Micro Air Vehicles com suporte para dispositivo NFC é uma equipe sofisticada. Os pesquisadores estão trabalhando na próxima fase de um projeto de três anos para criar um microdispositivo. Isso pode voar. coletar leituras de sensores no ar ambiente e transmitir os resultados por meio de comunicação de campo próximo (NFC). A etiqueta NFC é uma espécie de Etiqueta RFID. O dispositivo NFC possui asas e design especiais para cair da aeronave e decolar.
A equipe
Publicaram seu primeiro artigo revisado por pares sobre o assunto na revista Nature em setembro 2021. Mais trabalho está em andamento e será descrito em um documento de acompanhamento neste verão. Todo o dispositivo sensor está equipado com aletas, Software NFC no chip (SOC) e tecnologia de sensores. O tamanho é de apenas alguns milímetros. Você pode optar por usar outras tecnologias sem fio para reduzi-lo ao tamanho de areia. Quando a etiqueta é liberada no fluxo de ar. Sua asa 3D permite que ele flutue com o fluxo de ar em uma combinação de rotação e movimento de deslizamento.
Micro veículo aéreo NFC
O objetivo da equipe é projetar uma tecnologia sem bateria que possa se dispersar no ambiente para capturar informações do sensor ambiental.. Como poluentes e padrões climáticos, ao planar para a terra. A tecnologia NFC pode ser usada para capturar dados acumulados do sensor depois que a etiqueta é colocada. John Rogers, Professor de Bioeletrônica na Northwestern University. E coautor do white paper, disse que uma das características únicas do dispositivo é que. Ele usa um conjunto de tecnologia de sensores para monitorar os parâmetros fisiológicos do corpo humano.
Dispositivo NFC
Ao longo do passado
Década ou mais, pesquisadores da Universidade vêm construindo e testando esses biossensores. Incluindo pequenos dispositivos de adaptação corporal ou implantes para atender às necessidades dos pacientes, ou pesquisa biológica básica em humanos ou animais. “Temos uma gama de dispositivos NFC,” Rogers disse, que pode transmitir e encaminhar dados do sensor em 13.56 MHz de acordo com ISO 14443. A etiqueta não responde apenas à transmissão do leitor. Como aquele integrado na maioria dos smartphones, mas também transmite seu próprio número de identificação exclusivo e dados coletados do sensor.
Monitorando
Ao monitorar as condições físicas, rótulos e sensores podem ser implantados diretamente no corpo humano ou fixados na pele. “Nestes casos, você não precisa se preocupar com dispersão – você apenas os coloca onde precisa deles,” Rogers disse. “O objetivo do nosso trabalho recente é levantar a questão. ‘ Existe uma maneira de usar a base da tecnologia e equipamentos integrados ao corpo para monitorar a saúde em vez de processos ambientais?'” ele relembrou o desenvolvimento de micro veículos aéreos.
John Rogers
De acordo com Rogers, rótulos para monitoramento ambiental precisam ser distribuídos em larga escala. “Então essa é a questão,” ele disse. “Tentamos responder: 'qual é o mecanismo de difusão?’ que levou ao estudo da aerodinâmica do vôo passivo. Pesquisadores recorreram à natureza em busca de ajuda. Até certo ponto, eles simulam suas pesquisas. As asas das sementes de bordo caíram da árvore e deixaram o vento levá-las para longe dos galhos. Além de simplesmente aplicar uma asa. Eles também usaram três asas para guiar o vôo passivo em uma configuração de helicóptero com formato tridimensional.
Circuito integrado
O centro do dispositivo é um circuito integrado. Quando o micro veículo aéreo cai no ar, suas asas interagem com o fluxo de água para produzir movimento rotacional lento e estável. O peso do equipamento eletrônico é distribuído no centro da microaeronave para evitar que ela perca o controle. E caindo de uma forma caótica. Não há bateria, mas a fonte de alimentação integrada do chip pode coletar energia ambiental da luz solar e armazenar os dados coletados do sensor.
Mini dia
Fotodiodo
O fotodiodo gera uma fotocorrente cuja magnitude está relacionada à intensidade da exposição. A corrente carrega o dispositivo de tal forma que a carga acumulada pode definir a tensão no supercapacitor do chip. O que indica a dose de exposição, indicando assim o tamanho e a concentração de partículas no ar. Rogers disse que quando a tag foi solicitada, sua resposta produziu um conjunto de tensões cumulativas. Cada um correspondendo a uma dose de diferentes comprimentos de onda. “Então indiretamente,” ele disse, “informa a densidade e o tamanho das partículas no ambiente por meio de informações espectrais.”
Assim que o sensor pousar
Ele espera pela transmissão de dados. Rogers disse que uma forma de coletar dados é usar UAVs de baixa altitude equipados com Leitores NFC. À medida que a etiqueta cai, o drone pode escanear uma área para ler os dados da etiqueta, e depois carregue-o no servidor. “Conceitualmente,” ele explicou, “você está dobrando a quantidade de dados 3D (capturado quando o rótulo passa pela atmosfera) em uma superfície 2D, e então você pode digitalizá-lo.”
Até aqui, o teste realizado no ambiente NFC, não no campo. Para testar a capacidade do dispositivo de capturar dados de partículas, a equipe usou uma câmara de geração de poeira com bastões de incenso, fumar velas e amido de milho. Uma série de quatro ventiladores colocados na parte inferior da câmara gera fluxo de ar, através do qual o micro veículo aéreo pode deslizar.
A próxima etapa
O próximo estágio de desenvolvimento pode envolver testes ao ar livre do equipamento e mais testes da Wing Engineering.. “Estamos estudando diferentes tipos de estruturas de asas,” Rogers disse. “A inspiração vem de diferentes tipos de sementes.” Ele ressaltou que existe mais de uma maneira de voar na natureza. Por exemplo, enquanto as primeiras pesquisas se concentraram no movimento do helicóptero durante a queda livre, “você pode imaginar dentes-de-leão, estruturas de pára-quedas, e outros tipos de planadores,” estas são outras formas potenciais de dispersar sensores no solo
Não é o único NFC
NFC não é a única maneira de capturar dados de um dispositivo. A equipe também explorou os produtos químicos de descoloração que podem ser vistos pelas câmeras instaladas no UAV. Por exemplo, amarelo pode indicar a detecção de poluentes na alta atmosfera. “Parte do nosso trabalho também se concentrou no desenvolvimento desses métodos colorimétricos,” Rogers disse. “Estamos procurando uma variedade de métodos, cada um deles é adequado para diferentes aplicações e tem mais possibilidades de combinação.” Ele adicionou: “Eu acho que no final, sem fio digital será o único caminho a percorrer.” dados específicos podem ser coletados por meio da tecnologia NFC, incluindo o ID exclusivo do sensor e os resultados precisos do sensor transmitidos.
Uma versão biodegradável
Da tecnologia pode surgir, com base no trabalho da equipe em implantes temporários baseados em dispositivos eletrônicos bioabsorvíveis. “Temos todo um conjunto de materiais que podem suportar formas complexas de produtos eletrônicos,” Rogers disse. “Mas como uma característica definidora única, tem a capacidade de se dissolver em água.” Nesse trabalho, os pesquisadores trabalharam com uma fundição comercial de silício para construir circuitos integrados de silício biodegradável, que pode suportar funções NFC em princípio.
A longo prazo
Rogers especula que esses dispositivos podem monitorar várias condições. Incluindo padrões climáticos, derramamentos de produtos químicos e propagação de patógenos ou doenças infecciosas. Ao mesmo tempo, a equipe continua estudando o fluxo de ar. Que pode ser induzido quando o rótulo passa pela atmosfera superior. Olhando para frente, pesquisadores esperam estabelecer contatos com empresas de tecnologia para completar a próxima etapa de desenvolvimento.
