Разработан метод создания пассивных датчиков с помощью 3D-печати, они передают данные, отражая сигнал Wi-Fi, и сами по себе не требуют электропитания. Таким образом можно создавать датчики вращения, кнопки для управления техникой и другие устройства, сообщается в работе американских инженеров, представленной на конференции SIGGRAPH Asia 2017.

Практически все датчики используют электричество для своей работы. Часть из них напрямую подключается к электросети, а другие работают автономно от аккумулятора. Но в обоих случаях такие устройства зависят от электричества, поэтому исследователи разрабатывают пассивные датчики. Уже существуют широко используемые устройства, получающие питание из радиоволн, излучаемых передатчиком, например, RFID и NFC-метки. Но обычно они требуют, чтобы источник радиоволн находился в пределах нескольких десятков сантиметров, а также применения специального оборудования.

Vikram Iyer et al. / SIGGRAPH Asia 2017

Инженеры под руководством Шиамнат Голлакота (Shyamnath Gollakota) из Вашингтонского университета разработали 3D-печатные механические датчики, которые могут передавать данные за счет внешних источников радиосигнала и сами по себе не требуют питания. Для этого они использовали два вида филаментов для принтера: обычный пластик для большей части устройства и пластик с добавлением медных частиц для печати антенн.

Устройство датчика. Vikram Iyer et al. / SIGGRAPH Asia 2017

Датчик состоит из спиральной пружины, колеса, которое при вращении двигает конец пружины и антенны. Антенна и конец пружины состоят из проводящего пластика, который отражает радиоволны. При соприкосновении конца пружины с антенной, ее импеданс меняется, из-за чего отраженные радиоволны меняют амплитуду. Инженеры решили использовать это свойство с помощью двух Wi-Fi-устройств — передатчика и приемника. При срабатывании датчика (вращении колеса) приемник регистрирует изменение сигнала, отражаемого датчиком.

Инженеры создали несколько прототипов устройств на основе такого датчика: анемометр для измерения скорости ветра, измеритель скорости потока жидкости в трубе, колесо для регулирования громкости или других параметров на компьютере и другие. Помимо этого они использовали другой вид пластика для 3D-принтера, содержащий железные частицы, для кодирования информации за счет намагничивания. После этого информацию можно считать магнитометром, который установлен в большинстве современных смартфонов. Недавно эта же группа исследователей научилась таким же образом записывать информацию в ферромагнитную ткань.

В сентябре смежная группа инженеров из Вашингтонского университета разработала энергоэффективную пассивную систему беспроводной связи, которая также основана на обратном рассеянии радиоволн от излучателя.

Автор: Григорий Копиев