digital hay un sensor de imágenes, un chip con millones de píxeles. El dispositivo clave del píxel es el fotodiodo, que produce una corriente eléctrica cuando se expone a la luz. Este mecanismo permite a cada píxel medir la intensidad de la luz que recibe.
El mismo fotodiodo también se utiliza en paneles solares para convertir la luz incidente en energía eléctrica. El fotodiodo de un píxel de la cámara se utiliza en el modo fotoconductor, mientras que en una célula solar se utiliza en el modo fotovoltaico.
Nayar y sus colegas utilizaron componentes ya existentes para fabricar un sensor de imagen con 30x40 píxeles. En su prototipo de cámara, que está alojado en una carrocería impresa en 3D, el fotodiodo de cada píxel siempre opera en el modo fotovoltaico.
Diseñaron un píxel que no sólo puede medir la luz incidente, sino también convertirla en energía eléctrica. El equipo presenta su trabajo en la Conferencia Internacional sobre Fotografía Computacional, en la Universidad de Rice (Houston), del 24 al 26 de abril.
"Estamos en medio de una revolución de la imagen digital", dice Nayar, que dirige el Laboratorio de Visión Informática de la universidad, en la nota de prensa de ésta. En el último año, aproximadamente dos mil millones de cámaras de varios tipos se vendieron en todo el mundo. "Una cámara que puede funcionar para siempre como un dispositivo sin ataduras, sin ninguna fuente de alimentación externa, sería increíblemente útil".
Nayar se dio cuenta de que a pesar de las cámaras digitales y los paneles solares tienen medidas propósitos diferentes -unas miden la luz mientras que los otros convierten la luz en energía-, ambos están construidos esencialmente a partir de los mismos componentes.
En el corazón de cualquier cámara digital hay un sensor de imágenes, un chip con millones de píxeles. El dispositivo clave del píxel es el fotodiodo, que produce una corriente eléctrica cuando se expone a la luz. Este mecanismo permite a cada píxel medir la intensidad de la luz que recibe.
El mismo fotodiodo también se utiliza en paneles solares para convertir la luz incidente en energía eléctrica. El fotodiodo de un píxel de la cámara se utiliza en el modo fotoconductor, mientras que en una célula solar se utiliza en el modo fotovoltaico.
Nayar y sus colegas utilizaron componentes ya existentes para fabricar un sensor de imagen con 30x40 píxeles. En su prototipo de cámara, que está alojado en una carrocería impresa en 3D, el fotodiodo de cada píxel siempre opera en el modo fotovoltaico.
Diseño
El diseño del píxel es muy simple, y utiliza sólo dos transistores. Durante cada ciclo de captura de imagen, los píxeles se usan primero para grabar y leer la imagen y luego para captar energía y cargar la fuente de alimentación del sensor de imagen: El sensor de imagen cambia continuamente entre la captura de imágenes y el modo de aprovechamiento de energía.
Cuando la cámara no se utiliza para capturar imágenes, puede utilizarse para generar energía para otros dispositivos, tales como un teléfono o un reloj.
Nayar señala que el sensor de imagen podría utilizar una batería recargable y cargarla a través de su capacidad de recolección de energía: "Pero adoptamos un enfoque extremo para demostrar que el sensor es de hecho realmente autoalimentable y utiliza sólo un condensador para almacenar la energía obtenida."
"En el pasado se habían propuesto algunos diseños diferentes para sensores de imagen que podían captar energía. Sin embargo, nuestro prototipo es la primera demostración de una cámara de vídeo totalmente autoalimentada", continúa. "Creemos que nuestros resultados son un importante paso adelante en el desarrollo de toda una nueva generación de cámaras que puedan funcionar mucho tiempo, idealmente para siempre, sin ser alimentadas externamente".
Teclado auto-alimentado
El pasado enero, científicos de la Universidad Tecnológica de Georgia (EE.UU.) presentaron un teclado de ordenador autoalimentado, que además proporciona un sistema de seguridad, porque memoriza cómo presiona las teclas su usuario legítimo. El dispositivo genera electricidad cuando las yemas de los dedos entran en contacto con los materiales plásticos de múltiples capas que componen el dispositivo.
Cada golpe en las teclas produce una señal eléctrica compleja que puede ser registrada y analizada, explican los investigadores. Los teclados convencionales registran los contactos como tales, pero los inteligentes capturan la información sobre la cantidad de fuerza aplicada y el tiempo transcurrido entre una pulsación y la siguiente. Tal estilo de escritura es exclusivo de cada individuo, por lo que podría proporcionar una nuevo biométrica para proteger a los equipos de su uso no autorizado.
Además, el nuevo teclado también podría generar suficiente electricidad para cargar un pequeño dispositivo electrónico portátil o un transmisor, para que el teclado sea inalámbrico.
Un efecto conocido como la electrificación de contacto genera corriente cuando las yemas de los dedos del usuario tocan un material plástico revestido de una capa de material de electrodo. El voltaje se genera a través de los efectos de inducción triboeléctrica y electrostática. Utilizando el efecto triboeléctrico, se puede producir una pequeña carga cuando los materiales se ponen en contacto y luego se separan.
Nuestra piel es dieléctrica y tenemos cargas electrostáticas en los dedos, señalan los investigadores. "Cualquier cosa que tocamos puede llegar a cargarse."
El diseño del píxel es muy simple, y utiliza sólo dos transistores. Durante cada ciclo de captura de imagen, los píxeles se usan primero para grabar y leer la imagen y luego para captar energía y cargar la fuente de alimentación del sensor de imagen: El sensor de imagen cambia continuamente entre la captura de imágenes y el modo de aprovechamiento de energía.
Cuando la cámara no se utiliza para capturar imágenes, puede utilizarse para generar energía para otros dispositivos, tales como un teléfono o un reloj.
Nayar señala que el sensor de imagen podría utilizar una batería recargable y cargarla a través de su capacidad de recolección de energía: "Pero adoptamos un enfoque extremo para demostrar que el sensor es de hecho realmente autoalimentable y utiliza sólo un condensador para almacenar la energía obtenida."
"En el pasado se habían propuesto algunos diseños diferentes para sensores de imagen que podían captar energía. Sin embargo, nuestro prototipo es la primera demostración de una cámara de vídeo totalmente autoalimentada", continúa. "Creemos que nuestros resultados son un importante paso adelante en el desarrollo de toda una nueva generación de cámaras que puedan funcionar mucho tiempo, idealmente para siempre, sin ser alimentadas externamente".
Teclado auto-alimentado
El pasado enero, científicos de la Universidad Tecnológica de Georgia (EE.UU.) presentaron un teclado de ordenador autoalimentado, que además proporciona un sistema de seguridad, porque memoriza cómo presiona las teclas su usuario legítimo. El dispositivo genera electricidad cuando las yemas de los dedos entran en contacto con los materiales plásticos de múltiples capas que componen el dispositivo.
Cada golpe en las teclas produce una señal eléctrica compleja que puede ser registrada y analizada, explican los investigadores. Los teclados convencionales registran los contactos como tales, pero los inteligentes capturan la información sobre la cantidad de fuerza aplicada y el tiempo transcurrido entre una pulsación y la siguiente. Tal estilo de escritura es exclusivo de cada individuo, por lo que podría proporcionar una nuevo biométrica para proteger a los equipos de su uso no autorizado.
Además, el nuevo teclado también podría generar suficiente electricidad para cargar un pequeño dispositivo electrónico portátil o un transmisor, para que el teclado sea inalámbrico.
Un efecto conocido como la electrificación de contacto genera corriente cuando las yemas de los dedos del usuario tocan un material plástico revestido de una capa de material de electrodo. El voltaje se genera a través de los efectos de inducción triboeléctrica y electrostática. Utilizando el efecto triboeléctrico, se puede producir una pequeña carga cuando los materiales se ponen en contacto y luego se separan.
Nuestra piel es dieléctrica y tenemos cargas electrostáticas en los dedos, señalan los investigadores. "Cualquier cosa que tocamos puede llegar a cargarse."