Датчики чувствуют температуру, они измеряют скорость, давление или яркость. Датчики могут оснастить машину всеми видами полезных ощущений. Какую функцию они почти не взяли на себя - это запах. KIT теперь хочет, чтобы этот смысл был доступен для машин, и поэтому разработал «электронный нос». «Камин» электронный нос (Ка rlsruher Ми КРО на себе) должно быть пригодны для использования в повседневном и вынюхивать возможные опасности, такие как тлеющие кабели или испорченной пищу раньше, чем человек.
Недорогой и повседневный датчик запаха
Человеческий нос состоит из примерно десяти миллионов обонятельных клеток, с примерно 400 различными рецепторами запаха. Эти рецепторы воспринимают запахи и генерируют специфическую структуру сигнала. Мозг назначает образец сигнала определенному запаху. «Мы взяли биологический нос за образец для подражания», - говорит доктор. Мартин Соммер, который курирует проект Smelldect в Институте технологий микроструктуры в KIT. «Благодаря нашему электронному носу нановолокна реагируют на сложные газовые смеси, то есть на запахи, а также формируют шаблоны сигналов, которые датчик использует для их распознавания». Целью Smelldect является разработка недорогого датчика массы, подходящего для повседневного использования.
Картинная галерея
Электронный нос всего несколько сантиметров. Он содержит всю операционную электронику, включая технологию оценки газов. «Нос» состоит из сенсорного чипа, на котором оловянные провода из диоксида олова прикреплены ко многим отдельным датчикам. Микросхема рассчитывает конкретные образцы сигналов на основе изменений сопротивления отдельных датчиков. Они зависят от молекул из окружающего воздуха, различны для разных запахов - и, следовательно, характерны и узнаваемы. Если этот шаблон был ранее изучен в чипе, датчик запаха может распознать его в течение нескольких секунд.
Запах не просто запах
Чтобы запустить процесс, исследователи полагаются на светодиод, встроенный в корпус датчика, который облучает нанопроволоки ультрафиолетовым светом. В результате изначально очень высокое электрическое сопротивление диоксида олова уменьшается до такой степени, что изменения в нем, вызванные молекулами, ответственными за запах и осажденными на поверхности диоксида олова, можно определить в первую очередь. «Если датчик обнаруживает запах, сопротивление падает еще больше. Если запах исчезает, исходные условия с соответствующим высоким электрическим сопротивлением восстанавливаются, так что «нос» готов к дальнейшим измерениям запаха », - говорит Соммер.
СОВЕТ КНИГИ Книга «Промышленные датчики» описывает разработку и практическое применение наиболее важных датчиков. Благодаря прикладному анализу ошибок измерительных систем, датчиков и сенсорных систем, каждый из которых дополнен множеством подробных, полностью рассчитанных примеров применения, книга подходит не только для студентов, но и для инженеров и техников из различных дисциплин.
Чип датчика может учить множество различных запахов и поэтому должен быть универсальным: например, в домашних условиях для контроля воздуха в помещении или в качестве пожарного извещателя; при покупках посмотреть, как свежая рыба или мясо; в конечном контроле качества, например, меда или в качестве носа для робота. «Сложность в том, что запах - это не тот же запах. Например, роза на солнце пахнет иначе, чем под дождем », - говорит физик. «Вот почему мы в настоящее время обучаем электронный нос для определенных целей, но они могут быть выбраны универсально».
Недорогой датчик для многих областей применения
Ученые из KIT хотят разработать как можно более дешевый датчик, чтобы сделать его пригодным для массового использования. «В будущем, например, вы можете установить электронный носик во всех электрических устройствах, чтобы предотвратить возгорание кабеля. Или мы оснащаем смартфоны этим. У каждого при покупках будет свой, очень чувствительный электронный нос », - говорит Соммер.
Партнеры проекта JVI-Elektronik и Fire Eater поддерживают KIT в промышленном производстве и продажах. Оба разработали интеллектуальный пожарный извещатель на основе электронного носа вместе с KIT в рамках проекта ЕС «Smoke Sense» в 2015 году. Он обнаруживает тлеющие и горючие газы и предлагает надежный анализ того, какой это горящий материал.