Dispozitive mici și fără baterii plutesc asemenea semințelor de păpădie

Senzorii wireless pot monitoriza modul în care temperatura, umiditatea sau alți factori de mediu variază de-a lungul întinderilor vaste de pământ, precum ferme sau păduri.

Aceste instrumente pot oferi informații unice într-o mare varietate de aplicații, printre care și agricultura digitală și monitorizarea schimbărilor climatice. O problemă însă este aceea dată de consumul mare de timp și costuri pentru a poziționa sute de senzori peste zone întinse.

• Ce se întâmplă cu creierul atunci când lucrezi în echipă?
• Locul în care trăiești influențează ce greutate ai, arată un nou studiu

Pornind de la principiul pe care îl folosesc păpădiile pentru a-și împrăștia semințele, o echipă a Universității din Washington a dezvoltat un mic dispozitiv purtător de senzori care poate să fie purtat de vânt cât se prăbușește pe pământ. Studiul acestui proces a fost publicat în Nature.

Acest dispozitiv este de 30 de ori mai greu decât un miligram de sămânță de păpădie, dar cu toate acestea poate călători până la 100 de metri în briză moderată. Distanța pe care o poate parcurge este de lungimea unui stadion de fotbal, de la locul unde a fost lăsat de dronă. O dată aflat la sol, dispozitivul care poate purta până la patru senzori, se folosește de panourile solare pentru a alimenta sistemul electronic integrat și poate disemina date provenite de la senzori până la 60 de metri depărtare, indică EurekAlert.

Inovația inspirată de lucruri mărunte

„Arătăm aceea că putem folosi componente de la raft pentru a crea lucruri mici. Prototipul nostru sugerează faptul că te poți folosi de o dronă pentru a elibera mii de astfel de dispozitive deodată. Modul în care acestea vor fi purtate de vânt fa fi puțin diferit pentru fiecare în parte și practic poți crea o rețea de 1000 de dispozitive cu o singură lansare”, spune autorul principal al studiului, Shyam Gollakota, profesor în cadrul Școlii de Științe ale Calculatorului și Inginerie Paul G. Allen, Universitatea din Washington.

„Aceste inovații sunt uimitoare și inovative pentru modul de lansare a senzorilor, pentru că în prezent ar putea dura până la câteva luni să dispui manual atât de mulți senzori”.

Dat fiind faptul că dispozitivul are electronice la bord, poate fi dificil de creat unul care să aibă greutatea unei semințe de păpădie. Primul pas a fost acela de a dezvolta o formă care să permită sistemului să aibă suficient timp pentru a ajunge la sol, astfel încât să poată fi purtat de vânt. Cercetătorii au testat 75 de modele pentru a determina care este cel mai eficient.

„Modul de funcționare al semințelor de păpădie este acela că au un punct central, iar perii au rolul de a încetini căderea. Am luat un model 2D al seminței pentru a crea baza structurii noastre”, a spus Vikram Iyer, unul dintre autorii studiului, profesor asistent în cadrul Școlii de Științe ale Calculatorului și Inginerie Paul G. Allen, Universitatea din Washington. Pe măsură ce am adăugat greutate, perii noștri au început să se îndoaie în interior. Am adăugat o structură inelară pentru a o face mai rigidă”.

Panouri solare în loc de baterii

Pentru a nu adăuga prea mare greutate, echipa a folosit panouri solare în locul unor baterii grele, pentru a alimenta sistemul electronic. Dispozitivele au aterizat cu panourile solare îndreptate în poziție verticală în 95% din timp. Forma și structura le-au permis o mișcare similară cu cea a semințelor de păpădie.

Cu toate acestea, fără baterie, dispozitivul nu poate stoca energie, ceea ce înseamnă că după apusul soarelui senzorii nu mai funcționează. Iar când soarele răsare dimineața următoare, sistemul are nevoie doar de puțină energie pentru a porni din nou.

Echipa a proiectat sistemul electronic pentru a include și un capacitor, dispozitiv care poate totuși stoca ceva energie peste noapte. Dispozitivul de folosește de retroîmprăștiere, o metodă care implică trimiterea informațiilor prin reflectarea semnalelor transmise, de a trimite datele colectate de senzori wireless înapoi la cercetători. Măsurătorile implică temperatura, umiditatea, presiunea și lumina.

Sistemul lipsit de baterii

Un beneficiu al sistemului lipsit de baterii este legat de faptul că nu există nimic legat de acest dispozitiv care ar putea rămâne fără energie la un moment dat. Un inconvenient ar fi acela că electronicele vor fi împrăștiate peste întreg ecosistemul de interes. Cercetătorii caută acum soluții pentru a face aceste dispozitive biodegradabile.

„Acesta este doar primul pas, ceea ce este foarte extraordinar”, a precizat Iyer. „Sunt atât de multe direcții în care o putem apuca acum – precum dezvoltarea implementării la scară largă, crearea unor dispozitive care să-și poată schimba forma pe măsură ce cad sau chiar dezvoltarea unor asemenea dispozitive cu o mobilitate mult mai mare”.

Vă mai recomandăm și:

Robotul LEO combină mersul și zborul într-un nou tip de locomoție

Seiful Apocalipsei se deschide din nou. Ce semințe va primi de data aceasta?

Lamantinii mor de foame în ecosistemele afectate de criza climatică. Scene macabre descrise de cercetători

Ceaiuri pentru detoxifierea organismului: sunătoare şi păpădie