Pesquisadores da Universidade de Zhejiang, na China, usam células solares para obter comunicação sem fio rápida debaixo d'água. Uma abordagem que poderia habilitar dispositivos que transmitem dados e produzem energia.
Embora as células solares sejam projetadas para converter luz em energia, os pesquisadores mostraram que elas também podem ser usadas para obter alta taxa de dados comunicação óptica subaquática sem fio. Essa nova abordagem pode oferecer uma maneira econômica e de baixo consumo de energia para transmitir dados subaquáticos.
Otimizado para comunicação
As células solares são projetadas para capturar a luz espalhada recebida de uma área bastante ampla. Sua eficiência é muito melhor em canalizar essa luz em um circuito elétrico do que em convertê-la em um sinal de dados. Comparado ao uso de ondas de rádio ou acústicas, a comunicação sem fio subaquática baseada em luz exibe maior velocidade, menor latência e requer menos energia. Agora, no entanto, uma equipe da Universidade de Zhejiang, na China, diz que é possível lidar com isso.
" Até agora, alcançar links de alta velocidade usando células solares de silício prontas para uso exigia esquemas e algoritmos de modulação complexos, que consomem muitos recursos computacionais que usam energia adicional e criam alta latência de processamento ”. disse o cientista principal Dr. Professor Jing Xu. “Usando modelagem (computacional) e simulação de células solares conectadas, otimizamos o circuito periférico, o que melhorou significativamente o desempenho de nosso detector baseado em células solares”, ele acrescenta.
Necessidade de comunicação subaquática eficiente
De acordo com Jing Xu, há uma necessidade crítica de comunicação subaquática eficiente para atender à crescente demanda por troca de dados subaquáticos . Acima de tudo, para atividades de proteção dos oceanos ao redor do mundo. Por exemplo, nos esforços de conservação de corais, links de dados se tornam necessários para transmitir dados para mergulhadores, submarinos tripulados, sensores subaquáticos e veículos submarinos autônomos não tripulados para navios de superfície que apoiam esse trabalho.
No Cartas de Óticas do jornal , Xu e sua equipe relatam o experimento de laboratório em que eles usaram uma série de células solares comercialmente disponíveis para criar um sistema sem lentes otimizado para detecção óptica subaquática de alta velocidade. As células solares oferecem uma área de detecção muito maior do que os fotodiodos tradicionalmente usados como detectores em comunicação óptica sem fio.
“Até onde sabemos, demonstramos a maior largura de banda já alcançada para um sistema de comunicação óptica comercial baseado em painéis solares de silício com uma grande área de detecção ”, disse Xu. “Esse tipo de sistema pode até permitir troca de dados e geração de energia com um único dispositivo.”
Experimento de pesquisadores da Universidade de Zhejiang
testes subaquáticos
Os pesquisadores testaram o novo design no qual usaram um 3×3 painel solar para criar uma área de detecção de 3.4 x 3.4 centímetros, em um tanque de água de 7 metros de comprimento que emulava um canal subaquático. Espelhos também foram usados para estender o comprimento do caminho do sinal óptico, criando uma distância de transmissão de 35 metros.
Este sistema mostrou estabilidade confiável, baixo consumo de energia e alto desempenho . Mesmo que um esquema de detecção simples tenha sido usado, este novo sistema exibiu uma largura de banda de detecção muito maior, levando a uma taxa de dados mais alta, em comparação com outros estudos usando células solares de silício comerciais com uma grande área de detecção como detectores.
A fim de otimizar este sistema para aplicação no mundo real em comunicações subaquáticas, Xu e os outros pesquisadores planejam estudar sua desempenho com sinais ópticos fracos . Esses testes demonstrarão como o sistema funciona em águas lamacentas e/ou em movimento. Por sua vez, eles também estão trabalhando para tornar o sistema mais prático, ajustando os principais parâmetros, como o número de células solares na matriz e a tensão de polarização reversa necessária.
