الرئيسية - المساحة الإخبارية - شريحة حساسة تعمل بدون بطارية، من أجل تطبيقات انترنت الأشياء

شريحة حساسة تعمل بدون بطارية، من أجل تطبيقات انترنت الأشياء


قد تكون وجهات النظر المتعلقة بتقنية “انترنت الأشياء Internet of Things” ذات طابع سلبي، فهذه التقنية الجديدة ستسمح بأن يتم مراقبتنا من قبل منازلنا وأماكن عملنا، وستعمل هذه “الأشياء” المتصلة بالانترنت طوال الوقت على تلبية احتياجاتنا دون تعليمات. ولكن، ومن أجل أن يكون وجود هذه الحساسات الصغيرة حولنا ممكناً، سيتوجب علينا تبديل الأجهزة التي تحتاج الطاقة بأجهزة تتصف باعتمادها على ذاتها، هذا يعني أنه يتوجب على هذه الأجهزة أن تؤمن الطاقة الكهربائية اللازمة لعملها بدون الحاجة للجوء لمصادر الطاقة الكهربائية التقليدية مثل البطاريات والمقابس الكهربائية.

الآن، فإن نوعاً جديداً من تصاميم الرقائق التي تتطلب طاقةً هائلة في الصغر (Ultra-low-power microchips) قد تجعل من ذلك أمراً ممكناً. 

بشكل اعتيادي، فإن الترانزيستور في الدارة إما أن يكون بحالة عمل “on”، حيث يعبر فيه تيار كهربائي، أو أن يكون بحالة وقف عمل “off”، حيث لا يعبر فيه تيار كهربائي، وهذا الأمر يعتمد على الجهد الكهربائي المطبق على بوابة الترانزستور، فيما إذا كان أعلى أو أخفض من عتبة مُعينة. بالواقع، يتسرب كمية قليلة من التيار إلى معظم الترانزيستوارات حتى عندما يكونوا بحالة وقف العمل “off”. ولبعض المهام، يُمكن تصميم شرائح للاستفادة من هذه الظاهرة واستخدام هذا التيار، وذلك بالتقليل من حاجتهم للتحول إلى حالةٍ أخرى تتطلب طاقة أكبر، أي الحالة التي يكون فيها الترانزستور يعمل “on”.

تُطَور شركة ناشئة تدعى PsiKick، التي تقع في ولاية Virginia رُقاقةً كهذه لتتحسس بمهام بسيطة. تستهلك هذه الرقاقة بين 1% و 0.1% من طاقة الشرائح المتواجدة في السوق، وذلك حسب التطبيق، يقول David Wentzloff، أحد الشركاء المؤسسين لشركة PsiKick.

تخرّج Wentzloff والشريك المؤسس Benton Calhoun سويةً من مخبر كفاءة الطاقة في الدارت والأنظمة في معهد ماساتشوستس للتقانة MIT، وأصبح كلٍّ منهما مُدرّساً في جامعة ميتشيغان وجامعة فيرجينيا. على الرغم من ذلك، فقد أكملوا تعاونهم، وخُطة شركتهم الناشئة أن تبيع أولى شرائحها في عام 2015.

Wentzloff و Calhoun ليسا الوحيدين الذين يقومون بتطوير الرقاقات ذات العتبة الدنيا (Sub-threshold microchips). يبحث آخرون في هذا الموضوع و منها ARM Holdings، شركة الرقاقات البريطانية التي تقوم بتنفيذ تصاميم للعديد من مُعالجات الهواتف، وكذلك الأمر بالنسبة لمركز IMEC، وهو مركز بحثي بمجال الالكترونيات الصغرية Microelectronics يقع في بلجيكا.

إن حاجة شريحة PsiKick لطاقةٍ صغيرة جداً يعني أن الشريحة يمكنها العمل بكمياتٍ قليلة جداً من الطاقة، بحيث يمكن تجميع هذه الطاقة من أي مكان دون استخدام بطارية. اختبر Wentzloff و Calhoun تصاميم شرائحهم في جهاز تخطيط القلب القابل للارتداء و الذي يعمل كلياً على حرارة الجسم. بفضل تقنيات الحفاظ على الطاقة استهلك الجهاز 0.1% من الطاقة التي يستهلكها الجهاز العادي، وذلك كما يقول Wentzloff.

في المستقبل، قد تأتي الطاقة من ألواح شمسية صغيرة، أو من هوائي يجمع طاقة الأمواج الراديوية المُحيطة، أو مادة كهروحرارية Thermoelectric Material تمتص حرارة الجسم، أو من أجهزة كهروضغطية Piezoelectric التي تجمع الطاقة من الحركة.

Luis Ceze، مساعد بروفيسور في علوم الحاسوب والهندسة في جامعة واشنطن، يقول أنه يتابع عمل Wentzloff و Calhoun ويرى أن تلك التقنية واعدة، وهو يقول :” إذا كان بالإمكان تصميم الأجهزة التي تعمل من خلال حصد الطاقة المحيطة بها، فسينفتح أمامك عدد هائل من التطبيقات. إنها تشير إلى اتجاهٍ جديد أظنه مثير جداً.”

المصدر: موقع مجلة MIT Technology Review

عن ماريو رحال

ماريو رحال
مهندس طبي ومدون تقني. مدير موقع عالم الإلكترون.

2 تعليقان

اضف رد

لن يتم نشر البريد الإلكتروني . الحقول المطلوبة مشار لها بـ *

*

هذا الموقع يستخدم Akismet للحدّ من التعليقات المزعجة والغير مرغوبة. تعرّف على كيفية معالجة بيانات تعليقك.

x

‎قد يُعجبك أيضاً

[هواوي ضد العالم] حظر جديد ضد قدرة الشركة على استخدام بطاقات الذواكر SD

لا يبدو أن الوضع سيتحسن بالنسبة لشركة هواوي الصينية فيما يتعلق بقرار حظر التعامل معها ...