Ученый ЛЭТИ приступил к разработке датчиков, «питающихся» от радиоволн

СПбГЭТУ «ЛЭТИ» – 04 марта 2022

Миниатюрное устройство позволит увеличить длительность автономной работы устройств мониторинга внешней среды до пяти лет.

Аспирант кафедры ЭПУ СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Роман Ли

Основной проблемой современных универсальных промышленных систем мониторинга параметров внешней среды, таких как температура и влажность воздуха, является малая длительность работы от аккумуляторной батареи. Ограниченный срок автономной работы создает необходимость в замене источников питания, а в некоторых случаях и датчиков целиком. Это приводит к увеличению стоимости обслуживания системы, особенно в промышленных условиях с необходимостью в наличии большого числа датчиков.

Снизить расходы, связанные с периодической заменой аккумуляторной батареи или самого датчика в беспроводных сенсорных устройствах за счет увеличения длительности автономной работы и увеличить время работы устройства до пяти лет призван проект аспиранта кафедры электронных приборов и устройств (ЭПУ) СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Романа Ли «Разработка беспроводных датчиков с увеличенной длительностью автономной работы и системы мониторинга параметров на их основе». Работа молодого ученого была отмечена на конкурсе грантов для студентов вузов, расположенных на территории Санкт-Петербурга, аспирантов вузов Комитета по науке и высшей школе.

Научная новизна разрабатываемой беспроводной системы мониторинга заключается в идее увеличения длительности автономной работы за счет обеспечения питания системы и осуществления подзарядки аккумуляторной батареи с помощью системы сбора энергии радиоволн дециметрового диапазона, получающей энергию от генератора незатухающих гармонических колебаний», – говорит аспирант кафедры ЭПУ СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Роман Ли

Разрабатываемое Романом решение представляет собой две соединенные платы размером 50х50 миллиметров. Первая собирает данные с датчиков температуры и влажности для последующей беспроводной передачи этих данных в приемное устройство.

«Питание этой платы как раз и осуществляется от аккумулятора. В плате реализована модульная архитектура, позволяющая подключать систему сбора энергии для подзарядки и различные первичные преобразователи, датчики», – комментирует разработчик.

Вторая плата является стационарной – питается от персонального компьютера и осуществляет приём, обработку данных с первой платы и передачу этих данных в персональный компьютер. На данный момент широко используемых в промышленности прямых аналогов не существует.

По словам Романа, длительность автономной работы и системы мониторинга параметров разрабатываемых датчиков будет увеличена за счет возможности подключения модуля системы сбора энергии, состоящего из антенны, выпрямителя и DC-DC преобразователя – устройства, применяющегося для изменения выходного напряжения как в большую, так и в меньшую сторону, относительно напряжения на входе. Для повышения эффективности системы сбора энергии также будут оптимизированы алгоритмы работы устройства для максимального снижения потребляемой мощности.

Основная сфера применения разрабатываемого устройства – создание температурных карт в складских помещениях промышленных предприятий, использующих более 100 датчиков. Принцип системы сбора энергии электромагнитных волн может быть адаптирован для любого устройства, автономная работа которого обеспечивается за счет аккумулятора», – объясняет аспирант кафедры ЭПУ СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Роман Ли.

Проект реализуется на базе лаборатории кафедры ЭПУ и научно-исследовательского конструкторско-технологического института биотехнических систем (НИКТИ БТС).