Информация об окружающем мире представляют огромную ценность для сотрудников многочисленных исследовательских лабораторий, метеорологов и других специалистов. Для её получения разработали целую серию датчиков, но процесс их размещения отнимает неимоверное количество времени. Для решения этого вопроса сотрудники Университета Вашингтона открыли новый проект. Они разработали сверхлёгкий датчик, принципом работы похожий на семена растений.

Природа и микротехнологии

Чудеса миниатюризации позволили разработчикам создавать компактные электронные устройства, в том числе и разнообразные датчики. С их помощью измеряют атмосферное давление, влажность и другие атмосферные параметры. Все они предназначены для исследовательских целей и активно используются сотрудникам лабораторий, работающими в различных направлениях. Одни устанавливают датчики вручную и тратят на это очень много времени, другие в качестве средства доставки используют дроны. Датчики сбрасываются вниз или выстреливаются с дротиками в деревья. Если их оказывается слишком много, то процесс затягивается, ведь дрону необходимо каждый датчик разместить на приличном расстоянии от уже установленных. Для оптимизации процесса доставки исследователи Университета Вашингтона разработали для них совершено новую форму.

Идею учёные позаимствовали в бесконечном источнике уже готовых решений, отточенных на протяжении многих сотен и тысяч лет, то есть у самой природы. Она давно позаботилась о способах, при помощи которых можно разбросать семена растений или деревьев на огромной территории. Такой имеется, к примеру, у одуванчика. Все его семена снабжены невесомым парашютом, поэтому ветер разносит их далеко от растения.

Датчик-одуванчик

Именно одуванчик исследователи и решили взять за основу в своей работе, поскольку при помощи очень простого средства его семена распространяются на больших площадях. Для начала ученые выбрали материал, который мог бы обеспечить достаточную прочность и быть при этом очень лёгким. Прежде чем остановиться на самой эффективной форме парашюта, они протестировали 75 различных образцов разной формы и размера. В итоге у исследователей Университета Вашингтона получилось нечто, напоминающее двухмерную проекцию распустившегося одуванчика.

В центре находится площадка для установки непосредственно датчика, а от неё во все стороны расходятся тонкие нити, тормозящие падение. Во время проведённых тестов было выявлено, что они недостаточно жесткие, под давлением воздуха не могут держать форму и изгибаются. Чтобы избежать такого эффекта, к конструкции добавили внешнее кольцо, удерживающее всю полученную структуру. Заметили и ещё одну особенность: под весом датчика нити всё равно изгибаются вниз и образуют аэродинамический конус. Эта деталь сразу же решила одну из самых больших проблем – датчик должен был падать на конкретную сторону.

На одном из этапов разработки учёные решили избавиться от аккумулятора, поскольку тот был слишком тяжёлым. Вместо него использовали солнечную батарею и конденсатор, который должен обеспечивать работу датчика в ночное время. Благодаря конусообразной форме датчик в 93% случаев падает исключительно солнечной панелью вверх. При этом его вес достаточно мал, чтобы ветром его отнесло на 120 метров. Такие устройства можно будет разбрасывать с дронов и не тратить время на каждый из них в отдельности. На установку таким способом тысячи датчиков почти не потребуется времени, поскольку их будут сбрасывать большими группами. А на ручное их размещение уйдёт около месяца.

По словам разработчиков, такой метод работы поддается постоянному совершенствованию способом добавления различного функционала или изменением методики. Например, можно приспособить датчики для более масштабного использования или заставить их менять форму во время падения.

Понравилась эта новость? Подпишись на нас в соцсетях!