Новости

Мэтт Рейнольдс, доцент факультета вычислительной техники Университета Дьюка и основатель двух компаний, носит необычный головной убор - каску (пока еще опытный образец) с крошечным микропроцессором и датчиком, подающим сигнал тревоги вблизи опасного оборудования на строительной площадке. Необычно то, что датчик и микропроцессор работают без батареек. Их энергоемкость так мала, что для бесперебойной работы достаточно энергии радиоволн, сообщает The New York Times.

Волны исходят от сети беспроводных передатчиков, установленных на экскаваторах и бульдозерах для контроля за их местонахождением. Микропроцессор отслеживает силу и направление радиосигнала, исходящего от строительной техники, чтобы определить, насколько близко от нее находится человек.

Доктор Рейнольдс сконструировал эту «умную каску» вместе с Джокеном Тайзером, доцентом кафедры гражданской и экологической инженерии Технического колледжа в штате Джорджия.
Они создают устройства и системы, потребляющие минимальное количество энергии, поступающей от радиоволн из окружающей среды, что позволяет сократить или вообще отказаться от использования батареек. Частично их работу финансирует Национальный научный фонд США.

Компания Powercast, расположенная в Питтсбурге, продает радиоволновые передатчики и приемники, которые используют волны для подзарядки беспроводных датчиков и других устройств. Гарри Остафф, директор по маркетингу и развитию, называет датчики автоматических систем, которые контролируют температуру в помещениях, отопление и кондиционирование в офисных зданиях.

Недавно компания представила зарядник P2110 для беспроводных датчиков, работающих без батареек, продемонстрировав его работу в модулях, определяющих температуру, уровень освещенности и влажности. В состав этих модулей входят микроконтроллеры компании Microchip Technology (г.Чандлер, штат Аризона).

До недавнего времени возможность подзарядки беспроводных электронных устройств от радиоволн не использовалась, потому что, по мере распространения, сигнал быстро ослабевает, сказал Джошуа Р.Смит, ведущий инженер исследовательского центра Intel в Сиэтле и приглашенный профессор Вашингтонского университета. Однако все менятся: «Кремниевая технология достигла такого уровня, когда даже минимальное количество энергии может оказаться полезным».

По словам Брайана Отиса, доцента факультета электротехники Вашингтонского университета, сегодня существует два направления исследований, в задачу которых входит увеличение возможностей низкоэнергоемких беспроводных устройств. Первое занято снижением мощности, необходимой для работы устройств, второе пытается выяснить, как аккумулировать энергию окружающей среды. «Когда представители этих направлений встретятся, мы получим устройства, которые будут работать сколь угодно долго». Сам Отис, проектирующий интегральные микросхемы для беспроводных сетей, относится к первой группе. Доктор Смит из Intel – один из аккумуляторщиков, целью которых является сбор энергии радиоволн, которая сейчас не используется.

Исходным материалом служат волны, исходящие от датчиков Wi-Fi, антенн сотовых телефонов, телевизионных башен и радиостанций. Часть этих волн циркулирует в гостиной, где находится телевизор. Другие волны, которые могут быть использованы, теряются в атмосфере или поглощаются землей. Радиоволны уже сейчас могут обеспечивать такое количество энергии, которое заменяет батарейки размера AAA в некоторых калькуляторах, часах, датчиках температуры и влажности.

В компании Intel доктор Смит вместе с исследователем Алансом Сэмплом из Вашингонского университета создали электронный сборщик рассеянных радиоволн. Он собирает энергию от телевизионной трансляционной станции, находящейся в 1,5 км от лаборатории. Этой энергии, мощность которой составила 50 микроватт, оказалось достаточно для работы датчика температуры и влажности. Столько же нужно многим сенсорным и вычислительным устройствам. Например, обычному калькулятору на солнечных батарейках нужно примерно 5 микроватт, а цифровому термометру с жидкокристаллическим дисплеем – 1 микроватт.

Доктор Смит и его коллеги сконструировали еще одно устройство, работающее на радиоволнах. Оно собирает сигналы от уличной метеостанции и передает их на дисплей, расположенный в помещении. Приспособление может аккумулировать достаточное количество энергии для того, чтобы обновлять информацию о температуре каждые пять секунд.

Сегодня возможности многих электронных устройств ограничиваются батарейками, которые разряжаются и не переносят перепады температур, сказал доктор Рейнольдс. Однако «мы стоим на пороге бурного развития небольших беспроводных устройств», которые смогут работать на альтернативных источниках энергии. «Такие устройства смогут работать вечно».