Inteligentne urządzenia ubieralne, które nie wymagają ładowania baterii
Inteligentne zegarki i trackery treningowe są już powszechnie dostępne, ale rozwój innych urządzeń ubieralnych, które muszą korzystać z danych w czasie rzeczywistym i mogą komunikować się bezprzewodowo, na przykład w opiece zdrowotnej i sporcie, może być ograniczony przez żywotność baterii. „Dostarczanie energii do urządzeń ubieralnych jest przypuszczalnie najpoważniejszym wyzwaniem technologicznym”, wyjaśnia koordynator projektu Smart2Go Matthias Fahland, kierownik działu w Instytucie im. Fraunhofera ds. elektroniki organicznej, wiązki elektronów i technologii plazmowej w Dreźnie, w Niemczech. Autonomiczna platforma dostarczająca energię eliminuje potrzebę ładowania. „W ramach projektu opracowano moduł magazynowania energii – będący w zasadzie baterią litowo-jonową – mający formę zginanego, lekkiego i ultracienkiego paska, który może dostosować się do kształtu i wymagań produktu ubieralnego”, mówi. Jest on połączony z urządzeniem zbierającym energię i magazynującymi energię superkondensatorami poprzez specjalne interfejsy, złącza i czujniki, w tym czujniki piezoelektryczne, które mierzą zmiany ciśnienia, przyspieszenia i temperatury, czy czujniki i technologie świetlne. „Zawiera również jednostkę komunikacyjną, dzięki czemu klient może monitorować nie tylko przepływ energii, ale również wszelkie dane podłączone do aplikacji”, dodaje uczony.
Przetestowane zastosowania
Platforma została przetestowana wraz z dwoma różnymi produktami opracowywanymi przez partnerów konsorcjum. Znalazła się wśród nich czuła na nacisk inteligentna narta, która rejestruje krzywiznę i ugięcie nart podczas poruszania się po śniegu, wykorzystując czujniki i inne metody pomiaru zmian. Rozwiązanie to pozwala na uzyskanie informacji o efektywności i jakości skrętów oraz ma potencjał w zakresie dostarczania informacji zwrotnych w czasie rzeczywistym dotyczących dopasowania nart i analizy urazów. Testowano również inteligentną kamizelkę ochronną, która wykorzystuje oświetlenie i inne technologie do użytku w ekstremalnych środowiskach, w tym w ekstremalnym zimnie, śniegu i deszczu, oraz inteligentny plecak do przenoszenia sprzętu elektronicznego, który integruje ogniwa słoneczne na górze i okablowanie wewnątrz plecaka. Do innych potencjalnych zastosowań należą inteligentne urządzenia medyczne, takie jak te opracowane w ramach finansowanych przez UE projektów WEARPLEX i SocketSense, śledzenie dzikich zwierząt przez cały okres ich życia, inteligentne etykiety na opakowaniach oraz aktywne części maszyn wykrywające usterki w czasie rzeczywistym.
Elastyczna, a zarazem ustandaryzowana platforma do różnych zastosowań
Jak wyjaśnia Fahland, szczególną cechą platformy jest standaryzacja interfejsów, dzięki czemu można ją dostosować do różnych zastosowań i produktów. Została ona świadomie zaprojektowana w taki sposób, aby niektóre elementy mogły być łatwo zastąpione w celu obsługi produktów niszowych lub nowych koncepcji w rozwoju, które mają ograniczoną wielkość rynku, ale potrzebują zrównoważonego i skutecznego zaopatrzenia w energię z mobilnego źródła. Było to jednak także poważne wyzwanie. „Nakład pracy technicznej, aby wprowadzić ten adaptacyjny akumulator do nowych, zupełnie innych zastosowań, był bardzo duży”, tłumaczy Fahland. Zaznacza, że bateria paskowa nie tylko musi dostosować się do każdego kształtu i różnych przewodów, złączy i układów, ale także musi być dokładnie przetestowana w każdym zastosowaniu, aby zadbać o ich niezawodność.
Technologie pozyskiwania energii
Można również zmienić rodzaj urządzenia do pozyskiwania energii lub źródła zasilania bateryjnego, co dodatkowo zwiększa zmienność platformy. W projekcie wykorzystano zaawansowane urządzenie do pozyskiwania energii z organicznymi ogniwami fotowoltaicznymi (OPV), wykonane przez jednego z członków konsorcjum, który był już uznanym producentem i był w stanie poprawić wydajność ogniw słonecznych w trakcie projektu, jak również produkować różne kształty ogniw. Drugim źródłem energii, znajdującym się na wcześniejszym etapie prac, było urządzenie termoelektryczne wykorzystujące ciepło ciała do zasilania urządzeń niskonapięciowych, takich jak czujniki i monitory temperatury wbudowane w odzież i sprzęt. „Na początku projektu poziom gotowości technicznej urządzenia był niższy. Partnerowi udało się jednak połączyć w pełni elastyczny moduł z platformą”, mówi Fahland.
Słowa kluczowe
Smart2Go, trackery treningowe, urządzenia ubieralne, energia, bateria, żywotność baterii, urządzenie do zbierania energii, narty, WEARPLEX, OPV, fotowoltaika, energia, ogniwa słoneczne, czujniki piezoelektryczne
