Kutatók olyan akkumulátor nélküli szenzort fejlesztettek ki, amely a hanghullámokra, például a konkrét kimondott szavakra reagálva elég rezgési energiát generál az elektronikai eszközök működtetéséhez. Ez az innovatív szenzor nemcsak csökkenti az akkumulátor hulladékot, hanem orvosi eszközök, például hallóimplantátumok táplálására vagy épületek hibáinak ellenőrzésére is képes.
A mindennapi tárgyak, a mobiltelefonoktól és játékoktól a távirányítókig és zseblámpákig, az energiaellátásukhoz akkumulátorokra támaszkodnak. Évente 15 milliárd elemet dobunk el világszerte, jelentős részük a szeméttelepekre kerül. Azonban néhány eszköz esetében az akkumulátorok eltávolítása hamarosan múlttá válhat az ETH Zürich által végzett kutatásoknak köszönhetően, ahol egy olyan szenzort fejlesztettek, amelyhez csak a hangra van szükség az energiaellátáshoz.
„A szenzor teljes mértékben mechanikusan működik és nem igényel külső energiaforrást” – mondta az egyik tanulmány szerzője, Johan Robertsson. Egyszerűen kihasználja a hanghullámokban rejlő rezgési energiát. „De csak bizonyos hanghullámokat.” A kutatók által kifejlesztett szenzornak passzív beszédfelismerése van, és akkor aktiválódik, amikor kimondott egy adott szó, vagy előállít egy adott hangot vagy zajt. Nem a többi hanghullám, hanem a kibocsátott hanghullámok okozzák a szenzor rezgését, ami elegendő kis elektromos impulzust generál azzal, hogy bekapcsolja az elektronikai eszközt. A prototípus szenzor képes volt megkülönböztetni a „három” és a „négy” kimondott szavakat. Mivel a „négy” több hangenergiát generál, mint a „három”, azaz rezgésre készteti a szenzort, aktiválva az eszközt vagy más folyamatot, míg a „három” kimondása nem váltott ki hatást.
A szenzor egy metamateriális anyag, vagyis egy olyan anyag, amelynek tulajdonságai ritkán fordulnak elő a természetben. „A szenzorunk kizárólag szilíciumból készül, és nem tartalmaz mérgező nehézfémeket vagy ritka földfémeket” – mondta a szerző, Marc Serra-Garcia. Azonban a szenzor beszédfelismerési tulajdonságai szerkezetén keresztül érhetők el, nem pedig az anyagán keresztül. Számítógépes modellezés és algoritmusok segítségével a kutatók egy azonos szilíciumlemezek (rezonátorok) rácsával ellátott szerkezetet terveztek meg, amelyet kis rudak kapcsolnak össze, és szilárdugróként működnek. Ezek a rugók határozzák meg, hogy egy adott hang hogyan befolyásolja a szenzor mozgását.
A kutatók sok potenciális alkalmazási lehetőséget látnak a hanghullámokkal működtethető szenzornak. Használható földrengések és épületek monitorozására, megfigyelve például a repedező alapokat. Képes detektálni a gázszivárgás által okozott sziszegő hangokat és riasztásokat szolgáltatni.
A szerzők említik a szenzor orvosi alkalmazásait is, például a halláskárosodással vagy süketséggel élő embereknek szánt hallóimplantátumokat. Jelenleg mindegyik implantátumhoz két vagy három elem szükséges a hangfeldolgozó típusától függően. A használati idő egy alkalommal eltávolítható elemekkel 30-60 óra között változik, gyakori cseréket igényelve.
GYIK:
1. Hogyan működik a kutatók által fejlesztett akkumulátor nélküli szenzor?
A kutatók által fejlesztett akkumulátor nélküli szenzor a hanghullámokra, például a konkrét kimondott szavakra reagálva elég rezgési energiát generál az elektronikai eszközök működtetéséhez. Nem igényel külső energiaforrást.
2. Milyen előnyei vannak a batteryless szenzor használatának?
A batteryless szenzor segít csökkenteni az akkumulátor hulladékot, és képes táplálni az orvosi eszközöket, például a hallóimplantátumokat vagy az épületek hibáit monitorozni.
3. Milyen potenciális alkalmazásai vannak a hanggal működtetett szenzornak?
A szenzort lehet használni földrengések és épületek figyelésére, gázszivárgások észlelésére és riasztások kiváltására. Használható továbbá orvosi alkalmazásokban is, például a hallóimplantátumoknál.
4. Hogyan ismeri fel beszédet a szenzor?
A szenzor passzív beszédfelismerésre képes, és akkor aktiválódik, amikor kimondják egy adott szót vagy előidéznek egy adott hangot vagy zajt. A kibocsátott hanghullámok okozzák a szenzor rezgését, aminek következtében elektromos impulzus keletkezik.
5. Mi a metamateriás tulajdonsága a szenzornak?
A szenzor metamateriás, vagyis egy olyan anyag, amelynek tulajdonságai rendkívül ritkán fordulnak elő a természetben. Kizárólag szilíciumból készül és nem tartalmaz mérgező nehézfémeket vagy ritka földfémeket.
6. Szükséges gyakori akkumulátorcsere a szenzor esetében?
Nem, a szenzornak nem szükséges az akkumulátor rendszeres cseréje, mivel a hanghullámok rezgési energiáját használja fel az elektronikai eszköz táplálásához.
7. Milyen orvosi alkalmazási lehetőségei vannak a szenzornak?
A szenzort használhatják halláskárosodással vagy süketséggel élő emberek hallóimplantátumainál. Csökkenti az akkumulátorok gyakori cseréjének szükségességét és hosszabb ideig képes táplálni az implantátumokat.
Definíciók:
1. Metamateriális szenzor – Olyan anyag, amelynek tulajdonságai ritkán fordulnak elő a természetben. A cikk esetében a szenzor kizárólag szilíciumból készül és rendelkezik beszédfelismerési tulajdonságokkal.
2. Elektromos impulzus – Ez egy rövid, hirtelen változás az elektromos feszültségben vagy áramban. A szenzornál az elektromos impulzust a hanghullámok által okozott szenzor rezgése generálja.
Javasolt kapcsolódó linkek:
– ETH Zürich
– Mobility and Health
The source of the article is from the blog toumai.es