Исследователи из США разработали пассивный датчик движения размером меньше монеты, который работает без электричества, батареек и электроники, используя только ультразвук, возникающий при контакте металлических меток уникальной формы.
Устройство представляет собой небольшую металлическую метку уникальной формы, размером меньше монеты достоинством в один цент. Стоимость одного такого датчика — несколько центов. При физическом контакте метка издает специфический ультразвуковой сигнал, который улавливается обычным микрофоном, например, в смартфоне или умных часах.
В основе технологии лежит акустическая физика: форма и материал объекта определяют характер звука при ударе. Ученые создали симуляционную модель для генерации геометрии колец, способных издавать различные ультразвуковые частоты. Всего было выявлено более тысячи уникальных конструкций, 15 из которых были изготовлены в виде металлических меток. Каждая из них имеет свой акустический «отпечаток», позволяющий программному обеспечению точно идентифицировать сработавший датчик.
Конструктивно полный датчик включает три компонента: металлическую метку, пластиковое основание для ее крепления и небольшой пластиковый выступ, который при движении ударяет по метке. Устройство предназначено для мест с повторяющимся контактом поверхностей: двери, окна, дверцы ящиков, тренажеры. При каждом открытии или закрытии выступ ударяет по метке, генерируя уникальный ультразвуковой сигнал, что позволяет системе определить, какая именно дверь или ящик были задействованы.
Среди предложенных областей применения — мониторинг активности в «умном доме», подсчет повторений в спортзале, системы архивирования (где перемещение коробок активирует метки) и отслеживание контейнеров в системах управления отходами.
По словам руководителя группы, высокое соотношение сигнал/шум позволяет меткам работать даже в шумной обстановке. Основными преимуществами разработки называются сверхнизкая стоимость, отсутствие необходимости в обслуживании, замене батарей или подключении к сети, а также потенциальная возможность создания крупномасштабных сенсорных сетей без увеличения электронного мусора и энергопотребления.
Читайте также: «Вращающаяся 3D-печать создает искусственные мышцы для биомедицины».