این حسگر برچسبی از بدن شما به عنوان باتری بهره می‌برد

حسگر برچسبی مهار‌کنندۀ توان، بدن را به عنوان یک باتری بکار می‌گیرد.

این حسگر برچسبی از بدن شما به عنوان باتری بهره می‌برد

از لحاظ نظری، ابزارهای الکترونیکی پوشیدنی عالی هستند ولی در عمل این دستگاه‌ها تا زمانی عالی هستند که نیازی به شارژ آنها نباشد و از آن زمان دیگر آزاردهنده می‌شوند. ما بر روی شارژ بی‌سیم حساب باز کرده ایم تا از راه برسد و ما را نجات دهد ولی در عین حال، راه نوآورانۀ دیگری نیز برای روشن نگه داشتن دستگاه‌های کم‌مصرف وجود دارد. در نمایشگاه CES امسال، پیش‌نمونۀ یک حسگر برچسبی بی‌سیم را مشاهده کردیم که می‌تواند سطح آب بدنتان را اندازه‌گیری کرده و داده‌ها را به تلفن همراهتان ارسال کند، در حالی که تمام توان مورد نیازش را از گرمای بدن شما بدست می‌آورد.

هر نوع اختلاف سطح انرژی بطور بالقوه می‌تواند به عنوان یک منبع توان بکار رود و بیشتر مواقع، بدن شما این اختلاف سطح انرژی را با گرم‌تر بودن از هوای محیط فراهم می‌کند. مواد ترموالکتریک می‌توانند از این ویژگی بهره برده و این اختلاف دما را مستقیماً به مقادیر سودمند برق تبدیل کنند. پژوهشگران دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی، ژنراتورهای ترموالکتریک منعطف را در قالب ابزارهای پوشیدنی مهارکنندۀ توان توسعه می‌دهند که شامل پیش‌نمونۀ حسگر برچسبی نمایش داده شده در شکل بالاست.

این برچسب کوچک و منعطف با ابعاد حدود هفت سانتی‌متر مربع، تا زمانی که به پوست شما چسبیده باشد، می‌تواند در هر سانتی‌متر مربع بین ۴۰ تا ۵۰ میکرووات توان الکتریکی تولید کند. این کار به لطف آرایه‌ای از ژنراتورهای ترموالکتریک منعطف که به صورت سری به یکدیگر متصل شده‌اند انجام ‌می‌شود. میزان توان تولیدی وابسته به اختلاف دمای پوست با هوای محیط است و محدودۀ ۴۰ تا ۵۰ کیلووات در هر سانتی‌متر مربع تنها ناشی از اختلاف دمای سه درجه‌ سانتی‌گرادی است. اگر جریان هوا را نیز به این ترکیب اضافه کنید (برای مثال اگر در حال راه رفتن یا دویدن باشید)، بازده ژنراتور بسیار بیشتر بوده و تقریباً سه برابر توان بیشتری تولید می‌کند.

یک برچسب پوشیدنی مانند این هیچگاه توان کافی برای راه‌اندازی نمایشگر یا GPS یا چیزی شبیه به آن را تولید نخواهد کرد ولی کاملاً قادر است تا توان مورد نیاز یک پردازندۀ کم مصرف همراه با حسگرهایی همچون شتاب‌سنج‌ها، دماسنج‌ها، فشارسنج‌ها و اندازه‌گیرهای سطح آب را فراهم کند. در عین حال بر روی ارتباط بی‌سیم یکپارچه نیز کار می‌شود. پژوهشگران یک استاندارد بلوتوث بسیار کم‌مصرف را برای انتقال داده‌ها توسعه‌ می‌دهند که به این برچسب اجازه می‌دهد با تلفن همراه ارتباط برقرار کند. این ویژگی‌هاست که این حسگرهای پوشیدنی را از دیگر محصولات مشابه مشاهده شده در نمایشگاه ۲۰۱۶ CES متمایز می‌کند.

هدف از توسعه این فناوری، ساخت حسگرهای پوشیدنی کوچکی است که توان مورد نیاز خود را تولید می‌کنند و شما برای بیش از یکسال به جداکردن آنها یا حتی فکر کردن به آنها نیاز ندارید. این پژوهشگران در حال حاضر بر روی استخراج بیشترین توان ممکن از ژنراتورهای ترموالکتریک منعطف خود متمرکز هستند. این که دوام و انعطاف‌پذیری آنها را قربانی کنند یک چالش علم مواد بوده و نیازمند حل شدن است. آنها گفته‌اند به نقطه‌ای نزدیک می‌شوند که بتوانند به نحو قابل اعتماد ده‌ها یا صدها عدد از این برچسب‌های حسگر را تولید کنند.

منبع: spectrum.ieee.org

 

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *