Max Home IndustryЭто умная идея, которая решает настоящую проблему Интернета вещей — создание датчиков, которые могут работать без привязки к чему-либо. Трудно понять, насколько практичен этот подход, но он заслуживает понимания, потому что он не только устраняет необходимость в батарее, но и вообще в любой электронике.
Если вы пытались разработать какой-либо датчик IoT, вы знаете, что большая проблема заключается в том, чтобы получить что-то, что может работать от батарей в течение длительного времени. Связь по Wi-Fi или аналогичным технологиям требует значительного расхода энергии, и это делает проблему запуска процессора и другой сенсорной электроники еще более сложной задачей. Обычные решения состоят в том, чтобы попытаться минимизировать энергопотребление, переключая электронику в спящий режим и периодически просыпаясь только для передачи данных. Это сложная проблема. Более продвинутая идея — попытаться собрать энергию из самого сигнала Wi-Fi или менее проблематично использовать солнечные элементы, что становится менее сложной задачей, если датчик находится снаружи.
Теперь команда из Вашингтонского университета изобрела датчики, которые не только не нуждаются в батареях, но и не используют никакой электроники. Идея основана на пассивном манипулировании радио- или магнитными полями вокруг датчика. Когда WiFi-устройство передает сигнал, он отражается от встречных объектов. Это называется обратным рассеянием и может быть обнаружено удаленным приемником.
Если вы можете найти способ изменить отражательную способность устройства, вы можете отправить данные в обратном рассеянии. Это очень похоже на старый трюк с использованием зеркала для отражения солнца на цель, и, перемещая зеркало, данные могут быть закодированы во вспышках, которые видны.
В этом случае зеркало представляет собой антенну, настроенную на 2,4 ГГц, частоту, которая является наиболее распространенной формой Wi-Fi. Антенна имеет классическую форму диполя, и если два плеча диполя соединены, она отражает радиоволны. Если две руки отсоединены, то отражается гораздо меньше энергии. Уловка состоит в том, чтобы спроектировать переключатель, который может приводиться в действие зубчатым колесом с нулями и единицами, закодированными как не зубья и зубья. Когда зубчатое колесо вращается, оно толкает привод вниз на диполь, чтобы соединить две половины.
Трехмерная шестеренка (белый цвет) и пружина (синяя спираль) включают переключатель (белый прямоугольник с серой поверхностью) из проводящего пластика.
Когда у вас есть этот базовый механизм, вы можете начинать изобретать способы кодирования данных на «перепрошивке». На данный момент датчики предназначены для случаев, когда то, что обнаруживается, может приводить в движение шестерню, поэтому у нас есть индикатор скорости воздуха и потока воды. У нас также есть позиционное управление и простые переключатели. Сложнее понять, как управлять колесом, скажем, при изменении температуры или влажности. Что необходимо, так это то, что изменяет скорость вращения чего-либо в зависимости от измеряемой величины.
Посмотрите видео, чтобы увидеть, какие вещи были успешными:
В документе, опубликованном на сайте SIGGRAPH, также описывается способ использования магнитов и магнитометра, которые вы найдете в большинстве смартфонов, для выполнения той же самой работы, но очевидно, что это метод обратного рассеяния WiFi, который может выполнять зондирование на больших площадях без потребности в электроэнергии. Тестовая установка показала хорошие результаты на расстоянии 17 м от передатчика. Нетрудно увидеть, что шестерни могут также включать идентификационный код, который позволяет более чем одному датчику работать с одним и тем же передатчиком, но для разделения обратного рассеяния, вероятно, потребуется направленная антенна. Однако некоторые базовые тесты, использующие разные частоты кодирования данных, работают достаточно хорошо.