NFC Device Supported Micro Air Vehicles est un personnel de fantaisie. Les chercheurs travaillent sur la prochaine phase d’un projet de trois ans visant à créer un micro-dispositif. Qui peut voler. recueillir les lectures des capteurs dans l’air ambiant et transmettre les résultats par communication en champ proche (NFC). La balise NFC est une sorte de Étiquette RFID. Le dispositif NFC a des ailes spéciales et une conception spéciale pour tomber de l’avion et décoller.
L’équipe
Publication de leur premier article évalué par des pairs sur le sujet dans la revue Nature en septembre 2021. D’autres travaux sont en cours et seront décrits dans un document de suivi cet été. L’ensemble du dispositif de capteur est équipé d’ailettes, Logiciel NFC sur puce (SOC) et la technologie des capteurs. La taille n’est que de quelques millimètres. Vous pouvez choisir d’utiliser d’autres technologies sans fil pour le réduire à la taille du sable. Lorsque l’étiquette se libère dans le flux d’air. Son aile 3D lui permet de dériver avec le flux d’air dans une combinaison de mouvement de rotation et de glissement.
Micro véhicule aérien NFC
L’objectif de l’équipe est de concevoir une technologie sans batterie qui peut se disperser dans l’environnement pour capturer les informations des capteurs environnementaux. Tels que les polluants et les conditions météorologiques, lors de la glisse vers la terre. La technologie NFC peut être utilisée pour capturer les données accumulées du capteur après l’atterrissage de l’étiquette. John Rogers, Professeur de bioélectronique à l’Université Northwestern. Et co-auteur du livre blanc, a déclaré que l’une des caractéristiques uniques de l’appareil est que. Il utilise un ensemble de technologies de capteurs pour surveiller les paramètres physiologiques du corps humain.
Appareil NFC
Au cours du passé
Dix ans ou plus, des chercheurs de l’Université ont construit et testé de tels biocapteurs. Y compris les dispositifs d’adaptation du petit corps ou les implants pour répondre aux besoins des patients, ou la recherche biologique fondamentale sur les humains ou les animaux. “We have a range of NFC devices,” Rogers a dit, qui peut transmettre et transmettre des données de capteur à 13.56 MHz conformément à l’ISO 14443. L’étiquette ne répond pas seulement à la transmission du lecteur. Comme celui intégré dans la plupart des smartphones, mais transmet également son propre numéro d’identification unique et les données de capteur collectées.
Suivi
Lors du suivi des conditions physiques, les étiquettes et les capteurs peuvent être implantés directement dans le corps humain ou attachés à la peau. “In these cases, vous n’avez pas à vous soucier de la dispersion – vous les mettez simplement là où vous en avez besoin,” Rogers a dit. “The goal of our recent work is to raise the question. ‘ Existe-t-il un moyen d’utiliser la base de la technologie et de l’équipement intégré au corps pour surveiller la santé plutôt que les processus environnementaux ??'” il a rappelé le développement de micro véhicules aériens.
John Rogers
Selon Rogers, les étiquettes pour la surveillance de l’environnement doivent être distribuées à grande échelle. “So that’s the question,” Il a dit. “We tried to answer: « Quel est le mécanisme de diffusion?’ ce qui a conduit à l’étude de l’aérodynamique du vol passif. Les chercheurs se sont tournés vers la nature pour obtenir de l’aide. Dans une certaine mesure, ils simulent leurs recherches. Les ailes des graines d’érable tombaient de l’arbre et laissaient le vent les emporter loin des branches.. En plus d’appliquer simplement une aile. Ils ont également utilisé trois ailes pour guider le vol passif dans une configuration d’hélicoptère de forme tridimensionnelle..
Circuit intégré
Le centre de l’appareil est un circuit intégré. Lorsque le micro véhicule aérien tombe dans les airs, ses ailes interagissent avec l’écoulement de l’eau pour produire un mouvement de rotation lent et stable. Le poids de l’équipement électronique réparti au centre du micro-avion pour l’empêcher de perdre le contrôle. Et dégringolant de manière chaotique. Il n’y a pas de batterie, mais l’alimentation intégrée de la puce peut collecter l’énergie environnementale de la lumière du soleil et stocker les données de capteur collectées.
Mini balise
Photodiode
La photodiode génère un photocourant dont l’amplitude est liée à l’intensité d’exposition. Le courant charge l’appareil de telle sorte que la charge accumulée puisse définir la tension sur le supercondensateur sur la puce. Ce qui indique la dose d’exposition, indiquant ainsi la taille et la concentration des particules dans l’air. Rogers a dit que lorsque l’étiquette a été demandée, sa réponse a produit un ensemble de tensions cumulées. Chacun correspondant à une dose de différentes longueurs d’onde. “So indirectly,” Il a dit, “it tells you the density and size of particles in the environment through spectral information.”
Une fois que le capteur atterrit
Il attend la transmission des données. Rogers a déclaré qu’une façon de recueillir des données est d’utiliser des UAV volant à basse altitude équipés de Lecteurs NFC. Au fur et à mesure que l’étiquette tombe, le drone peut scanner une zone pour lire les données de l’étiquette, puis téléchargez-le sur le serveur. “Conceptually,” a-t-il expliqué, “you’re folding the amount of 3D data (capturé lorsque l’étiquette traverse l’atmosphère) sur une surface 2D, et ensuite vous pouvez le scanner.”
Jusqu'à maintenant, le test effectué dans l’environnement NFC, pas sur le terrain. Pour tester la capacité de l’appareil à capturer des données de particules, l’équipe a utilisé une chambre de génération de poussière avec des bâtons d’encens, bougies de fumée et amidon de maïs. Une série de quatre ventilateurs placés au fond de la chambre génère un flux d’air, à travers lequel le micro véhicule aérien peut glisser.
La prochaine étape
La prochaine étape de développement pourrait impliquer des essais extérieurs de l’équipement et d’autres techniques d’escadre.. “We are studying different types of wing structures,” Rogers a dit. “Inspiration comes from different types of seeds.” Il a souligné qu’il y a plus d’une façon de voler dans la nature. Par exemple, tandis que les premières recherches se concentraient sur le mouvement de l’hélicoptère en chute libre, “you can imagine dandelions, structures de parachute, et d’autres types de planeurs,” ce sont d’autres moyens potentiels de disperser les capteurs au sol
Pas le seul NFC
NFC n’est pas le seul moyen de capturer des données à partir d’un appareil. L’équipe a également exploré les produits chimiques de décoloration qui peuvent être vus par les caméras installées sur le drone.. Par exemple, le jaune peut indiquer la détection de polluants dans la haute atmosphère. “Some of our work also focused on developing these colorimetric methods,” Rogers a dit. “We are looking for a variety of methods, chacun d’entre eux est adapté à différentes applications et a plus de possibilités de combinaison.” Il a ajouté :: “I think that in the end, le sans-fil numérique sera la seule voie à suivre.” des données spécifiques peuvent être collectées grâce à la technologie NFC, y compris l’ID unique du capteur et les résultats précis du capteur transmis.
Une version biodégradable
De la technologie peut émerger, s’appuyant sur le travail de l’équipe dans les implants temporaires basés sur des dispositifs électroniques bioabsorbables. “We have a whole set of materials that can support complex forms of electronic products,” Rogers a dit. “But as a unique defining feature, il a la capacité de se dissoudre dans l’eau.” Dans ce travail, les chercheurs ont travaillé avec une fonderie de silicium commerciale pour construire des circuits intégrés de silicium biodégradables, qui peut prendre en charge les fonctions NFC en principe.
A long terme
Rogers spécule que ces appareils peuvent surveiller diverses conditions. Y compris les conditions météorologiques, les déversements de produits chimiques et la propagation d’agents pathogènes ou de maladies infectieuses. En même temps, l’équipe continue d’étudier le débit d’air. Ce qui peut être induit lorsque l’étiquette traverse la haute atmosphère. Regard vers l’avenir, les chercheurs espèrent établir des contacts avec des entreprises technologiques pour compléter la prochaine étape de développement.
