Los investigadores de la UW aprovechan el poder de la naturaleza con estos diminutos sensores alimentados por energía solar flotan en el viento como semillas de diente de león.
Llevado por el viento, el diente de león común ha desarrollado una estructura ingeniosa para asegurarse de que sus semillas se extiendan por todas partes. Ahora, un equipo de investigadores de la Universidad de Washington ha aplicado este mismo ingenio a sensores inalámbricos que podrían usarse para monitorear el cambio climático.
Los sensores alimentados por energía solar podría facilitar, agilizar y monitorear los cambios en las condiciones ambientales
Estos sensores alimentados por energía solar en miniatura, que pesan 30 veces más que una semilla de diente de león de 1 miligramo, pueden viajar hasta 100 metros con una brisa moderada cuando son lanzados por un dron. El avance podría facilitar, agilizar y abaratar la implementación de sensores que puedan monitorear los cambios en las condiciones ambientales, como la temperatura, la humedad, la presión del aire y la luz.
“Demostramos que se pueden utilizar componentes listos para usar para crear cosas diminutas. Nuestro prototipo sugiere que podría usar un dron para liberar miles de estos dispositivos en una sola caída. Todos serán llevados por el viento de manera un poco diferente, y básicamente puedes crear una red de 1,000 dispositivos con esta sola gota «, explica el autor principal Shyam Gollakota, profesor de la Universidad de Washington en la Escuela de Ciencias e Ingeniería Informática Paul G. Allen. «Esto es sorprendente y transformador para el campo de la implementación de sensores, porque en este momento podría llevar meses implementar manualmente tantos sensores».
Diseño óptimo para la dispersión del viento
El primer paso de los ingenieros fue diseñar la forma óptima para la dispersión del viento. Después de probar 75 prototipos, el equipo descubrió que una forma de anillo con radios funcionaba mejor.
‘La forma en que funcionan las estructuras de semillas de diente de león es que tienen un punto central y estas pequeñas cerdas que sobresalen para frenar su caída. Tomamos una proyección 2D de eso para crear el diseño base para nuestras estructuras ‘, dice el autor principal Vikram Iyer, profesor asistente de la UW en la Escuela Allen. “A medida que agregamos peso, nuestras cerdas comenzaron a doblarse hacia adentro. Agregamos una estructura de anillo para que sea más rígido y ocupe más área para ayudar a reducir la velocidad.’
Un dispositivo lo más ligero posible
El siguiente paso fue hacer que el dispositivo fuera lo más ligero posible. Para lograr esto, los investigadores utilizaron paneles solares en lugar de una batería pesada para alimentar la electrónica. La ventaja de usar energía solar significa que el sensor no se quedará sin batería de repente, sin embargo, la desventaja es que sin batería, el sistema no puede almacenar una carga. Para solucionar este problema, el equipo incorporó un condensador, lo que permite que el sensor almacene algo de carga durante la noche y siga funcionando una vez que se pone el sol.
Entonces tenemos este pequeño circuito que medirá cuánta energía hemos almacenado y, una vez que salga el sol y entre más energía, activará el resto del sistema para que se encienda porque detecta que está por encima de cierto umbral’, continúa Iyer.
Otra desventaja de este sistema es que la electrónica se dispersará por la naturaleza. Por lo tanto, los investigadores están estudiando actualmente cómo hacer que estos dispositivos sean más biodegradables.
«Este es solo el primer paso, por eso es tan emocionante», dice Iyer. Hay muchas otras direcciones que podemos tomar ahora, como desarrollar implementaciones a mayor escala, crear dispositivos que puedan cambiar de forma a medida que caen, o incluso agregar más movilidad para que los dispositivos puedan moverse una vez que estén en el suelo para acercarnos a un área que nos interese.
Compartir datos a una distancia de hasta 60 metros.
Una vez desplegados, los sensores alimentados por energía solar pueden contener al menos cuatro sensores y pueden compartir datos de sensores a una distancia de hasta 60 metros. Para medir qué tan lejos viajarían los dispositivos con el viento, los investigadores los dejaron caer desde diferentes alturas, ya sea a mano o con un dron en el campus. Un truco para extender los dispositivos desde un solo punto de caída, dijeron los investigadores, es variar ligeramente sus formas para que la brisa los lleve de manera diferente.
«Esto es una imitación de la biología, donde la variación es en realidad una característica, en lugar de un error», comenta el coautor Thomas Daniel, profesor de biología de la Universidad de Washington. «Las plantas no pueden garantizar que el lugar donde crecieron este año vaya a ser bueno el próximo año, por lo que tienen algunas semillas que pueden viajar más lejos para cubrir sus apuestas».
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