Большинство домашних охранных датчиков для работы требуют химической батарейки или внешнего источника питания, и именно это становится их слабым местом. Если ночью в датчике на окне или двери сядет батарейка, а заменить её некому, устройство может пропустить того самого незваного гостя или нарушить тщательно настроенную систему умного дома. На этом фоне особый интерес вызывают самозапитываемые датчики — например, разработка исследователей Manas Tiwari и Deepak Bharti, построенная вокруг трибоэлектрического эффекта.
Трибоэлектрический эффект — хорошо знакомое явление: при контакте и последующем разделении двух разных материалов на их поверхностях накапливается статический заряд. Обычно его воспринимают как досадную помеху, но в данном случае именно он превращается в источник полезной энергии, который не нужно подзаряжать извне.
Как работает датчик на чесночной шелухе
Сама научная статья, к сожалению, доступна только по платной подписке, однако ключевые детали разобраны в материале IEEE Spectrum. В основе устройства лежит так называемый трибоэлектрический наногенератор (TENG): положительным слоем служит измельчённая чесночная шелуха, а отрицательным — лист полиэтилена (PE). После установки на дверную коробку каждое открывание двери генерирует около 210 В переменного напряжения при токе короткого замыкания в 45 мкА. Двусторонний слой чесночной шелухи поднимает эти показатели до 400 В и 65 мкА.
В собранном виде исследователи использовали вырабатываемый ток для фиксации изменений с помощью отдельного микроконтроллера, запитанного от повербанка, — что, разумеется, пока не решает саму проблему севшего заряда. Тем не менее вырабатываемой энергии в перспективе могло бы хватить на отправку короткого беспроводного пакета на приёмник в другом конце комнаты — примерно как в примере с Bluetooth, только с ещё меньшим энергопотреблением.
Дёшево и неожиданно живуче
Исследователи также сообщают, что датчик сохранил работоспособность после полугода хранения и выдержал 200 циклов нагрузочных испытаний. Для столь дешёвой в изготовлении конструкции это выглядит многообещающим началом.
Подобные решения интересны прежде всего тем, что снимают главную головную боль автономных датчиков — зависимость от источника питания. Устройство, которое само вырабатывает энергию в момент срабатывания, не нуждается в регулярной замене батареек и теоретически способно работать годами без обслуживания, а доступные материалы вроде чесночной шелухи делают такую технологию потенциально очень массовой.
