Bezbatériový senzor využíva silu reči na napájanie elektroniky
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 9. 2. 2024
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Výskumníci vyvinuli bezbatériový senzor, ktorý reaguje na zvukové vlny, napríklad na konkrétne vyslovené slová, a vytvára dostatok vibračnej energie na napájanie elektronického zariadenia. Nový senzor by nielen znížil plytvanie batériami, ale mohol by tiež napájať zdravotnícke zariadenia, ako sú kochleárne implantáty, alebo monitorovať budovy na prípadné poruchy.
Od batérií závisí napájanie mnohých predmetov, ktoré denne používame, od smartfónov a hračiek až po diaľkové ovládače a baterky. V dôsledku toho sa na celom svete ročne vyhodí 15 miliárd batérií, z ktorých mnohé končia na skládkach. V prípade niektorých zariadení však môže byť vyhadzovanie batérií čoskoro minulosťou vďaka výskumníkom z ETH Zürich, ktorí vyvinuli senzor, ktorý na svoje napájanie nepotrebuje nič iné ako zvuk.
„Senzor funguje čisto mechanicky a nevyžaduje externý zdroj energie,“ povedal Johan Robertsson, jeden zo spoluautorov štúdie. „Jednoducho využíva vibračnú energiu obsiahnutú vo zvukových vlnách.“
No funguje to len s určitými zvukovými vlnami. Senzor vyvinutý výskumníkmi má pasívne rozpoznávanie reči a aktivuje sa vždy, keď sa vysloví určité slovo alebo sa vytvorí určitý tón či hluk. Vydávané určité zvukové vlny potom spôsobia, že senzor sa rozkmitá natoľko, že vygeneruje malý elektrický impulz, ktorý zapne elektronické zariadenie. Prototyp snímača dokázal rozlíšiť vyslovené slová „tri“ a „štyri“. Keďže slovo „štyri“ produkuje viac zvukovej energie ako slovo „tri“, spôsobí, že senzor začne vibrovať, čím sa zapne zariadenie alebo spustí ďalší proces, zatiaľ čo vyslovenie slova „tri“ nemalo žiadny účinok.
Senzor je pritom metamateriál, čo je akýkoľvek materiál upravený tak, aby mal vlastnosť, ktorá sa v prírode vyskytuje len zriedkavo.
„Náš senzor pozostáva výlučne z kremíka a neobsahuje toxické ťažké kovy ani žiadne vzácne zeminy, ako to robia bežné elektronické senzory,“ povedal Marc Serra-Garcia, spoluautor.
Senzor však získava svoje vlastnosti rozpoznávania reči skôr vďaka svojej štruktúre než vďaka tomu, z čoho je vyrobený. Pomocou počítačového modelovania a algoritmov výskumníci navrhli štruktúru svojho senzora pomocou mriežky rovnakých kremíkových platní (rezonátorov) spojených malými tyčami, ktoré fungujú ako pružiny. Práve pružiny určujú, či konkrétny zvuk uvedie senzor do pohybu.
Výskumníci vidia mnoho potenciálnych aplikácií pre svoj bezbatériový senzor napájaný zvukom. Mohol by sa použiť na monitorovanie zemetrasení a budov, napríklad na zaznamenávanie konkrétneho zvuku, ktorý vychádza z praskania základov budovy. Alebo by mohol detegovať sykot spôsobený unikajúcim plynom a spustiť alarm.
Senzor by sa podľa nich mohol použiť aj v medicíne, napríklad pre ľudí s kochleárnymi implantátmi proti hluchote alebo strate sluchu. V súčasnosti si každý implantát vyžaduje dve alebo tri batérie v závislosti od typu použitého zvukového procesora. Hoci sa to líši v závislosti od typu činností, ktorým sa človek venuje, jednorazové batérie vydržia 30 až 60 hodín a vyžadujú si častú výmenu.
Alebo by sa nový senzor mohol použiť na nepretržité meranie očného tlaku.
„V oku nie je dostatok miesta pre senzor s batériou,“ povedal Serra-Garcia. „O senzory s nulovou spotrebou energie je veľký záujem aj v priemysle.“
Cieľom výskumníkov je vydať pevný prototyp senzora do roku 2027. Novšie iterácie by mali byť schopné rozlišovať až 12 rôznych slov, vrátane štandardných príkazov, ako sú „zapnúť“, „vypnúť“, „hore“ a „dole“. A v porovnaní s prototypom veľkosti dlane výskumníci plánujú, že novšie verzie budú mať oveľa menšiu veľkosť. Štúdia bola nedávno uverejnená v Advanced Functional Materials.
