Opracowano miniaturowe czujniki, unoszące się swobodnie w powietrzu

Fruwające swobodnie na wietrze miniaturowe czujniki wyposażone w bezprzewodowy interfejs mogą mierzyć temperaturę, wilgotność lub inne dane środowiskowe, rejestrując takie parametry na dużych obszarach, takich jak tereny leśne czy pola. Urządzenia takie mogą znaleźć zastosowanie w wielu dziedzinach, z których najważniejsze wydaje się rolnictwo oraz meteorologia.

Źródło: University of Washington

Czujniki bezprzewodowe mogą monitorować zmiany temperatury, wilgotności lub inne warunki środowiskowe na dużych połaciach ziemi, takich jak farmy lub lasy. Narzędzia te mogą dostarczyć unikalnych informacji dla różnych zastosowań, w tym rolnictwa i monitorowania zmian klimatycznych. Jednym z problemów tej technologii jest obecnie to, jak fizycznie rozmieszczać setki czy nawet tysiące takich urządzeń na dużych obszarach. Jest to po prostu czasochłonne i kosztowne.

Z problem tym zmierzyli się naukowcy z Uniwersytetu Waszyngtońskiego, do czego zainspirowała ich przyroda - rośliny, które wykorzystują wiatr do rozsiewania nasion. Wyniki swoich badań opublikowali w połowie marca na łamach prestiżowego serwisu naukowego Nature.

Zobacz również:

  • Powstał największy chip AI na świecie

Opracowali maleńkie urządzenie z czujnikami, które unosi się jakiś czas siłą wiatru w powietrzu, zanim ostatecznie spadnie na ziemię. Czujnik waży zaledwie 30 miligramów i przy umiarkowanym wietrze może przemieścić się w powietrzu do 100 metrów od miejsca, w którym został wyrzucony z drona.

Czujnik może zawierać do czterech sensorów i po wylądowania na ziemi czerpie energię z umieszczonych na nim miniaturowych paneli słonecznych. Dostarczają one prąd całej pokładowej elektronice, która może transmitować dane drogą radiową na odległość do 60 metrów.

Pierwszym problemem, który musieli rozwiązać naukowcy, było to aby urządzenie mogło unosić się swobodnie nad ziemią tak długo, jak jest to tylko możliwe. Kluczowy okazał się kształt urządzenia. Naukowcy przetestowali kilkadziesiąt konstrukcji aby określić, co należy zrobić aby czujnik unosił się w powietrzu jak najdłużej, a tym samym przeleciał jak największą odległość.

Przyjrzeli się więc nasionom jednej z roślin, która pod tym względem nie ma sobie równych. Chodzi o znane zioło mniszek lekarski, a konkretnie nasiona tej rośliny. Wystają z nich miniaturowe włoski, dzięki którym przez dłuższy czas unoszą się w powietrzu. Wyposażyli więc czujniki w podobne elementy mające postać sztywnej struktury pierścieniowej. Aby zmierzyć odległość, na jaką urządzenia będą się przemieszczać na wietrze, naukowcy zrzucali je z różnych wysokości, robiąc to ręcznie (wysokie budynki) lub za pomocą drona.

Aby zapewnić lekkość, elektroniki nie zasila ciężka bateria, a panele słoneczne. Czujniki lądują na ziemi prawie zawsze w taki sposób, że panele słoneczne są ustawione pionowo. Zastosowanie paneli oznacza, że po zachodzie słońca czujnik nie jest zasilany i nie może transmitować danych. Kiedy jednak następnego ranka wzejdzie słońce, czujnik odżywa i znowu może transmitować dane. Zespół zaprojektował jednocześnie elektronikę tak, że zawiera ona specjalny kondensator, które może przechowywać część energii elektrycznej przez noc.

W celu komercyjnej reprodukcji treści Computerworld należy zakupić licencję. Skontaktuj się z naszym partnerem, YGS Group, pod adresem [email protected]

TOP 200