Новый датчик замечает приближение объектов по электрическому полю

«Мы разработали новую стратегию 3D-позиционирования движения для электронной кожи, вдохновленную «электрической рыбой»», - сказал Юй Синьгэ из Городского университета Гонконга, глава научной группы. https://www.nature.com/articles/s41467-024-54249-3 с описанием устройства датчиков вышла в журнале Nature.

Один слой датчика выступает передатчиком, генерирующим электрическое поле, превышающее поверхность устройства. Другой служит приемником, распознающим направление и расстояние до объекта. Это позволяет датчику располагать объект в трехмерном пространстве. Слой электродов состоит из биогеля, нанесенного методом печати на обе стороны изолирующего материала из полидиметилсилоксана. Способность получать и передавать электрические сигналы возникает у него благодаря микроканалам.

В итоге получился тонкий, гибкий, мягкий, прозрачный и эластичный датчик, пригодный для применения в любых условиях, где требуется принимать неправильную форму, например, на теле человека.

Когда объект входит в зону действия датчика, электрическое поле вокруг него нарушается, и прибор это замечает. Уровень изменения сигнала указывает на расстояние до цели. Используя многочисленные датчики в массиве, система определяет положение цели в трех измерениях. Опытный образец в состоянии обнаружить объект в воздушной среде на расстоянии до 10 см. В водной среде расстояние увеличивается до 1 м, https://spectrum.ieee.org/electric-field-sensor Spectrum.

Также у датчика имеется отдельный контроллер, подключенный через серебряный или медный провод. Он выполняет несколько функций: переводит устройство в рабочий режим, получает сигналы датчика и преобразует их из аналоговых в цифровые. Затем эти данные поступают в микропроцессор, который рассчитывает положение цели и посылает информацию через Bluetooth на смартфон. Питание обеспечивает литий-ионная батарея с беспроводной индукционной зарядкой. Контроллер менее гибкий и прозрачный, чем сам датчик, но покрыт водонепроницаемой и биосовместимой оболочкой.

Эффективнее всего система детектирует объекты диаметром около 8 мм. В случае объектов менее 4 мм падает точность, а более крупные требуют слишком большого времени отклика. Если объект находится за тканью или листом бумаги, на точность обнаружения это не влияет. Другие материалы могут снижать производительность датчика, равно как электромагнитные помехи и колебания влажности воздуха.

Специалисты Университета Тампере (Финляндия) https://hightech.plus/2024/10/25/sozdan-pervii-v-mire-datchi... первый мягкий тачпад, реагирующий на силу и зону касания без помощи электричества. Его точности хватает, чтобы распознать написанные от руки слова и одновременные прикосновения.