09.03.2022

Разработка аспиранта кафедры электронных приборов и устройств СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Романа Ли позволит увеличить длительность автономной работы систем мониторинга внешней среды до пяти лет.

Основной проблемой современных универсальных промышленных систем мониторинга параметров внешней среды, таких как температура и влажность воздуха, является малая длительность работы от аккумуляторной батареи. В связи с этим возникает необходимость в замене источников питания, а в некоторых случаях и датчиков целиком. Это приводит к увеличению стоимости обслуживания системы, особенно в промышленных условиях с необходимостью в наличии большого числа датчиков.

Снизить расходы, связанные с периодической заменой аккумуляторной батареи или самого датчика в беспроводных сенсорных устройствах, за счет увеличения длительности автономной работы и увеличить время работы устройства до пяти лет призван проект аспиранта кафедры электронных приборов и устройств (ЭПУ) СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Романа Ли «Разработка беспроводных датчиков с увеличенной длительностью автономной работы и системы мониторинга параметров на их основе». Работа молодого ученого была отмечена на конкурсе грантов студентов вузов, расположенных на территории Санкт-Петербурга, аспирантов вузов, отраслевых и академических институтов, расположенных на территории Санкт-Петербурга.

«Научная новизна разрабатываемой беспроводной системы мониторинга заключается в идее увеличения длительности автономной работы за счет обеспечения питания системы и осуществления подзарядки аккумуляторной батареи с помощью системы сбора энергии радиоволн дециметрового диапазона, получающей энергию от генератора незатухающих гармонических колебаний», – отметил автор проекта.

Разрабатываемое Романом решение представляет собой две соединенные платы размером 50х50 миллиметров. Первая собирает данные с датчиков температуры и влажности для последующей беспроводной передачи этих данных в приемное устройство. «Питание этой платы как раз и осуществляется от аккумулятора. В плате реализована модульная архитектура, позволяющая подключать систему сбора энергии для подзарядки и различные первичные преобразователи, датчики», – комментирует разработчик. Вторая плата является стационарной – питается от персонального компьютера и осуществляет прием, обработку данных с первой платы и передачу этих данных в персональный компьютер. На данный момент широко используемых в промышленности прямых аналогов не существует.

По словам Романа, длительность автономной работы системы мониторинга параметров разрабатываемых датчиков будет увеличена за счет возможности подключения модуля системы сбора энергии, состоящего из антенны, выпрямителя и DC-DC преобразователя – устройства, применяющегося для изменения выходного напряжения как в большую, так и в меньшую сторону, относительно напряжения на входе. Для повышения эффективности системы сбора энергии также будут оптимизированы алгоритмы работы устройства для максимального снижения потребляемой мощности.

«Основная сфера применения разрабатываемого устройства – создание температурных карт в складских помещениях промышленных предприятий, использующих более 100 датчиков. Принцип системы сбора энергии электромагнитных волн может быть адаптирован для любого устройства, автономная работа которого обеспечивается за счет аккумулятора», – поясняет Роман Ли.

Проект реализуется на базе лаборатории кафедры ЭПУ и научно-исследовательского конструкторско-технологического института биотехнических систем (НИКТИ БТС).