Sensores para que se los lleve el viento

Los sensores inalámbricos pueden vigilar cómo varían la temperatura, la humedad u otras condiciones ambientales en grandes extensiones de terreno, como campos agrícolas o bosques. Estos dispositivos podrían aportar información única para diversas aplicaciones, como la agricultura digital y la monitorización del cambio climático. Sin embargo, uno de los problemas que han venido limitando su uso es que en la actualidad colocar físicamente cientos de sensores convencionales en una gran superficie lleva mucho tiempo y es caro.

Inspirándose en el modo en que las plantas conocidas popularmente como dientes de león utilizan el viento para distribuir sus semillas, el equipo de Shyam Gollakota, de la Universidad de Washington en la ciudad estadounidense de Seattle, ha creado un diminuto portador de sensores. Este dispositivo portador está diseñado para ser arrastrado fácilmente por el viento mientras cae hacia el suelo. Es unas 30 veces más pesado que una semilla de diente de león, pero puede desplazarse hasta 100 metros de distancia desde el lugar en el que es soltado por un dron. Para este desplazamiento basta con que sople una brisa moderada.

Una vez en el suelo, el dispositivo, que puede albergar al menos cuatro sensores, utiliza paneles solares para alimentar su electrónica de a bordo y puede comunicar los datos de los sensores hasta 60 metros de distancia.

Las pruebas realizadas hasta ahora sugieren que se podría utilizar un dron para liberar miles de estos dispositivos en un solo vuelo. Todos ellos serían transportados por el viento de forma un poco diferente, y básicamente esto significa que basta un vuelo para esparcir lo suficiente los sensores y crear una red de un millar de dispositivos.

Tal como subraya Gollakota, esto marcaría un antes y un después en la labor de colocar sensores. El uso de sensores convencionales y su colocación mediante el método manual tradicional exigiría un trabajo de días en vez del de minutos que requiere el nuevo sistema.

Sensores del nuevo tipo, que pueden ser arrastrados fácilmente por el viento. (Foto: Mark Stone / University of Washington)

Como sistema de suministro energético con el que alimentar la electrónica del dispositivo, el equipo de investigación y desarrollo instaló en él paneles solares en vez de una pesada batería. De este modo, consiguió mantener bajo el peso del dispositivo.

En las pruebas, se constató que los ejemplares de este dispositivo aterrizaron con los paneles solares en posición vertical (la idónea) el 95% del tiempo. Su forma y estructura les permiten caer casi siempre con esa postura, como les ocurre a las semillas de diente de león.

El problema de prescindir de batería es que el dispositivo no puede almacenar una carga eléctrica. Eso acarrea que cuando el Sol se pone, los sensores dejan de funcionar. Y solo reanudan su trabajo cuando sale el Sol a la mañana siguiente.

Con el propósito de paliar ese problema, el equipo diseñó la electrónica del sensor para que incluyese un condensador, un componente capaz de mantener almacenada durante la noche algo de carga eléctrica.

Gollakota y sus colegas exponen los detalles técnicos de su diseño en la revista académica Nature, bajo el título “Wind dispersal of battery-free wireless devices”. (Fuente: NCYT de Amazings)