Micro Air Vehicles supportato dal dispositivo NFC è uno staff sofisticato. I ricercatori stanno lavorando alla fase successiva di un progetto triennale per creare un microdispositivo. Quello può volare. raccogliere le letture dei sensori nell'aria ambiente e trasmettere i risultati tramite la comunicazione a campo vicino (NFC). Il tag NFC è una sorta di Tag RFID. Il dispositivo NFC è dotato di ali e design speciali per cadere dall'aereo e decollare.
La squadra
Hanno pubblicato il loro primo articolo sottoposto a revisione paritaria sull'argomento sulla rivista Nature a settembre 2021. Ulteriori lavori sono in corso e verranno descritti in un documento di follow-up quest'estate. L'intero dispositivo sensore è dotato di alette, Software NFC su chip (SOC) e tecnologia dei sensori. La dimensione è solo di pochi millimetri. Puoi scegliere di utilizzare altre tecnologie wireless per ridurlo alle dimensioni della sabbia. Quando l'etichetta viene rilasciata nel flusso d'aria. La sua ala 3D gli consente di spostarsi con il flusso d'aria in una combinazione di movimento di rotazione e planata.
Microveicolo aereo NFC
L’obiettivo del team è progettare una tecnologia senza batterie in grado di disperdersi nell’ambiente per acquisire informazioni dai sensori ambientali. Come gli inquinanti e i modelli meteorologici, quando scivola sulla terra. La tecnologia NFC può essere utilizzata per acquisire i dati del sensore accumulati dopo l'atterraggio del tag. John Rogers, Professore di Bioelettronica alla Northwestern University. E coautore del libro bianco, detto che una delle caratteristiche uniche del dispositivo è quella. Utilizza una serie di tecnologie di sensori per monitorare i parametri fisiologici del corpo umano.
Dispositivo NFC
Nel passato
Decennio o più, i ricercatori dell’Università hanno costruito e testato tali biosensori. Compresi dispositivi o impianti di adattamento del piccolo corpo per soddisfare le esigenze dei pazienti, o ricerca biologica di base su esseri umani o animali. “Abbiamo una gamma di dispositivi NFC,” Rogers ha detto, che può trasmettere e inoltrare i dati del sensore a 13.56 MHz secondo ISO 14443. Il tag non risponde solo alla trasmissione del lettore. Come quello integrato nella maggior parte degli smartphone, ma trasmette anche il proprio numero ID univoco e i dati del sensore raccolti.
Monitoraggio
Quando si monitorano le condizioni fisiche, etichette e sensori possono essere impiantati direttamente nel corpo umano o attaccati alla pelle. “In questi casi, non devi preoccuparti della dispersione – li metti semplicemente dove ti servono,” Rogers ha detto. “L’obiettivo del nostro recente lavoro è sollevare la questione. ‘ Esiste un modo per utilizzare la base della tecnologia e delle apparecchiature integrate nel corpo per monitorare la salute piuttosto che i processi ambientali?'” ha ricordato lo sviluppo dei microveicoli aerei.
John Rogers
Secondo Rogers, le etichette per il monitoraggio ambientale devono essere distribuite su larga scala. “Questa è la domanda,” Egli ha detto. “Abbiamo provato a rispondere: “qual è il meccanismo di diffusione?”?’ che portò allo studio dell'aerodinamica del volo passivo. I ricercatori si sono rivolti alla natura per chiedere aiuto. In una certa misura, simulano la loro ricerca. Le ali dei semi di acero caddero dall'albero e lasciarono che il vento le portasse via dai rami. Oltre ad applicare semplicemente un'ala, hanno utilizzato anche tre ali per guidare il volo passivo in una configurazione di elicottero con forma tridimensionale.
Circuito integrato
Il centro del dispositivo è un circuito integrato. Quando il micro veicolo aereo cade in aria, le sue ali interagiscono con il flusso d'acqua per produrre un movimento rotatorio lento e stabile. Il peso dell'attrezzatura elettronica è distribuito al centro del microaereo per evitare che perda il controllo. E cadendo in modo caotico. Non c'è batteria, ma l'alimentatore integrato nel chip può raccogliere l'energia ambientale dalla luce solare e memorizzare i dati del sensore raccolti.
Mini giornata
Fotodiodo
Il fotodiodo genera una fotocorrente la cui ampiezza è correlata all'intensità dell'esposizione. La corrente carica il dispositivo in modo tale che la carica accumulata possa definire la tensione sul supercondensatore sul chip. Che indica la dose di esposizione, indicando così la dimensione e la concentrazione del particolato nell'aria. Rogers lo ha detto quando è stato chiesto il tag, la sua risposta ha prodotto una serie di tensioni cumulative. Ciascuno corrispondente a una dose di diverse lunghezze d'onda. “Quindi indirettamente,” Egli ha detto, “ti dice la densità e la dimensione delle particelle nell'ambiente attraverso informazioni spettrali.”
Una volta che il sensore atterra
Attende la trasmissione dei dati. Rogers ha affermato che un modo per raccogliere dati è utilizzare gli UAV a bassa quota equipaggiati Lettori NFC. Mentre il tag cade, il drone può scansionare un'area per leggere i dati del tag, e poi caricarlo sul server. “Concettualmente,” ha spiegato, “stai piegando la quantità di dati 3D (catturato quando l'etichetta attraversa l'atmosfera) su una superficie 2D, e poi puoi scansionarlo.”
Finora, il test effettuato in ambiente NFC, non sul campo. Per testare la capacità del dispositivo di acquisire dati sulle particelle, il team ha utilizzato una camera per la generazione di polvere con bastoncini di incenso, candele fumanti e amido di mais. Una serie di quattro ventole poste sul fondo della camera generano il flusso d'aria, attraverso il quale può scorrere il microveicolo aereo.
La fase successiva
La fase successiva di sviluppo potrebbe comportare test all'aperto dell'attrezzatura e ulteriore ingegneria alare. “Stiamo studiando diversi tipi di strutture alari,” Rogers ha detto. “L'ispirazione viene da diversi tipi di semi.” Ha sottolineato che esiste più di un modo di volare in natura. Per esempio, mentre le prime ricerche si concentravano sul movimento dell'elicottero durante la caduta libera, “puoi immaginare i denti di leone, strutture di paracadute, e altri tipi di alianti,” questi sono altri modi potenziali per disperdere i sensori a terra
Non l'unico NFC
NFC non è l'unico modo per acquisire dati da un dispositivo. Il team ha anche esplorato le sostanze chimiche che causano lo scolorimento visibili dalle telecamere installate sull'UAV. Per esempio, il giallo può indicare il rilevamento di inquinanti nell'alta atmosfera. “Parte del nostro lavoro si è concentrato anche sullo sviluppo di questi metodi colorimetrici,” Rogers ha detto. “Stiamo cercando una varietà di metodi, ognuno dei quali è adatto a diverse applicazioni e ha più possibilità di combinazione.” Ha aggiunto: “Lo penso alla fine, il wireless digitale sarà l’unica strada da percorrere.” dati specifici possono essere raccolti tramite la tecnologia NFC, compreso l'ID univoco del sensore e i risultati accurati del sensore trasmessi.
Una versione biodegradabile
Della tecnologia potrebbe emergere, basandosi sul lavoro del team su impianti temporanei basati su dispositivi elettronici bioriassorbibili. “Disponiamo di tutta una serie di materiali in grado di supportare forme complesse di prodotti elettronici,” Rogers ha detto. “Ma come caratteristica distintiva unica, ha la capacità di dissolversi in acqua.” In questo lavoro, i ricercatori hanno lavorato con una fonderia di silicio commerciale per costruire circuiti integrati in silicio biodegradabile, che in linea di principio può supportare le funzioni NFC.
A lungo termine
Rogers ipotizza che questi dispositivi possano monitorare varie condizioni. Compresi i modelli meteorologici, sversamenti di sostanze chimiche e diffusione di agenti patogeni o malattie infettive. Allo stesso tempo, il team sta continuando a studiare il flusso d'aria. Ciò può essere indotto quando l'etichetta passa attraverso l'atmosfera superiore. Guardando avanti, i ricercatori sperano di stabilire contatti con aziende tecnologiche per completare la fase successiva di sviluppo.
