Soluções de Conectividade Inteligentes para a Revolução dos Dispositivos Vestíveis
Samir Vasavda é engenheiro de aplicações de campo. Ele detém quatro patentes nos EUA e cursou o Mestrado em Engenharia Mecânica na Universidade da Carolina do Norte, em Charlotte. Ele trabalha em nosso escritório de Menlo Park no Vale do Silício, Califórnia.
Frequência cardíaca, calorias queimadas, número de horas de sono, número de passos dados. Se você trabalha em engenharia, adora gadgets ou é uma pessoa orientada por dados que quer uma vida saudável, provavelmente já está usando pulseiras como a Nike FuelBand, a Jawbone Up ou outro dispositivo tipo Fitbit para monitorar níveis de atividade. Você já deve ter ouvido as notícias sobre o pagamento de US$ 2 bilhões da Facebook pela empresa de realidade aumentada Oculus e os mais de US$ 100 milhões que a Intel pagou pela Basis, empresa que fabrica um relógio que monitora frequência cardíaca, velocidade, sono e outros parâmetros. O Google Glass já está nas mãos de muitos desenvolvedores, e a Google anunciou o uso dos dispositivos vestíveis Android. A Samsung tem uma segunda versão do relógio Galaxy Gear. A Apple anunciou recentemente um relógio inteligente (Apple Watch) que será lançado no início de 2015.
A Motorola recentemente lançou um relógio inteligente, o Moto 360. Que tal um relógio Pebble? O Microsoft Band é um novo dispositivo vestível que competirá com outros no mercado.
A Era dos Dispositivos Vestíveis Inteligentes Está Chegando.
O mundo da tecnologia está passando por outra transformação. Passamos de mainframes para computadores desktop em cerca de duas décadas, de desktops a computadores portáteis em uma década ou mais e de laptops a smartphones e tablets em menos de uma década.
Outra revolução está se formando e provavelmente levará menos de uma década para acontecer. São os dispositivos vestíveis inteligentes e que estão sempre conectados. Como disse Dr. Mudhafar Hassan-Ali, líder no desenvolvimento de produtos vestíveis na TE Connectivity: "Conectividade é o nome do jogo". O campus de Menlo Park da TE conta com uma equipe inteira dedicada a desenvolver soluções especificamente para produtos vestíveis.
Soluções Especiais de Conectividade São Aspectos Viabilizadores
As soluções de conectividade permitirão que os desenvolvedores de eletrônicos de consumo criem dispositivos vestíveis. Vamos falar sobre conectividade externa para energia e dados. Os conectores padrão podem não se encaixar nos dispositivos vestíveis devido ao tamanho, estética e tecnologia. Os óculos precisam ser finos, leves e atraentes. Um relógio ou qualquer outro acessório vestível muitas vezes deve atender aos mesmos critérios.
Do ponto de vista da tecnologia, os clientes querem dispositivos hermeticamente fechados que possam ter bom desempenho sob a água ou resistir ao suor, poeira e outros objetos estranhos. Para viabilizar isso, os usuários querem dispositivos sem furos ou com aberturas mínimas. Soluções sem contato podem resolver esses problemas.
A disponibilidade de espaço também é um grande desafio. Óculos ou outros tipos de dispositivos vestíveis são projetados com espaço mínimo para funções não essenciais. Para enfrentar esses desafios, os principais players do setor de conectividade estão projetando soluções para carregamento de energia sem fio e transmissão de dados sem contato.
Energia sem Fio
Especialistas em tecnologia estão vendo uma tendência de "maior detecção". As opções serão mais funcionalidade no mesmo espaço ou a mesma funcionalidade em um fator de forma menor. Assim, fornecer energia é não só um enorme desafio, mas uma oportunidade.
A energia sem fio se baseia no acoplamento indutivo ressonante. Esse fato incentivou a criação de diversos consórcios de padrões. Um deles, o Wireless Power Consortium (WPC), está trabalhando em um padrão que chamou de Qi (originado da palavra chinesa que significa energia natural e pronunciado como "tchi"). Outro consórcio é o Alliance for Wireless Power (A4WP), ao qual se juntou a Power Matter Alliance (PMA).
Há dois obstáculos principais a serem superados no carregamento sem fio. O primeiro é o carregamento à distância, quando os dispositivos não estão firmemente acoplados. Portanto, o objetivo é alcançar a liberdade espacial. O segundo desafio é o design da bobina (indutor ou antena) e como fazê-la caber dentro de dispositivos minúsculos e em formatos complexos.
Uma combinação de melhores tecnologias de bateria (flexíveis, mais finas, mais leves, mais rápidas) e a "captura" de energia, seja usando energia solar, movimentos mecânicos, calor corporal ou outros meios, está sendo analisada por startups e empresas estabelecidas no Vale do Silício e em outros lugares do mundo.
Dados sem Contato
A transmissão de dados sem contato é feita usando radiação eletromagnética e requer proximidade entre o cabo e o dispositivo. Também chamada de comunicação de curto alcance, ela é feita em frequência extremamente alta (EHF) na faixa de 60 GHz e usando as bandas ISM (Industrial, Scientific and Medical – Industrial, científica e médica), um espectro não licenciado. A transmissão é usada para penetrar plástico e é compatível com os padrões USB, VESA e SATA. Os desafios são os requisitos de alta potência e a necessidade de inteligência para sua ativação e suspensão. Ela também requer conhecimento em RF para conferir robustez, baixa interferência eletromagnética (EMI) e conformidade regulatória, como as normas da Comissão Federal de Comunicações (FCC).
Antenas
No caso de componentes externos de entrada/saída (E/S), as antenas desempenham um papel importante permitindo
conectividade sem a necessidade de fios. Quase tudo está se tornando móvel. Por exemplo,
um dos maiores fornecedores globais de antenas entrega mais de 500 milhões de antenas por
ano. No espaço vestível, o desafio é a forma e o tamanho das antenas, que estão
se tornando menores e mais complexas.
A solução é fazer antenas usando métodos tradicionais que também usem tecnologias como MID (dispositivos de interconexão moldados) e LDS (estruturação direta a laser) para chegar às antenas 3D.
Algumas novas antenas são projetadas usando vários protocolos, como LTE, Bluetooth e Wi-Fi, entre outros. As antenas podem ser multibandas ou ajustáveis. As frequências podem ser:
WLAN/WWAN/Voz
- 802.11 (a/b/g/n): 2.400 - 2.483,5 e 4.900 - 5.875 MHz
- LTE: 700 – 3.700 MHz, multibanda, tecnologia de antena MetaSpan
- GSM/UMTS: 850 – 2.170 MHz, banda única e multibanda
- WiMax: 2.300 – 3.800 MHz
Outros
- ISM 900/ZigBee: 902 - 928 MHz
- Tecnologia sem fio Bluetooth: 2.400 - 2.483,5 MHz
- ZigBee: 2.400 - 2.483,5 MHz
- UWB: 3.168 - 10.560 MHz
- Sistema Global de Navegação por Satélite (GNSS): GPS 1.565 - 1.585 MHz
- DVB-H: 1.670 - 1.675 MHz
- NFC: 13,56 MHz
A conformidade regulatória com a FCC e outros órgãos é compulsória.
A TE tem um laboratório de desenvolvimento de antenas em Aptos, Califórnia, perto do Vale do Silício, onde soluções exclusivas e personalizadas de antenas podem ser projetadas, desenvolvidas e testadas. A equipe do laboratório tem conhecimento em engenharia e recursos necessários para fazer protótipos rápidos que são ajustados para atender às necessidades dos clientes. A TE também conta com instalações em Harrisburg (EUA), Taiwan, Japão, Coreia do Sul e China, incluindo sete câmaras
de RF, além de instalações de simulação em CST e HSS.
Outros Componentes de Conectividade
Para conectar várias PCIs (rígidas e flexíveis), os conectores placa a placa estão ficando menores, com os menores passos chegando a 0,35 mm. A corrente pode variar entre 1,5 A para energia e 0,3 A para sinal. A força de retenção pode atingir 10 N, e a força de inserção pode ser de, no máximo, 15 N.
Conectores de placa a cabo flexível são muito úteis para dispositivos com restrições de altura.
À medida que a complexidade e a funcionalidade dos dispositivos móveis aumentam, cresce também a demanda por dispositivos mais finos com múltiplas antenas, taxas de dados mais elevadas e frequências operacionais maiores.
As blindagens EMI são gaiolas metálicas estampadas de uma e duas peças que ajudam a oferecer um isolamento dos componentes no nível da placa, minimizam a interferência e reduzem a suscetibilidade à interferência eletromagnética
sem afetar a velocidade do sistema.
Contatos de Mola
Para carregamento, acoplamento e aterramento, os pinos pogo são usados devido à sua excelente confiabilidade e durabilidade em um pequeno fator de forma.
Os contatos de mola são usados no aterramento para evitar ruídos de EMI e estática e isolar de vibrações.
Um grande portfólio com a maior variedade de contatos de mola está disponível com diferentes alturas, de 0,8 mm a 4,3 mm. Eles podem ser usados com uma baixa força de 0,2 N – 1,0 N.
Conectores de Cartão SIM
Os conectores de cartão SIM, como mini SIM
(2FF), micro SIM (3FF) e conectores combinados de micro SIM e micro SD, podem se tornar uma parte essencial dos dispositivos vestíveis.
O futuro dos dispositivos vestíveis inteligentes é brilhante. Ofertas exclusivas de produtos de interconexão dos principais
players do setor certamente ajudarão nessa empolgante revolução.
Soluções de Conectividade Inteligentes para a Revolução dos Dispositivos Vestíveis
Samir Vasavda é engenheiro de aplicações de campo. Ele detém quatro patentes nos EUA e cursou o Mestrado em Engenharia Mecânica na Universidade da Carolina do Norte, em Charlotte. Ele trabalha em nosso escritório de Menlo Park no Vale do Silício, Califórnia.
Frequência cardíaca, calorias queimadas, número de horas de sono, número de passos dados. Se você trabalha em engenharia, adora gadgets ou é uma pessoa orientada por dados que quer uma vida saudável, provavelmente já está usando pulseiras como a Nike FuelBand, a Jawbone Up ou outro dispositivo tipo Fitbit para monitorar níveis de atividade. Você já deve ter ouvido as notícias sobre o pagamento de US$ 2 bilhões da Facebook pela empresa de realidade aumentada Oculus e os mais de US$ 100 milhões que a Intel pagou pela Basis, empresa que fabrica um relógio que monitora frequência cardíaca, velocidade, sono e outros parâmetros. O Google Glass já está nas mãos de muitos desenvolvedores, e a Google anunciou o uso dos dispositivos vestíveis Android. A Samsung tem uma segunda versão do relógio Galaxy Gear. A Apple anunciou recentemente um relógio inteligente (Apple Watch) que será lançado no início de 2015.
A Motorola recentemente lançou um relógio inteligente, o Moto 360. Que tal um relógio Pebble? O Microsoft Band é um novo dispositivo vestível que competirá com outros no mercado.
A Era dos Dispositivos Vestíveis Inteligentes Está Chegando.
O mundo da tecnologia está passando por outra transformação. Passamos de mainframes para computadores desktop em cerca de duas décadas, de desktops a computadores portáteis em uma década ou mais e de laptops a smartphones e tablets em menos de uma década.
Outra revolução está se formando e provavelmente levará menos de uma década para acontecer. São os dispositivos vestíveis inteligentes e que estão sempre conectados. Como disse Dr. Mudhafar Hassan-Ali, líder no desenvolvimento de produtos vestíveis na TE Connectivity: "Conectividade é o nome do jogo". O campus de Menlo Park da TE conta com uma equipe inteira dedicada a desenvolver soluções especificamente para produtos vestíveis.
Soluções Especiais de Conectividade São Aspectos Viabilizadores
As soluções de conectividade permitirão que os desenvolvedores de eletrônicos de consumo criem dispositivos vestíveis. Vamos falar sobre conectividade externa para energia e dados. Os conectores padrão podem não se encaixar nos dispositivos vestíveis devido ao tamanho, estética e tecnologia. Os óculos precisam ser finos, leves e atraentes. Um relógio ou qualquer outro acessório vestível muitas vezes deve atender aos mesmos critérios.
Do ponto de vista da tecnologia, os clientes querem dispositivos hermeticamente fechados que possam ter bom desempenho sob a água ou resistir ao suor, poeira e outros objetos estranhos. Para viabilizar isso, os usuários querem dispositivos sem furos ou com aberturas mínimas. Soluções sem contato podem resolver esses problemas.
A disponibilidade de espaço também é um grande desafio. Óculos ou outros tipos de dispositivos vestíveis são projetados com espaço mínimo para funções não essenciais. Para enfrentar esses desafios, os principais players do setor de conectividade estão projetando soluções para carregamento de energia sem fio e transmissão de dados sem contato.
Energia sem Fio
Especialistas em tecnologia estão vendo uma tendência de "maior detecção". As opções serão mais funcionalidade no mesmo espaço ou a mesma funcionalidade em um fator de forma menor. Assim, fornecer energia é não só um enorme desafio, mas uma oportunidade.
A energia sem fio se baseia no acoplamento indutivo ressonante. Esse fato incentivou a criação de diversos consórcios de padrões. Um deles, o Wireless Power Consortium (WPC), está trabalhando em um padrão que chamou de Qi (originado da palavra chinesa que significa energia natural e pronunciado como "tchi"). Outro consórcio é o Alliance for Wireless Power (A4WP), ao qual se juntou a Power Matter Alliance (PMA).
Há dois obstáculos principais a serem superados no carregamento sem fio. O primeiro é o carregamento à distância, quando os dispositivos não estão firmemente acoplados. Portanto, o objetivo é alcançar a liberdade espacial. O segundo desafio é o design da bobina (indutor ou antena) e como fazê-la caber dentro de dispositivos minúsculos e em formatos complexos.
Uma combinação de melhores tecnologias de bateria (flexíveis, mais finas, mais leves, mais rápidas) e a "captura" de energia, seja usando energia solar, movimentos mecânicos, calor corporal ou outros meios, está sendo analisada por startups e empresas estabelecidas no Vale do Silício e em outros lugares do mundo.
Dados sem Contato
A transmissão de dados sem contato é feita usando radiação eletromagnética e requer proximidade entre o cabo e o dispositivo. Também chamada de comunicação de curto alcance, ela é feita em frequência extremamente alta (EHF) na faixa de 60 GHz e usando as bandas ISM (Industrial, Scientific and Medical – Industrial, científica e médica), um espectro não licenciado. A transmissão é usada para penetrar plástico e é compatível com os padrões USB, VESA e SATA. Os desafios são os requisitos de alta potência e a necessidade de inteligência para sua ativação e suspensão. Ela também requer conhecimento em RF para conferir robustez, baixa interferência eletromagnética (EMI) e conformidade regulatória, como as normas da Comissão Federal de Comunicações (FCC).
Antenas
No caso de componentes externos de entrada/saída (E/S), as antenas desempenham um papel importante permitindo
conectividade sem a necessidade de fios. Quase tudo está se tornando móvel. Por exemplo,
um dos maiores fornecedores globais de antenas entrega mais de 500 milhões de antenas por
ano. No espaço vestível, o desafio é a forma e o tamanho das antenas, que estão
se tornando menores e mais complexas.
A solução é fazer antenas usando métodos tradicionais que também usem tecnologias como MID (dispositivos de interconexão moldados) e LDS (estruturação direta a laser) para chegar às antenas 3D.
Algumas novas antenas são projetadas usando vários protocolos, como LTE, Bluetooth e Wi-Fi, entre outros. As antenas podem ser multibandas ou ajustáveis. As frequências podem ser:
WLAN/WWAN/Voz
- 802.11 (a/b/g/n): 2.400 - 2.483,5 e 4.900 - 5.875 MHz
- LTE: 700 – 3.700 MHz, multibanda, tecnologia de antena MetaSpan
- GSM/UMTS: 850 – 2.170 MHz, banda única e multibanda
- WiMax: 2.300 – 3.800 MHz
Outros
- ISM 900/ZigBee: 902 - 928 MHz
- Tecnologia sem fio Bluetooth: 2.400 - 2.483,5 MHz
- ZigBee: 2.400 - 2.483,5 MHz
- UWB: 3.168 - 10.560 MHz
- Sistema Global de Navegação por Satélite (GNSS): GPS 1.565 - 1.585 MHz
- DVB-H: 1.670 - 1.675 MHz
- NFC: 13,56 MHz
A conformidade regulatória com a FCC e outros órgãos é compulsória.
A TE tem um laboratório de desenvolvimento de antenas em Aptos, Califórnia, perto do Vale do Silício, onde soluções exclusivas e personalizadas de antenas podem ser projetadas, desenvolvidas e testadas. A equipe do laboratório tem conhecimento em engenharia e recursos necessários para fazer protótipos rápidos que são ajustados para atender às necessidades dos clientes. A TE também conta com instalações em Harrisburg (EUA), Taiwan, Japão, Coreia do Sul e China, incluindo sete câmaras
de RF, além de instalações de simulação em CST e HSS.
Outros Componentes de Conectividade
Para conectar várias PCIs (rígidas e flexíveis), os conectores placa a placa estão ficando menores, com os menores passos chegando a 0,35 mm. A corrente pode variar entre 1,5 A para energia e 0,3 A para sinal. A força de retenção pode atingir 10 N, e a força de inserção pode ser de, no máximo, 15 N.
Conectores de placa a cabo flexível são muito úteis para dispositivos com restrições de altura.
À medida que a complexidade e a funcionalidade dos dispositivos móveis aumentam, cresce também a demanda por dispositivos mais finos com múltiplas antenas, taxas de dados mais elevadas e frequências operacionais maiores.
As blindagens EMI são gaiolas metálicas estampadas de uma e duas peças que ajudam a oferecer um isolamento dos componentes no nível da placa, minimizam a interferência e reduzem a suscetibilidade à interferência eletromagnética
sem afetar a velocidade do sistema.
Contatos de Mola
Para carregamento, acoplamento e aterramento, os pinos pogo são usados devido à sua excelente confiabilidade e durabilidade em um pequeno fator de forma.
Os contatos de mola são usados no aterramento para evitar ruídos de EMI e estática e isolar de vibrações.
Um grande portfólio com a maior variedade de contatos de mola está disponível com diferentes alturas, de 0,8 mm a 4,3 mm. Eles podem ser usados com uma baixa força de 0,2 N – 1,0 N.
Conectores de Cartão SIM
Os conectores de cartão SIM, como mini SIM
(2FF), micro SIM (3FF) e conectores combinados de micro SIM e micro SD, podem se tornar uma parte essencial dos dispositivos vestíveis.
O futuro dos dispositivos vestíveis inteligentes é brilhante. Ofertas exclusivas de produtos de interconexão dos principais
players do setor certamente ajudarão nessa empolgante revolução.
