W dzisiejszych czasach technologia rozwija się w błyskawicznym tempie, a jednym z najnowszych osiągnięć jest stworzenie przez badaczy z MIT czujnika, który nie wymaga baterii ani specjalnego okablowania do działania. Ten urządzenie może automatycznie zbierać dane z otoczenia, wykorzystując do tego celu energię magnetyczną.
Samowystarczalność i łatwość instalacji
Co sprawia, że są wyjątkowe? Głównie ich zdolność do samodzielnego pozyskiwania energii z otoczenia, która eliminuje potrzebę ładowania czy wymiany baterii. To sprawia, że są one w stanie pracować w miejscach trudno dostępnych, takich jak wnętrze silnika statku, gdzie mogą przez długi czas zbierać dane o zużyciu energii i działaniu maszyny.
Badacze z MIT skonstruowali urządzenie czujnika temperatury, które pozyskuje energię z pola magnetycznego. Można go łatwo umieścić na przewodzie elektrycznym, na przykład zasilającym silnik, gdzie automatycznie będzie zbierał i magazynował energię, wykorzystywaną do monitorowania jego temperatury. Steve Leeb, profesor inżynierii elektrycznej i informatyki w MIT, podkreśla prostotę i łatwość instalacji. Dzięki swojej konstrukcji, czujnik nie wymaga specjalistycznego połączenia, co znacznie ułatwia jego montaż i użycie.
Co ważne, zaproponowany przez badaczy schemat konstrukcyjny nie jest ograniczony tylko do pozyskiwania energii z pola magnetycznego. Może on być również zastosowany w urządzeniach wykorzystujących inne źródła energii, takie jak wibracje czy światło słoneczne. Takie rozwiązanie otwiera drogę do tworzenia sieci czujników w fabrykach, magazynach czy przestrzeniach komercyjnych, które są tańsze w instalacji i utrzymaniu.
Wykorzystanie energii w praktyce
Kluczowe wyzwanie podczas tworzenia tego polegało na stworzeniu systemu zdolnego do rozruchu z zimnego startu, czyli uruchomienia elektroniki bez początkowego napięcia. Badacze osiągnęli to za pomocą sieci zintegrowanych układów i tranzystorów, które pozwalają systemowi magazynować energię do momentu osiągnięcia progu umożliwiającego pełne działanie.
Aby uniknąć stosowania baterii, w czujniku zastosowano wewnętrzne magazynowanie energii przy użyciu kondensatorów, które są prostsze i mogą być dostosowane do różnych warunków pracy. Elementem czujnika jest system zarządzania energią, który dynamicznie mierzy i zarządza energią zbieraną, magazynowaną i wykorzystywaną przez urządzenie. Mikrokontroler, będący „mózgiem” interfejsu, ciągle monitoruje jej ilość i decyduje, kiedy uruchomić czujnik, przeprowadzić pomiar czy zwiększyć zdolność do zbierania energii.
Badacze z MIT planują dalsze badania nad mniej energochłonnymi metodami przesyłania danych, takimi jak optyka czy akustyka. Dążą również do lepszego modelowania i przewidywania ilości energii, która może napływać do systemu, oraz potrzeb energetycznych czujnika, aby urządzenie mogło efektywniej zbierać jeszcze więcej danych.
Prace badawcze, wspierane m.in. przez Office of Naval Research i The Grainger Foundation, otwierają nowe możliwości w dziedzinie technologii sensorów. Dzięki temu projektowi, inżynierowie mają teraz dostęp do praktycznych wytycznych, które pomogą im w projektowaniu własnych samo zasilanych modułów dla węzłów czujników bezprzewodowych, co z pewnością przyczyni się do rozwoju tej technologii.
