NFC جهاز مدعوم مايكرو الهواء المركبات هو فريق عمل يتوهم. يعمل الباحثون على المرحلة التالية من مشروع مدته ثلاث سنوات لإنشاء جهاز صغير. التي يمكن أن تطير. جمع قراءات أجهزة الاستشعار في الهواء المحيط ونقل النتائج من خلال الاتصال قريب المدى (نفك). علامة NFC هي نوع من علامة RFID. يحتوي جهاز NFC على أجنحة خاصة وتصميم للسقوط من الطائرة والإقلاع.
فريق العمل
نشر أول بحث تمت مراجعته من قبل الأقران حول هذا الموضوع في مجلة Nature في سبتمبر 2021. ويجري حاليا المزيد من العمل وسيتم وصفه في ورقة متابعة هذا الصيف.. جهاز الاستشعار بأكمله مجهز بزعانف, برنامج NFC على الشريحة (شركه نفط الجنوب) وتكنولوجيا الاستشعار. الحجم هو بضعة ملليمترات فقط. يمكنك اختيار استخدام تقنيات لاسلكية أخرى لتقليلها إلى حجم الرمل. عندما يتم تحرير العلامة في تدفق الهواء. جناحها 3D يسمح لها بالانجراف مع تدفق الهواء في مزيج من الدوران والحركة الانزلاقية.
NFC مركبة جوية صغيرة
هدف الفريق هو تصميم تقنية خالية من البطارية يمكنها الانتشار في البيئة لالتقاط معلومات المستشعر البيئي. مثل الملوثات وأنماط الطقس, عند الانزلاق إلى الأرض. يمكن استخدام تقنية NFC لالتقاط بيانات المستشعر المتراكمة بعد هبوط العلامة. جون روجرز, أستاذ الإلكترونيات الحيوية في جامعة نورث وسترن. والمؤلف المشارك للورقة البيضاء, أن واحدة من الميزات الفريدة للجهاز هي أن. يستخدم مجموعة من تكنولوجيا الاستشعار لمراقبة المعلمات الفسيولوجية لجسم الإنسان.
على مدى الماضي
عقد أو أكثر, قام الباحثون في الجامعة ببناء واختبار مثل هذه المستشعرات الحيوية. بما في ذلك أجهزة التكيف مع الجسم الصغيرة أو الغرسات لتلبية احتياجات المرضى, أو البحوث البيولوجية الأساسية على البشر أو الحيوانات. “We have a range of NFC devices,” روجرز قال, التي يمكن أن تنقل بيانات المستشعر وتعيد توجيهها في 13.56 ميغاهيرتز وفقا لمعيار ISO 14443. العلامة لا تستجيب فقط للإرسال من القارئ. مثل تلك المدمجة في معظم الهواتف الذكية, ولكن أيضا ينقل رقم الهوية الفريد الخاص به وبيانات المستشعر التي تم جمعها.
تتبع
عند تتبع الظروف المادية, يمكن زرع الملصقات وأجهزة الاستشعار مباشرة في جسم الإنسان أو ربطها بالجلد. “In these cases, لا داعي للقلق بشأن التشتت – أنت فقط تضعها في المكان الذي تحتاج إليه,” روجرز قال. “The goal of our recent work is to raise the question. ‘ هل هناك طريقة لاستخدام أساس التكنولوجيا والمعدات المتكاملة للجسم لمراقبة العمليات الصحية بدلا من العمليات البيئية?'” وأشار إلى تطوير المركبات الجوية الصغيرة.
جون روجرز
وفقا لروجرز, يجب توزيع ملصقات الرصد البيئي على نطاق واسع. “So that’s the question,” وقال أن. “We tried to answer: "ما هي آلية الانتشار?’ مما أدى إلى دراسة الديناميكا الهوائية للطيران السلبي. تحول الباحثون إلى الطبيعة للحصول على المساعدة. إلى حد ما, يحاكي أبحاثهم. سقطت أجنحة بذور القيقب من الشجرة وتركت الريح تحملها بعيدا عن الفروع. بالإضافة إلى مجرد تطبيق جناح واحد. كما استخدموا ثلاثة أجنحة لتوجيه الطيران السلبي في تكوين طائرة هليكوبتر ذات شكل ثلاثي الأبعاد.
الدوائر المتكاملة
مركز الجهاز عبارة عن دائرة متكاملة. عندما تسقط المركبة الجوية الصغيرة في الهواء, تتفاعل أجنحتها مع تدفق المياه لإنتاج حركة دورانية بطيئة ومستقرة. وزن المعدات الإلكترونية الموزعة في وسط الطائرة الصغيرة لمنعها من فقدان السيطرة. والسقوط بطريقة فوضوية. لا توجد بطارية, ولكن يمكن لمصدر الطاقة المدمج في الشريحة جمع الطاقة البيئية من أشعة الشمس وتخزين بيانات المستشعر التي تم جمعها.
الصمام الثنائي الضوئي
يولد الصمام الثنائي الضوئي تيارا ضوئيا يرتبط حجمه بكثافة التعرض. يشحن التيار الجهاز بطريقة تمكن الشحنة المتراكمة من تحديد الجهد على المكثف الفائق على الشريحة. مما يدل على جرعة التعرض, مما يدل على حجم وتركيز الجسيمات في الهواء. قال روجرز إنه عندما سئل عن العلامة, أنتجت استجابتها مجموعة من الفولتية التراكمية. كل منها يتوافق مع جرعة من الأطوال الموجية المختلفة. “So indirectly,” وقال أن, “it tells you the density and size of particles in the environment through spectral information.”
بمجرد هبوط المستشعر
ينتظر نقل البيانات. وقال روجرز إن إحدى الطرق لجمع البيانات هي استخدام الطائرات بدون طيار التي تحلق على ارتفاع منخفض والمجهزة قارئات NFC. عند سقوط العلامة, يمكن للطائرة بدون طيار مسح منطقة لقراءة بيانات العلامة, ثم قم بتحميله إلى الخادم. “Conceptually,” وأوضح, “you’re folding the amount of 3D data (تم التقاطها عندما يمر الملصق عبر الغلاف الجوي) على سطح 2D, وبعد ذلك يمكنك مسحه ضوئيا.”
حتى الآن, the test carried out in the NFC environment, not in the field. To test the device’s ability to capture particle data, the team used a dust generation chamber with incense sticks, smoke candles and corn starch. A series of four fans placed at the bottom of the chamber generate air flow, through which the micro air vehicle can slide.
The next stage
The next stage of development may involve outdoor testing of the equipment and further Wing Engineering. “We are studying different types of wing structures,” روجرز قال. “Inspiration comes from different types of seeds.” He pointed out that there are more than one way to fly in nature. على سبيل المثال, while early research focused on helicopter motion during free fall, “you can imagine dandelions, parachute structures, and other types of gliders,” these are other potential ways to disperse sensors to the ground
Not the Only NFC
NFC is not the only way to capture data from a device. The team also explored the discoloration chemicals that can see by the cameras installed on the UAV. على سبيل المثال, yellow may indicate the detection of pollutants in the upper atmosphere. “Some of our work also focused on developing these colorimetric methods,” روجرز قال. “We are looking for a variety of methods, each of which is suitable for different applications and has more possibilities for combination.” He added: “I think that in the end, digital wireless will be the only way to go.” specific data can collect through NFC technology, including the unique ID of the sensor and the accurate sensor results transmitted.
A biodegradable version
Of the technology may emerge, building on the team’s work in temporary implants based on bioabsorbable electronic devices. “We have a whole set of materials that can support complex forms of electronic products,” روجرز قال. “But as a unique defining feature, it has the ability to dissolve in water.” In this work, the researchers worked with a commercial silicon foundry to build biodegradable silicon integrated circuits, which can support NFC functions in principle.
على المدى الطويل
Rogers speculates that these devices can monitor various conditions. Including weather patterns, chemical spills and the spread of pathogens or infectious diseases. وفي الوقت نفسه, the team is continuing to study air flow. Which may be induced when the label passes through the upper atmosphere. Looking ahead, researchers hope to establish contacts with technology companies to complete the next step of development.