В перспективе устройство сможет обеспечить себя энергией и беспроводной связью с помощью радиоволн
Инженеры Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» разработали прототип энергонезависимого высокопрочного датчика для систем навигации, сообщили в пресс-службе вуза.
Как рассказали разработчики, сейчас в электронике активно используются навигационные датчики МЭМС (микроэлектромеханические системы). Они мало потребляют энергии, дёшево стоят, компактны и достаточно легки, а также обладают точностью измерений навигационных параметров. Такие датчики отлично подходят для навигации гаджетов, многих видов пилотного и беспилотного транспорта и различных систем автоматизации. Однако недостатки у этих устройств тоже есть. Это в первую очередь хрупкость и недостаточная надёжность для оборудования, работающего в условиях больших физических перегрузок.
«Для работы в столь сложных условиях мы разработали прототип нового класса датчиков для систем навигации. Благодаря тому, что в конструкции устройства заложены отличные от МЭМС-датчиков принципы, такие датчики смогут выдерживать гораздо более высокие нагрузки. При этом компактность, точность работы и малый вес сохранятся», – рассказал заведующий кафедрой прикладной механики и инженерной графики, доцент кафедры лазерных измерительных и навигационных систем СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Александр Кукаев.
Высокая прочность, непростые условия и относительная доступность
Созданный в ЛЭТИ навигационный датчик обеспечивает превращение электрического сигнала в механические колебания и обратно. Как это происходит? Электрический ток поступает на пьезоэлектрическую пластину, её поверхность начинает колебаться и становится очень чувствительной к таким внешним изменениям, как температура, давление, ускорение и другим параметрам. Характеристики колебаний пьезоэлектрика меняются, и когда происходит обратное преобразование акустических волн в электричество, параметры тока отличаются от первоначального сигнала. Датчик регистрирует эти изменения. В результате можно точно определить ориентацию любого движущегося объекта с подобным устройством.
Работать в сложных условиях разработанный датчик может за счёт того, что в его конструкции нет подвижных частей. А пьезоэлектрические материалы являются относительно недорогими и достаточно прочными.
Аспирант кафедры ЛИНС СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Мария Сорвина добавила, что учёные планируют сделать устройство полностью автономным благодаря установке на датчике специальной миниатюрной антенны.
«С её помощью мы сможем одновременно обеспечивать и беспроводную связь, и энергоснабжение. В перспективе эти устройства станут новым типом компактных навигационных датчиков для широкого круга технических систем, которые работают в условиях больших физических нагрузок».