17 feb. 1999
3 minuten
Onderzoekers van de TU Delft en de Amerikaanse Northwestern University hebben een nieuw systeem ontworpen en ontwikkeld waarmee apparaten tijdens korte stroomonderbrekingen de tijd kunnen onthouden. Zonder batterij. Dit opent de weg naar betrouwbare, batterijloze apparaten, bijvoorbeeld voor IoT.
Veel kleine, batterijloze apparaten die onderdeel uitmaken van het IoT zouden kunnen werken op basis van omgevingsenergie, zoals zonne-energie, kinetische energie en thermische energie. Als deze apparaten op grote schaal op de markt worden gebracht, belanden er veel minder gebruikte batterijen op de vuilstort. Batterijloze apparaten hebben echter regelmatig last van korte stroomonderbrekingen, omdat ze tussen energiebronnen schakelen.
"Uiteraard heeft het weglaten van batterijen gevolgen", zegt Przemyslaw Pawelczak. "Het betekent een kleinere opslagcapaciteit en minder betrouwbaarheid. Daarnaast valt niet altijd te voorspellen hoeveel energie aan de omgeving kan worden onttrokken." "Met dat in het achterhoofd hebben we nu een systeem gebouwd dat gefragmenteerde actieve periodes aan elkaar rijgt,’ vertelt Josiah Hester. "We hebben een systeem gebouwd dat betrouwbaar de tijd bijhoudt voor IoT-apparaten, ook bij een groot aantal stroomonderbrekingen."
De tijd werkt in ons voordeel
Het bijhouden van de tijd is voor elk computersysteem van groot belang. Het vormt de basis van vrijwel alle systeemservices en veiligheidsvoorzieningen en helpt de computer om actieve applicaties te controleren. De meeste mensen merken echter pas dat het systeem de tijd bijhoudt wanneer dat niet meer gebeurt.
Iedereen bij wie de stroom weleens is uitgevallen tijdens het gebruik van een computer weet hoe lastig het kan zijn om het systeem opnieuw op te starten. Dat kan enkele minuten duren, omdat de computer moet nagaan op welk punt de werking werd onderbroken en verschillende handelingen moet verrichten. En zelfs als de computer dan weer werkt, kan er toch niet-opgeslagen werk verloren zijn gegaan.
Als dat iedere keer gebeurt als een klein IoT-apparaat even geen stroom krijgt, dan zijn deze apparaten gewoonweg onbruikbaar. En dat is het mooie van het systeem van Hester en Pawelczak. Een klein apparaat houdt altijd de tijd bij, ook als de stroom even wordt onderbroken. Daardoor kan het snel opnieuw opstarten, zodat je misschien niet eens merkt dat de stroom werd onderbroken. "Ons apparaat kan de tijd en status snel reconstrueren op basis van "broodkruimels" die we hebben achtergelaten voordat de stroom uitviel", aldus Hester.
Geen batterijen meer
Hester en Pawelczak worden gedreven door het grotere doel om het aantal lithium-ionbatterijen terug te dringen dat in het milieu belandt. Niet alleen kost de winning van lithium ongelofelijk veel energie en water, lithium is ook nog eens een zeer brandbare, giftige stof die zelfs in recyclinginstallaties vlam kan vatten. Grote techbedrijven schatten momenteel in dat er de komende 50 jaar biljoenen IoT-apparaten bijkomen. Dat betekent talloze batterijen, die uiteindelijk allemaal worden weggegooid.
"Het spreekt eigenlijk voor zich dat we batterijloze systemen ontwikkelen die energie aan de omgeving onttrekken, gezien de milieueffecten van batterijen", aldus Pawelczak. "We weten niet hoeveel apparaten er precies bij zullen komen, maar niemand twijfelt eraan dat het aantal enorm zal zijn. Daarnaast bevat steeds meer consumentenelektronica batterijen. Deze batterijen moeten weer worden vervangen en vervolgens gerecycled, en daarom moeten we een systeem ontwikkelen dat de koolstofvoetafdruk van elektronica verkleint." "Als we tot een visie op duurzaam computergebruik willen komen, moeten we op een andere manier gaan nadenken over het ontwerp van deze systemen", voegt Hester toe. "Onze technologie zal van invloed zijn op het ontwerp van de volgende generatie apparaten, waardoor een IoT ontstaat dat praktisch, schaalbaar en bruikbaar is."
Anderen lazen ook
