Чип способен одновременно извлекать энергию из света, тепла и вибрации. Датчики с такими чипами никогда не потребуют наличия внутреннего источника энергии – батарейки или аккумулятора – и смогут работать вечно. Ученые из Массачусетского технологического института совершили важный шаг к появлению датчиков без внутренних источников энергии – батареек и аккумуляторов, – сообщает Physorg. Глава кафедры института по электротехнике и вычислительной технике Сурав Бандиопадхай (Saurav Bandyopadhyay) создал чип, способный “черпать” энергию из окружающей среды: света, тепла и вибрации.
Ранее исследования в этом направлении уже проводились. Коллега ученого Ананта Чандракасан (Anantha Chandrakasan) научился брать электрическую энергию из трех различных источников по-отдельности: света, тепла и вибрации. В новой работе ученый объединил возможность брать энергию из указанных источников в одной микросхеме, а также повысил эффективность питания.
Созданный чип может брать энергию от перемещения частей тела человека, например, при его ходьбе, или от разницы температур в человеческом теле. Датчики с такими чипами могут использоваться для съема параметров организма и работать бесконечное время. В свою очередь, датчики, установленные на автомобильных и железнодорожных мостах, которые информируют службы о состоянии конструкции, могут брать энергию от вибрации, образующейся вследствие прохождения по мосту транспорта.
Основная сложность, по словам разработчика, заключалась в создании электрической схемы чипа, которая бы смогла обрабатывать сразу несколько источников, отличающихся разной мощностью. Как правило, эта проблема решается простым автоматическим выбором того источника, который дает максимальную мощность.
Новая разработка может использоваться в медицине, промышленности и т.п.
По словам Бандиопадхая, такой подход менее эффективен, потому что энергия оставшихся источников в это время расходуется впустую. “Вместо этого мы научились получать энергию от всех источников разом”, – комментирует ученый. Сделано это было с помощью конденсаторов, которые накапливают заряд от других источников тогда, когда питание осуществляется от основного.
Второй задачей стала минимизация энергии, которую схема потребляет сама. Обычно питание осуществляется через аккумулятор или конденсатор повышенной емкости. Энергия поступает к ним, а только затем – к основной цепи. Бандиопадхай заставил схему работать напрямую от источника энергии. По его словам, это существенно подняло эффективность.
“Ученые Массачусетского технологического института проделали важную работу, – прокомментировал Дэвид Фримен (David Freeman), технолог компании Texas Instruments после того, как познакомился с ее результатами. – Эти разработки могут быть использованы в самых различных сферах для сбора энергии. Способность извлекать электричество из множества различных источников помогает максимизировать мощность и создавать более функциональные беспроводные датчики”.
Работа ученых финансировалась в рамках программы Interconnect Focus Center, запущенной Агентством по перспективным оборонным научно-исследовательским разработкам (DARPA) при Министерстве обороны США. Результаты исследований будут опубликованы в летнем выпуске научно-технического журнала Solid-State Circuits.