Датчики изменения температуры помогут обнаруживать трещины и иные структурные недостатки в архитектурных конструкциях

23/09/2014

Часы, получающие питание от изменения температуры и атмосферного давления, были изобретены в начале 17-го века одним из голландских учёных. Спустя три столетия швейцарский инженер Жан Леон Ройтер вновь использовал эту идею и создал механические часы, которые могут работать в течение многих лет без ручного механического воздействия. А сегодня уже Вашингтонский Университет Исследователей вновь обращается к идее и дизайну этих круглосуточно работающих часов и создаёт аккумулятор, который использует природные колебания температуры и давления в качестве источника питания. Такие накапливающие энергию устройства могут пригодиться в любом месте, где возникают изменения температуры. При этом есть необходимость в наличии датчиков, которые могут проверить отсутствие утечек воды и структурные недостатки в труднодоступных местах, а также оповестить об этом пользователей, разослав беспроводные сигналы.

Датчики изменения температуры помогут обнаруживать трещины и иные структурные недостатки в архитектурных конструкциях"Изменения давления и колебания температуры происходят вокруг нас всё время. Эта среда могла бы обеспечить ещё один источник энергии для различных целей", - говорит Шветак Патель, доцент компьютерной науки, техники и электротехники.

Команда Вашингтонского университета представит свои исследования в Ассоциацию по вычислительной технике в этом месяце в Сиэтле.

Система работает следующим образом: металлическая конструкция – сильфон – наполнена чувствительным к изменению температуры газом. Когда газ нагревается или охлаждается в зависимости от температуры наружного воздуха, он расширяется или сжимается, в результате чего вся конструкция делает то же самое. Затем кинетическая энергия конвертируется в электрическую. Это считывают датчики, которые размещаются рядом, и собранные данные отправляются по беспроводному каналу на приёмник.

Ряд технологий рассчитан на питание от солнца и от радиоволн окружающей среды. Исследователи говорят, что новая технология будет полезна в местах, куда солнце и радиоволны не могут проникнуть, например, внутрь стен или мостов, под землю, где могут быть по крайней мере небольшие колебания температуры.

Подобное устройство может быть помещено на чердак или внутрь стены, а датчики будут настроены так, чтобы проверять среду на наличие утечек воды. Аналогичным образом использование датчиков внутри конструкции моста поможет обнаружить любые образовавшиеся трещины или иные структурные недостатки. В обоих случаях датчики отправят сигнал на расположенный рядом с питанием приёмник.

Изменение температуры только на 0,25 градусов по Цельсию создаёт достаточно энергии для отправки данных по беспроводной связи на расстояние в 5 метров. Это означает, что любого незначительного изменения в кондиционируемом офисном здании или в естественной температуре наружного воздуха в течение дня будет более чем достаточно, чтобы активировать подобную систему.

"Я думаю, что наш подход является уникальным", - говорит Чен Чжао, ведущий автор и докторант электротехники. "Мы предоставляем простой дизайн, который включает в себя несколько компонентов. С нашей веб-страницы все желающие могут скачать схему и создавать свои собственные батареи питания."