Vai elektroniskās ierīces var pašas iegūt enerģiju?

Lietu interneta lietderība būs atkarīga no maziem sensoriem, kas tiks novietoti gandrīz jebkur, lai iegūtu datus par vidi vai izsekotu produktus un cilvēkus. Lai panāktu vislielāko ietekmi, šādiem sensoriem būs jādarbojas pat bez pieslēgšanas vai atkarībā no akumulatoriem, kas ir jāuzlādē vai jānomaina. Tāpēc inženieri izstrādā sensorus, kas var iztikt ar enerģiju, kas iegūta no apkārtējiem avotiem, piemēram, gaismas, temperatūras izmaiņām un radioviļņiem. Šeit ir daži piemēri.

Vašingtonas Universitātes pētnieki izstrādāja jaunu sensoru, kas iegūst enerģiju no pakāpeniskām temperatūras izmaiņām un ko varētu izmantot, lai atklātu tādas problēmas kā noplūdes vai plaisas ēkās.

Atpakaļ izkliede

Vašingtonas Universitātes Shyam Gollakota un viņa komanda ir izveidojuši veidu, kā savienot ierīces ar internetu, kas patērē ļoti maz enerģijas un neprasa baterijas. Ierīces uztver radiofrekvences enerģiju, kas ir mums visapkārt no radio, TV un mobilo tālruņu tīkliem. Gollakota un kolēģi nav pirmie, kas iegūst radiofrekvences enerģiju, taču viņu tehnoloģija iet soli tālāk, jo tā var arī atvieglot saziņu, izmantojot Wi-Fi, kas parasti prasītu daudz vairāk enerģijas, nekā var uztvert no apkārtējiem radio viļņiem. Viņi to dara, izmantojot tehnoloģiju, ko viņi sauc par Wi-Fi atpakaļizkliedi. Viņi ir izstrādājuši tagus ar antenām, kas pārslēdzas starp apkārtējo radioviļņu atstarošanu un absorbēšanu. Absorbēšanas režīmā tie savāc jaudu; atstarošanas režīmā tie var izkliedēt radiofrekvences enerģiju tā, ka tuvumā esošais Wi-Fi maršrutētājs var noteikt. Tags izmanto mazāk nekā 10 mikrovatus jaudas, lai sazinātos, izmantojot šos atstarojumus, salīdzinot ar jaudu, kas varētu būt nepieciešama, lai faktiski pārraidītu Wi-Fi signālus. Mūsdienās marķējums var sazināties divu metru diapazonā, taču pētnieki cer to paplašināt līdz 20 metriem. Pētnieki demonstrē tehnoloģiju šis video un paskaidrojiet to šo papīru.

Izmaiņu sajūta

Cita Vašingtonas universitātes pētnieku grupa ir izstrādājusi sensoru ierīci, kas izmanto pakāpeniskās temperatūras izmaiņas vidē. Sensori varētu uzraudzīt ūdens noplūdes vai strukturālas problēmas ēkās un nosūtīt bezvadu brīdinājumus. Galvenais, lai šī tehnoloģija darbotos, ir akordeonam līdzīgs silfons ierīces iekšpusē, kas piepildīts ar gāzi, kas izplešas vai saraujas atkarībā no temperatūras; šī kustība tiek pārvērsta elektrībā. Pētnieki pierādīja, ka pietiek ar temperatūras izmaiņām tikai par 0,25 °C, lai darbinātu sensoru mezglu, pārsūtītu datus uz uztvērēju, kas atrodas vairāk nekā piecu metru attālumā, un atjauninātu e-tintes displeju, kas parāda temperatūru. Sensors ir aprakstīts rakstā Bezvadu sensoru mezglu barošana ar apkārtējās temperatūras izmaiņām un parādīts šis video.

Antena mikroshēmā

Pētnieki no Stenfordas un Kalifornijas Universitātes Bērklijā ir izveidojuši pašpietiekamu radio skudras lielumā. Tās antena iegūst pietiekami daudz enerģijas no ienākošā signāla, lai izpildītu tajā iegulto komandu. Šo radioaparātu izgatavošana maksā tikai dažus santīmus, un tie varētu sniegt inženieriem pieejamu veidu, kā gandrīz jebkura veida ierīces savienot ar internetu. Mikroshēma tika aprakstīta a papīrs prezentēts 2014. gada simpozijā par VLSI ķēdēm.

Nanoģenerators

Georgia Tech pētnieki veido nanoģeneratorus, kas var iegūt enerģiju no elektriskā lādiņa, kas rodas, kad divi dažādi materiāli berzē kopā. Tas nozīmē, ka varētu būt iespējams izmantot citādi izšķērdēto mehānisko enerģiju, kas rodas, pūšot vējam, viļņiem vai ejot, saka Džons Lins Vans, pētījuma vadītājs. Pētnieki ir parādījuši, kā ģeneratori var apgaismot līdz pat 1000 LED gaismām, taču cerība ir galu galā darbināt viedtālruņus vai ļaut sensoriem darboties, lai noteiktu kustību, vibrācijas, noplūdes vai sprādzienus. Pētījumi par ģeneratoriem ir aprakstīti vairākos dokumentos, tostarp rakstā Dabas sakari martā, kas izskaidro, kā ģenerators var uzlādēt elektroniku. Lins Vans šajā skaidro triboelektrisko efektu, ko rada divi dažādi materiāli video.

Līdzņemšanai:

Galu galā mēs, iespējams, varēsim darbināt tālruņus un planšetdatorus ar iegūto apkārtējās vides enerģiju, ja šādas ierīces tiks pārstrādātas, lai tām būtu nepieciešams ievērojami mazāk enerģijas. Taču pagaidām enerģijas ieguve ir daudzsološa tikai maziem sensoriem un radioaparātiem. Mūsdienu mobilo tālruņu un klēpjdatoru versijām, kuras mēs izmantojam katru dienu, ir nepieciešams par daudz lielāku jaudu.

Vai jums ir liels jautājums? Sūtiet ieteikumus uz [email protected].

paslēpties