Проектирование беспроводных датчиков энергии — шаг в будущее
Извлечение энергии из окружающей среды для полностью автономных устройств
Исследователи из Австралийского национального университета нацелены заменить датчики с батарейным питанием на датчики, воспринимающие энергии солнечных и телекоммуникационных технологий.
Национальный университет (Australian ANU) ведёт разработки прототипа датчиков с беспроводным питанием, собирающих энергию из окружающей среды от возобновляемых источников энергии.
Д-р Салман Дуррани, ведущий специалист исследовательской школы инженерии, объяснил, что первоначальное исследование выявило возможность замены датчиков с батарейным питанием на датчики, которые заготавливают питание от радиоисточников, башен связи, мобильных телефонных базовых станций и других телекоммуникаций.
В то время как беспроводные датчики используются всё чаще, эти датчики на батарейках являются серьёзной проблемой, поскольку требуют частой замены. Идея сбора энергии от радио, телевидения и других телекоммуникационных технологий не является новой.
«Если мы можем разработать датчики без батареек и вместо них иметь датчики с питанием от сбора энергии из окружающей среды, то мы решим главную проблему» , сказал он.
По словам Дуррани, основной задачей команды было, увеличить количество энергии, которое может быть собрано. В настоящее время, типичный датчик высокого разрешения может собрать только около 10 милливатт. Это очень мало, поскольку типичный смартфон требует 1 Вт мощности. Необходимо создать устройство надежного питания, которое не имеет батарею, но производит отбор энергии и извлекает достаточное количество энергии, прежде чем растратит её.
Представьте себе датчик, который питается от сбора энергии, но нужно ждать несколько дней, прежде чем он сможет собрать достаточное количество энергии, чтобы работать. А если датчик предназначается для мониторинга лесных пожаров или критических событий, то эта информация никогда не будет передана из-за задержки в сообщении, по причине недостаточного сбора энергии.
«То, что мы рассматриваем в нашем исследовании — это иметь реально небольшие задержки и определить возможности питания небольших беспроводных датчиков с низким потреблением энергии с помощью сбора энергии».
Команда идёт к решению проблемы путём моделирования: сколько энергии потребовалось, чтобы воспринять и передать информацию с помощью беспроводных датчиков. Областью практической задачи, является использование беспроводных датчиков в виноградарстве — для измерения температуры, скорости ветра, света, влажности воздуха и влажности почвы. Это оптимизирует рост винограда и предотвратит потери урожая. Они также используются для мониторинга состояния конструкций, таких как мосты и машины на заводах, а также в спорте — для сбора данных о производительности спортсменов.
«Если мы сможем решить проблему замены батареи на беспроводные датчики, мы сможем реализовать долгосрочные контрольные устройства для здравоохранения, сельского хозяйства, добычи полезных ископаемых, мониторинга животного мира и критической национальной инфраструктуры, что позволит улучшить качество жизни», сказал он.
Забегая вперед, отметим, у исследователей есть планы разработать прототипы датчиков, которые потенциально можно будет развернуть в системе умный дом.
«Умный» дом производит в 2 раза больше энергии, чем потребляет
