Если принято, устройство увеличит безопасность, улучшить эксплутационные качества транспортного средства и уменьшить расход топлива. Группа надеется, что датчик изнашивания шины будет первым из многих, которые могли разрушить рынок датчика контроля за шиной и колесом за $2 миллиарда.В сотрудничестве с Усилием Автомобильная проектная группа исследователи Герцога продемонстрировали дизайн, используя металлические углеродные нанотрубки (крошечные цилиндры атомов углерода, просто миллионных из метра в диаметре), который может отследить изменения масштаба миллиметра в глубине шага с 99-процентной точностью.
С двумя ожиданиями патентов исследователи находятся в процессе установления межотраслевого сотрудничества, чтобы принести технологию к шине около Вас.«Со всей технологией и датчиками, которые находятся в сегодняшних автомобилях, довольно сумасшедшее думать, что нет почти никаких данных, собираемых от единственной части транспортного средства, которое на самом деле касается дороги», сказал Аарон Франклин, адъюнкт-профессор электротехники и вычислительной техники в Герцоге. «Наш датчик шага шины – прекрасный брак между технологией высокого уровня и простым решением».В работе, опубликованной 9 июня в Журнале Датчиков IEEE, Франклин и его коллеги излагают в деталях их дизайн датчика.
Технология полагается на хорошо понятую механику того, как электрические поля взаимодействуют с металлическими проводниками. Ядро датчика сформировано, поместив два маленьких, электрически проводящих электрода очень друг близко к другу. Применяя колеблющееся электрическое напряжение к одному и основывая другой, электрическое поле формируется между электродами.В то время как большая часть этого электрического поля проходит непосредственно между этими двумя электродами, некоторые полевые дуги между ними.
Когда материал помещен сверху электродов, он вмешивается в эту так называемую «окаймляющую область». Измеряя это вмешательство через электрический ответ заземленного электрода, возможно определить толщину материала, покрывающего датчик.
В то время как есть предел тому, как толстый материал, который может обнаружить эта установка, более чем достаточно охватить несколько миллиметров шага, найденного в сегодняшних шинах. И с доказательствами резолюции подмиллиметра, технология могла легко сказать водителям, когда пора купить новый набор шин или дать информацию о неравномерном и часто опасном изнашивании шины, соединяя много датчиков в сетке, чтобы покрыть ширину шины.Тесты также доказали, что металлическая петля, включенная в шинах, не разрушает эксплуатацию новых датчиков.«Когда мы передаем эту идею экспертам по промышленности, они говорят друг другу, ‘Почему мы не попробовали это прежде?’» сказал Франклин. «Это кажется настолько очевидным, как только Вы видите его, но это – способ, которым это с самыми хорошими изобретениями».
В то время как датчик мог быть сделан из множества материалов и методов, бумага объясняет, как исследователи оптимизировали работу, исследовав различные переменные от размера датчика и структуры к материалам чернил и основанию. Лучшие результаты были получены, печатая электроды, сделанные из металлических углеродных нанотрубок на гибком фильме полиимида. Помимо обеспечения лучших результатов, металлические углеродные нанотрубки достаточно длительны, чтобы пережить резкую окружающую среду в шине.
Датчики могут быть напечатаны на большинстве что-либо, используя струйный принтер аэрозоля – даже на внутренней части самих шин. И, в то время как еще не бесспорно, что прямая печать будет лучшим производственным подходом, независимо от того, что подход в конечном счете используется, Франклин сказал, что датчики должны стоить далеко меньше чем пенса за штуку, как только они делаются в количестве.Группа Франклина также хочет исследовать другие автомобильные заявления на печатные датчики, такие как слежение за толщиной тормозных колодок или давления воздуха в шинах.
Это согласовывается с ключевой тенденцией в автомобильном секторе к использованию встроенных нанодатчиков.Другие продукты отслеживания шины недавно поступили в продажу. Например, компания шины Pirelli недавно представила систему, чтобы в электронном виде отследить каждую шину – когда это было установлено, сколько миль это пошло, когда это в последний раз обслуживалось, и т.д. – и используйте алгоритм, чтобы оценить его износ.
В то время как не то же самое как активно, физически измеряя шаг шины, это показывает, что рынок там для этого типа информации.Но технология не ограничена автомобилями. «Эта установка могла использоваться с примерно чем-либо, что не является металлическим или слишком толстым», сказал Франклин. «Прямо сейчас мы сосредотачиваемся на шинах, но действительно что-либо, что Вы не должны сокращать обособленно, чтобы определить его толщину, могло быть проверено этой технологией в режиме реального времени».