电子技术


没有电池的IOT通信

2020年10月28日电子技术

当我们谈论物联网时,我们常常掩盖这样一个事实,即所有这些相互连接的东西都需要电池和电子设备来完成收集和处理彼此通信时的数据的工作;我们想要连接的许多物体都是由塑料制成的,没有嵌入电子元件。

现在华盛顿大学的研究人员设计了一种使用3D印刷塑料来创建与智能手机或其他Wi-Fi设备通信的物体,而无需电池或电子设备。它采用更少的电池芯片,通过反射或不反映Wi-Fi路由器的信号传输它们的比特。利用这种反向散射,设备通过调制其在空间中的Wi-Fi信号的反射来通信。

现有Wi-Fi反向散射系统的挑战是它们需要多个电子元件,包括可以在反射和非反射状态之间切换的RF开关,数字逻辑控制开关以编码适当的数据,以及电源/Harvester为所有这些电子元件供电。

华盛顿州大学队利用这项Wi-Fi逆散射技术来3D几何,并使用商品3D打印机创建易于打印无线设备。为实现这一目标,研究人员使用塑料细丝为这些电子元件中的每一个内置非电子和可打印的模拟,并将它们集成到单个计算设计中。

研究人员正在制作他们的CAD模型可用于3D打印爱好者,因此他们可以创建自己的IOT对象。该设计包括无电池滑块,可控制音乐卷,这是一个自动从电子商务网站和水传感器订购更多玉米片的按钮,当检测到泄漏时向手机发送警报。“我们正在使用机制驱动来从这些塑料对象无线传输信息,”Shyam Gollakota副教授解释说明。

研究人员利用机械运动为他们的物体提供动力。例如,当有人打开洗涤剂瓶时,拧下瓶盖的机械运动为它提供了传输数据的动力。Gollakota说:“我们将这种机械运动转化为天线反射的变化来传递数据。”。“假设有一个Wi-Fi发射器发送信号。这些信号反射到塑料物体上;我们可以通过机械运动对塑料物体进行调制来控制反射的量。”

为了确保塑料物体能够反射Wi-Fi信号,研究人员采用了具有导电性能的复合塑料长丝材料。这些材料采用塑料的形式,带有铜和石墨烯填料。他补充说:“这使我们能够使用现成的3D打印机打印这些物体,同时也确保当环境中存在无线网络信号时,这些塑料物体可以通过使用这些复合塑料设计合适的天线来反射这些物体。”。

一旦创造了反射材料,研究人员的下一个挑战是传达收集的数据。研究人员通过将这些位作为3D印刷的塑料齿轮编码这些位来巧妙地翻译了0和1位传统电子设备。分别在齿轮上的存在和不存在齿的存在和不存在0和1位。这些齿轮不同地反映Wi-Fi信号,具体取决于它们是否正在发送1位或0位。

“想到的方式是你有两部分天线,”Gollakota解释说。“随着档位移动,并且取决于我们是否使用0位或1位,我们连接或断开天线的两个脱节部分。这改变了无线接收器所见的反射。“

在这种布置中,许多传感器和小部件的机械性质被利用来为反向散射设计供电。“我们具有使用按钮来从用户交互中收获能量的计算设计以及圆形塑料弹簧的组合来存储能量,”Gollakota增加。

虽然研究人员设想这项技术将有一个相当广阔的商业市场,但Gollakota建议,电子商务网站可以告诉用户如何与他们出售的物品进行交互。这可能会发出警报,例如,容器需要重新加注。研究人员展示了一个清洁剂瓶的原型,当它是空的时可以报告。这项技术也可用于医疗点的医疗情况,如跟踪药瓶何时打开或关闭,或胰岛素笔的使用量。

Gollakota补充道:“我们已经证明,我们不仅可以发送无线数据,还可以存储有关在无线范围外如何使用该对象的信息,当该人员进入基站范围时,只需按下按钮即可上传这些信息。”




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