Ny vindhastighedssensor bruger minimal strøm til avanceret vejrsporing

Forskere har afsløret et banebrydende vindvågningsanemometer (B-WA), der anvender en triboelektrisk nanogenerator med rullelejer (RB-TENG), der giver en ny strategi for miljøovervågning med lavt energiforbrug. B-WA's evne til at fungere autonomt og effektivt under varierende vindforhold markerer et væsentligt fremskridt inden for bæredygtig miljøovervågning.

Vindmålere er afgørende værktøjer til indsamling af meteorologiske data, afgørende for nøjagtig vejrudsigt og miljøovervågning. Traditionelle vindmålere står ofte over for udfordringer relateret til høje vedligeholdelses- og driftsomkostninger, primært på grund af deres høje stille strømforbrug og afhængighed af batteristrøm. Disse udfordringer er særligt akutte på fjerntliggende steder, hvor det er vanskeligt og dyrt at udskifte batterier eller reparere udstyr.

Introduktionen af ​​selvvækkende vindmålere med lav effekt kan transformere miljøovervågning ved at muliggøre længere implementeringsperioder, reducere hyppigheden af ​​vedligeholdelse og øge pålideligheden af ​​dataindsamling i disse kritiske, men svært tilgængelige områder.

En ny undersøgelse offentliggjort i Microsystems &Nanoengineering af et hold fra Beijing Institute of Nanoenergy and Nanosystems beskriver et Breeze Wake-up Anemometer (B-WA), der er designet til dramatisk at forbedre fjernvejsovervågningsmuligheder.

Den nyudviklede B-WA integrerer følgende nøglekomponenter:to triboelektriske nanogeneratorer med rullelejer (RB-TENG'er), et selvvækkende modul (SWM) og et signalbehandlingsmodul (SPM). B-WA kan forblive i en næsten-nul hviletilstand, indtil den aktiveres af vindhastigheder på over 2 m/s. RB-TENG er konstrueret til at generere strøm fra bevægelsen af ​​rullelejer, som er udnyttet til at vække enheden fra dens laveffekttilstand.

Ved aktivering kan SWM vække hele systemet inden for kun 0,96 sekunder, hvilket muliggør vindhastighedsmåling i realtid. Sideløbende behandler SPM frekvensen af ​​de signaler, der genereres af RB-TENG, for nøjagtigt at overvåge vindhastigheden med en følsomhed på 9,45 Hz/(m/s), hvilket sikrer præcis og pålidelig dataindsamling.

Prof. Chi Zhang, projektets ledende videnskabsmand, udtalte:"Denne enhed flytter ikke kun grænserne for nanoteknologi, men tilbyder også en bæredygtig løsning på globale vejrovervågningsudfordringer. Dens lave energibehov og høje følsomhed er afgørende for fremtidens miljøfølelse ."

Denne teknologi er afgørende for områder som landbrugsplanlægning og naturkatastrofeforebyggelse, hvor nøjagtige og rettidige vejrinformationer kan påvirke beslutningstagning og driftssikkerhed markant. B-WA's robuste design med lav vedligeholdelse gør den ideel til integration i Internet of Things (IoT) netværk, hvilket forbedrer distribueret miljøovervågning på tværs af forskellige sektorer.

Flere oplysninger: Xianpeng Fu et al., Et næsten-nul hvilende power breeze wake-up anemometer baseret på en triboelektrisk nanogenerator med rullelejer, Microsystems &Nanoengineering (2024). DOI:10.1038/s41378-024-00676-7

Journaloplysninger: Mikrosystemer og nanoteknik

Leveret af Chinese Academy of Sciences