Ученые сконструировали вечный датчик // 20 Декабря 2012

Американские ученые разработали систему датчиков, работающую от солнечной энергии, размеры которой составляют всего девять кубических миллиметров. Инновационное устройство почти в 1’000 раз меньше, чем любой из коммерчески доступных аналогов, а благодаря своей способности к добыче энергии из окружающей среды система может функционировать практически вечно.

Исследователям из University of Michigan удалось разместить все компоненты системы, включая процессор ARM Cortex-M3, солнечные элементы и аккумулятор, на крошечной рамке, габариты которой составляют всего 2,5 x 3,5 x 1 миллиметр. Датчик проводит большую часть времени в режиме «сна», каждые несколько минут просыпаясь для снятия показаний. Суммарная потребляемая мощность системы составляет менее одного нановатта, то есть одной миллиардной доли ватта.

«Наша сенсорная система сможет работать практически вечно, если пользователь будет соблюдать несколько простых условий, например, регулярно помещать оборудование в среду с достаточным освещением, - утверждает профессор Дэвид Блаау (David Blaauw), - Единственным ограничивающим фактором является срок службы батареи, подверженной естественному износу. Впрочем, продолжительность жизни этого компонента исчисляется годами».

Одной из наиболее заметных инноваций, представленной в сенсорной системе, сами разработчики считают уникальную методику управления питанием. Для бесперебойной работы процессору достаточно напряжения в 0,5 вольт, при этом тонкопленочная батарея Cymbet почти в восемь раз превышает эти требования. «Если бы мы воспользовались традиционными методиками, в процессе преобразования напряжения устройство потребляло бы намного больше энергии, чем необходимо процессору для стабильной работы», - объясняет профессор электротехники Деннис Силвестр (Dennis Sylvester). Одним из способов, позволяющих сделать процесс преобразования напряжения более эффективным, является снижение частоты опроса датчиков в моменты низкой нагрузки на процессор.

Инженеры собираются предложить оригинальную сенсорную систему производителям медицинской техники. С помощью новой разработки врачи смогут отслеживать изменения показателей давления в глазах, мозгу и опухолях у пациентов, страдающих от глаукомы, черепно-мозговых травм или раковых заболеваний. Имплантированное в тело устройство, разумеется, лишится доступа к солнечному свету, однако сможет извлекать энергию из движений или тепла. Решение также может использоваться в современном инженерном оборудовании.

По материалам сайта GizMag.