Problema que plantea: Las tecnologías portátiles están reemplazando cada vez más los dispositivos voluminosos, introduciendo características innovadoras y sorprendentes. Las personas con discapacidades, especialmente aquellos con movimientos residuales limitados, valoran mucho el tamaño pequeño, el peso ligero y una larga duración de la batería de estos dispositivos. Los cuadripléjicos requieren dispositivos portátiles específicos para aprovechar su capacidad residual de movimiento, por lo que se desarrolló un sistema de cabeza sensorial para automatización del hogar.
Aplicaciones: Este sistema está diseñado para ayudar a las personas cuadripléjicas a aumentar su autonomía mediante la automatización del hogar, utilizando un sensor cinemático único que captura los movimientos de la cabeza para controlar actuadores y dispositivos.
Dificultades/Limitaciones: Una de las limitaciones es el consumo de energía, ya que las baterías más pequeñas son necesarias para reducir el peso y las dimensiones del dispositivo, pero esto limita el tiempo de uso del sistema. Además, la recuperación de energía en entornos urbanos es limitada debido a la baja cantidad de energía disponible en las ondas electromagnéticas.
Teoría: Se emplean técnicas de recolección de energía por radiofrecuencia (RF-EH) para recuperar energía de los campos electromagnéticos de las transmisiones de telecomunicaciones y la radiodifusión inalámbrica, especialmente en áreas urbanas. Esta energía recuperada se convierte en energía eléctrica utilizable para alimentar dispositivos de baja potencia o almacenarse en una batería para extender la duración del dispositivo.
Estructura del sistema: El sistema está compuesto por dos bloques principales: el primero se encarga de la alimentación, utilizando una antena optimizada para captar ondas electromagnéticas, y el segundo bloque adquiere los datos del movimiento de la cabeza y los transmite por Bluetooth para su uso en la automatización del hogar.
Funcionamiento del sistema: El sistema utiliza una antena que recoge las ondas electromagnéticas en el rango de frecuencia de 900 a 930 MHz, las cuales se convierten en energía continua para alimentar la electrónica. Un sensor de movimiento BMI055 mide los movimientos de la cabeza, y los datos se transmiten mediante Bluetooth Low Energy (BLE) a un dispositivo para la automatización del hogar.
Parámetros obtenidos: Se obtiene energía de radiofrecuencia, que se convierte en energía eléctrica para alimentar el sistema. El sensor mide los movimientos de la cabeza, y los datos sobre esos movimientos se transmiten a través de Bluetooth.
Software que usa: El sistema utiliza un microcontrolador ATmega328PB y el chip nRF8001 para la comunicación Bluetooth Low Energy. Se utiliza también un sistema de gestión de energía Powerharvester®.
Resultados: El sistema muestra un buen rendimiento en la recuperación de energía, con una eficiencia máxima del 70% cuando la potencia de entrada es de 5 dBm. La recarga eficiente de la batería y el uso de componentes electrónicos de bajo consumo permiten que el sistema funcione durante aproximadamente 37 horas sin necesidad de recargar, y con el uso del sistema de recolección de energía, se puede extender este tiempo. La reducción del consumo y el uso de una batería más pequeña reducen el peso y las dimensiones del dispositivo.
Aporte: El sistema propuesto mejora la autonomía de los cuadripléjicos al permitirles realizar actividades diarias de forma más independiente mediante la automatización del hogar, y la integración de la recolección de energía por RF ayuda a prolongar la duración de la batería y reducir el peso total del dispositivo.
Investigaciones futuras: Las investigaciones futuras pueden centrarse en optimizar aún más la eficiencia de recolección de energía, mejorar la integración de la comunicación inalámbrica y explorar el uso de diferentes fuentes de energía para alimentar dispositivos portátiles de baja potencia.
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