قبل أيام قليلة , كشفت لجنة الابتكار العلمي والتكنولوجي في شنتشن عن المحتوى ذي الصلة " للخطة الخمسية الرابعة عشرة للابتكار العلمي والتكنولوجي لشينزن " . توضح الخطة الاتجاه الرئيسي لـ " 20 + 8 " التكنولوجيا , التي هي , لإجراء البحوث التكنولوجية حول سبع صناعات ناشئة استراتيجية في شنتشن , 20 مجموعة صناعية وثماني صناعات مستقبلية . من بينها , سبع صناعات ناشئة استراتيجية مذكورة الحاجة إلى إجراء بحث تقني في مجال أجهزة الاستشعار الجديدة .

مقتطف من " خطة شنتشن الخمسية الرابعة عشرة للابتكار العلمي والتكنولوجي "

كجزء مهم من إنترنت الأشياء , تحتاج المستشعرات إلى الحصول على البيانات بدقة . فهي تشبه " طرف العصب " للمنتج , الذي يستشعر المحفزات من العالم الخارجي ويراقب التغيرات في المعلمات . لقد جلب المستشعر الذكي وظائف أكثر تنوعًا واكتسب مساحة أكبر للتطوير . وفقًا لتقرير حديث لأبحاث السوق المتحالفة , سينمو سوق أجهزة الاستشعار الذكية العالمية بمعدل نمو سنوي مركب (CAGR) من 18 . 6٪ بحلول عام 2027 (من 2020 فصاعدًا) , أو . 65 مليارًا .

الإنترنت السلبي للأشياء الذي ظهر في السنوات الأخيرة وضع أيضًا متطلبات أعلى لأجهزة الاستشعار .

iot السلبي , الذي هو في الأساس عقد نهائية سلبية , ليس لها أسلاك طاقة , ولا بطاريات مدمجة , وبدلاً من ذلك تستمد الطاقة من البيئة . من أجل تحقيق " سلبي " , تم طرح نهاية المنبع , والتي أدت أيضًا إلى ظهور أجهزة استشعار سلبية .

ما هو المستشعر السلبي؟

يُعرف المستشعر السلبي أيضًا باسم مستشعر تحويل الطاقة . مثل إنترنت الأشياء , لا يتطلب مصدر طاقة خارجي , أي , إنه مستشعر لا يتطلب مصدر طاقة خارجي , و يمكن أيضًا الحصول على الطاقة من مصادر خارجية .

نعلم جميعًا أنه يمكن تقسيم المستشعرات إلى مستشعرات تعمل باللمس , مستشعرات الصورة , مستشعرات درجة الحرارة , مستشعرات الحركة , مستشعرات الموضع , مستشعرات الغاز , مستشعرات الضوء ومستشعرات الضغط وفقًا للكميات المادية المحسوسة واكتشافها . لأجهزة الاستشعار المنفعلة , الطاقة الضوئية , الإشعاع الكهرومغناطيسي , درجة الحرارة , طاقة الحركة البشرية , مصادر الاهتزاز , إلخ . التي اكتشفها المستشعر كلها مصادر طاقة محتملة .

من المفهوم أن المستشعرات المنفعلة يمكن تقسيمها أساسًا إلى الفئات الثلاث التالية: أجهزة الاستشعار المنفعلة للألياف الضوئية , أجهزة الاستشعار المنفعلة للموجة الصوتية السطحية وأجهزة الاستشعار المنفعلة القائمة على مواد الطاقة .

1 . جهاز استشعار سلبي للألياف الضوئية

مستشعر الألياف الضوئية هو نوع من أجهزة الاستشعار يعتمد على بعض خصائص الألياف الضوئية التي تم تطويرها في منتصف السبعينيات . وهو جهاز يحول الحالة المقاسة إلى إشارة بصرية قابلة للقياس . ويتكون من مصدر ضوء , عنصر حساس , كاشف ضوئي , دائرة تكييف إشارة وألياف بصرية .

تتمتع مستشعرات الألياف الضوئية بخصائص الحساسية العالية , التداخل الكهرومغناطيسي القوي المضاد , العزل الكهربائي الجيد , التكيف البيئي القوي , القياس لمسافات طويلة , واستهلاك الطاقة المنخفض , وتطبيقاتها في أصبحت إنترنت الأشياء أكثر نضجًا . على سبيل المثال , ميكروفون الألياف الضوئية عبارة عن مستشعر صوتي يستخدم الألياف الضوئية كعنصر حساس , بالإضافة إلى مستشعر درجة حرارة الألياف البصرية .

2 . جهاز استشعار الموجة السلبية السطحية الصوتية

مستشعر الموجة الصوتية السطحية (SAW) هو مستشعر يستخدم جهاز الموجات الصوتية السطحية كعنصر استشعار , ويعكس المعلومات المقاسة من خلال التغيير في سرعة أو تردد الموجة الصوتية السطحية في جهاز الموجة الصوتية السطحية , وتحويله إلى مستشعر بإخراج إشارة كهربائية . وهو نوع مستشعر معقد يتضمن نطاقًا واسعًا من المستشعرات . ويشمل بشكل أساسي مستشعر ضغط الموجة الصوتية السطحية , مستشعر درجة حرارة الموجة الصوتية السطحية , سطح صوتي مستشعر الجينات البيولوجي الموجي , مستشعر الغاز الكيميائي الموجي الصوتي السطحي ومستشعر ذكي وأنواع أخرى .

بالإضافة إلى خصائص الحساسية العالية , قياس المسافات الطويلة , والاستهلاك المنخفض للطاقة لأجهزة الاستشعار المنفعلة للألياف الضوئية , تستخدم المستشعرات المنفعلة للموجة الصوتية السطحية تغييرات تردد الاهتزاز للتنبؤ بالتغيرات في سرعة الانتشار , وبالتالي يمكن أن يكون قياس التغيرات في كميات الكشف الخارجية فعالًا للغاية . دقيقًا , في نفس الوقت , حجمه الصغير , وخفة وزنه واستهلاكه المنخفض للطاقة يسمحان له بالحصول على خصائص حرارية وميكانيكية جيدة , و تخلق أيضًا حقبة جديدة من أجهزة الاستشعار اللاسلكية , الصغيرة . وهي مستخدمة على نطاق واسع في المحطات الفرعية , القطارات , الفضاء والمجالات الأخرى .

3 . أجهزة استشعار سلبية تعتمد على مواد الطاقة

أجهزة الاستشعار المنفعلة القائمة على مواد الطاقة , كما يوحي الاسم , تستخدم مصادر الطاقة الشائعة في الحياة لتحويل الطاقة الكهربائية , مثل الطاقة الضوئية , الطاقة الحرارية , الطاقة الميكانيكية , إلخ . تتمتع المستشعرات المنفعلة القائمة على مواد الطاقة بمزايا نطاق التردد العريض , القدرة القوية على مقاومة التداخل , الحد الأدنى من التشويش على الكائن المقاس , والحساسية العالية . وتستخدم على نطاق واسع في مجالات القياس الكهرومغناطيسية مثل الجهد , البرق , شدة المجال في مناطق الإشعاع القوية , وأفران الميكروويف عالية الطاقة . .

الجمع بين أجهزة الاستشعار السلبية والتقنيات الأخرى

في مجال إنترنت الأشياء , أصبح تطبيق المستشعرات المنفعلة أكثر شمولاً , كما ظهرت أنواع مختلفة من المستشعرات المنفعلة واحدة تلو الأخرى . على سبيل المثال , المستشعرات المدمجة مع التقنيات اللاسلكية مثل NFC , RFID , وحتى wifi , bluetooth , UWB , و 5G ولدت .

في الوضع السلبي , يسحب المستشعر الطاقة من إشارات الراديو في البيئة من خلال هوائي , ويتم تخزين بيانات المستشعر في ذاكرة غير متطايرة , يتم الاحتفاظ بها عند عدم توفير طاقة .

هناك أيضًا مستشعرات شد النسيج السلبي اللاسلكية على أساس تكنولوجيا rfid , التي تجمع بين تقنية RFID والمواد النسيجية لتشكيل أجهزة ذات وظائف استشعار الضغط . تستخدم مستشعرات إجهاد النسيج RFID طرق الاتصال والتحريض الخاصة بالتردد فوق العالي السلبي علامة RFID التكنولوجيا , بالاعتماد على الكهرومغناطيسية يمكنها العمل , لديها إمكانية التصغير والمرونة , وتصبح خيارًا محتملاً للأجهزة القابلة للارتداء .

نهاية

iot السلبي هو اتجاه التطوير المستقبلي لـ iot . كجزء من iot السلبي , لم تعد متطلبات أجهزة الاستشعار مقصورة على استهلاك الطاقة المصغر ومنخفض . سيكون أيضًا اتجاه تطوير جدير بالتنمية العميقة . مع النضج المستمر والابتكار لتقنية المستشعر السلبي , ، سيكون تطبيق تكنولوجيا المستشعرات السلبية أكثر شمولاً .

المراجع:

الشبكة الذكية: " تقدم البحث والتطبيق لأجهزة الاستشعار المنفعلة "

مجلة الحرير: " تقدم البحث في مستشعر إجهاد النسيج السلبي اللاسلكي القائم على تقنية RFID "