В Мичиганском университете разработана сенсорная система объемом 9 мм3, питающаяся от солнечной батареи. Получая энергию из окружающей среды, эта система может функционировать практически вечно. Системный процессор, солнечные элементы и батарея вписываются в габариты 2.5×3.5×1 мм. Это в 1000 раз меньше, чем аналогичные устройства, используемые в настоящее время.
Эту систему можно использовать в новых биомедицинских имплантатах, в устройствах мониторинга состояния зданий, мостов и других сооружений. Новая разработка значительно повысит эффективность и стоимость существующих сетей датчиков контроля окружающей среды, разработанных для регистрации движения или качества воды и воздуха.
Наряду с процессором ARM Cortex-M3 система содержит микроконтроллер коммерческого класса, который в спящем режиме расходует энергии в 2000 раз меньше, чем его лучшие на сегодняшний день аналоги.
Инженеры полагают, что успешное использование наиболее популярного 32 разрядного ARM процессора является важным шагом вперед для коммерческого применения этой технологии.
При выполнении измерений датчик включается на короткое время каждые несколько минут, но большую часть времени находится в режиме ожидания. Поэтому среднее потребление энергии не превышает 1 нВт.
Метод управления питанием системы является ключевым новшеством проекта, считают его разработчики. Для работы процессора требуется напряжение около половины вольта. Внутренняя тонкопленочная батарея Cymbet выдает напряжение порядка 4 В, которое должно понижаться для обеспечения наиболее эффективного функционирования системы.
При традиционном подходе, схема преобразования потребляла бы энергии во много раз больше, чем сам процессор. Инженерам университета удалось значительно повысить эффективность преобразователя путем снижения частоты его синхронизации в те периоды, когда нагрузка процессора мала.
Совместно с врачами разработчики работают над возможными применениями их системы в медицине. Система может обеспечить более щадящий способ мониторинга изменения внутриглазного давления, внутричерепного давления, и давления в опухолях при глаукоме, раковых заболеваниях, при травмах головы. Инженеры говорят, что энергию для своей работы датчик в теле пациента сможет получать за счет тепла и движения ничуть не хуже, чем от света.
