Các nhà nghiên cứu của MIT đã phát triển một cảm biến tự cấp nguồn, không cần pin, có thể thu năng lượng từ môi trường của nó.
Các nhà nghiên cứu của MIT đã phát triển một cảm biến tự cấp nguồn, không cần pin, có thể thu năng lượng từ môi trường của nó. Nhà cung cấp hình ảnh: Christine Daniloff, MIT
Bởi vì nó không yêu cầu phải sạc lại hoặc thay thế pin và cũng không cần hệ thống dây điện đặc biệt nên cảm biến như vậy có thể được đặt ở những nơi khó tiếp cận, như bên trong bộ phận hoạt động bên trong của động cơ tàu. Ở đó, nó có thể tự động thu thập dữ liệu về mức tiêu thụ điện năng và hoạt động của máy trong thời gian dài.
Các nhà nghiên cứu đã chế tạo một thiết bị cảm biến nhiệt độ thu năng lượng từ từ trường được tạo ra trong không khí xung quanh một sợi dây. Người ta có thể chỉ cần kẹp cảm biến xung quanh một dây dẫn điện – có lẽ là dây cung cấp năng lượng cho động cơ – và nó sẽ tự động thu và lưu trữ năng lượng mà nó sử dụng để theo dõi nhiệt độ của động cơ.
Steve Leeb, Giáo sư Kỹ thuật Điện và Khoa học Máy tính của Emanuel E. Landsman cho biết: “Đây là năng lượng xung quanh—năng lượng mà tôi không cần phải tạo ra một kết nối hàn cụ thể để có được. Và điều đó làm cho cảm biến này rất dễ lắp đặt”. (EECS) và giáo sư kỹ thuật cơ khí, thành viên của Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Điện tử, đồng thời là tác giả chính của bài báo về cảm biến thu năng lượng.
Trong bài báo được xuất bản dưới dạng bài báo nổi bật trên tạp chí IEEE Sensors Journal số tháng 1, các nhà nghiên cứu đưa ra hướng dẫn thiết kế cho cảm biến thu năng lượng cho phép kỹ sư cân bằng năng lượng sẵn có trong môi trường với nhu cầu cảm biến của họ.
Bài báo đưa ra lộ trình cho các bộ phận chính của một thiết bị có khả năng cảm nhận và điều khiển dòng năng lượng liên tục trong quá trình hoạt động.
Khung thiết kế linh hoạt không chỉ giới hạn ở các cảm biến thu năng lượng từ trường mà còn có thể áp dụng cho những cảm biến sử dụng các nguồn năng lượng khác, như rung động hoặc ánh sáng mặt trời. Nó có thể được sử dụng để xây dựng mạng lưới cảm biến cho các nhà máy, nhà kho và không gian thương mại với chi phí lắp đặt và bảo trì thấp hơn.
Tác giả chính Daniel cho biết: "Chúng tôi đã cung cấp một ví dụ về cảm biến không dùng pin nhưng thực hiện được điều gì đó hữu ích và cho thấy rằng đó là một giải pháp thực tế có thể thực hiện được. Giờ đây, những người khác hy vọng sẽ sử dụng khuôn khổ của chúng tôi để thiết kế cảm biến của riêng họ". Monagle, một sinh viên tốt nghiệp EECS. Monagle và Leeb có sự tham gia của sinh viên tốt nghiệp EECS Eric Ponce trên bài báo.
John Donnal, phó giáo sư về vũ khí và kỹ thuật điều khiển tại Học viện Hải quân Hoa Kỳ, người không tham gia vào công việc này, nghiên cứu các kỹ thuật giám sát hệ thống tàu. Ông nói, việc tiếp cận nguồn điện trên một con tàu có thể khó khăn vì có rất ít ổ cắm và những hạn chế nghiêm ngặt về những thiết bị nào có thể được cắm vào.
Donnal cho biết thêm: "Ví dụ, việc đo liên tục độ rung của máy bơm có thể cung cấp cho phi hành đoàn thông tin theo thời gian thực về tình trạng của vòng bi và giá đỡ, nhưng việc cấp nguồn cho cảm biến trang bị thêm thường đòi hỏi quá nhiều cơ sở hạ tầng bổ sung nên khoản đầu tư này không đáng giá". . "Các hệ thống thu năng lượng như thế này có thể giúp trang bị thêm nhiều loại cảm biến chẩn đoán trên tàu và giảm đáng kể chi phí bảo trì tổng thể."
