【手艺分享】仿生学应用之流体力学

日期：2022-04-20 作者：pa旗舰科技创研社返回列表 pa旗舰厅(中国区)官方网站-PlayAce

再谈“黑科技”

关于黑科技，，，，，，，，行内人和行外人的认知是差别的，，，，，，，，而在行内人中，，，，，，，，“懂了”的和“不懂”的人的认知也是差别的，，，，，，，，“懂了”的人以为这只是一种应用，，，，，，，，“不懂”的人会以为这是一种逾越时代的新手艺。。。。。。。。以是，，，，，，，，“黑科技”就是对一些凌驾了现有知识认知能力或已知科手艺力的新型计划和手艺的一种夸奖和认可。。。。。。。。

这些年里，，，，，，，，随着物联网跨行业化的智能演变，，，，，，，，种种知知趣互融会，，，，，，，，火花四溅，，，，，，，，随之而来的就是种种新手艺、新应用或者新思绪的一直突破，，，，，，，，另外也随着半导体行业手艺和工艺的升级换代，，，，，，，，随着数字电子手艺和模拟电子手艺的生长，，，，，，，，种种的不可能也逐渐走向可能。。。。。。。。而在所有的黑科技内里，，，，，，，，仿生学和半导体手艺相团结所带来的黑科技是数目相对较多的一类，，，，，，，，好比种种传感器的应用也可以属于这个领域。。。。。。。。虽然，，，，，，，，传感器应用现在已经属于认知化的手艺，，，，，，，，不属于“黑科技”了。。。。。。。。本文所睁开的内容也是讨论一种仿生学方面的新应用——自由的种子。。。。。。。。

蒲公英种子的神奇

“蒲公英的花瓣落了，，，，，，，，花托上长出了皎洁的绒球。。。。。。。。一阵阵风吹过，，，，，，，，那可爱的绒球就酿成了几十个小下降伞，，，，，，，，在蓝天白云下随风飘扬。。。。。。。。”这是小学语文书内里的一段话，，，，，，，，我信托也有许多人有“一口吻吹散蒲公英”的开心履历，，，，，，，，这只是大自然内里一莳植物撒播种子的要领，，，，，，，，各人知道了原由，，，，，，，，也看到了历程，，，，，，，，可是否有人会去寻思为什么蒲公英的种子可以长时间悬浮到远处而不坠落呢，，，，，，，，只是由于种子轻吗。。。。。。。。

最近看了一个期刊，，，，，，，，有位学校教授基于《自然》杂志上的论文“A separated vortex ring underlies the flight of the dandelion.”研究蒲公英种子的结构模子，，，，，，，，从而模拟蒲公英种子长时间悬浮以疏散到超广规模的能力来实现情形监测的一个低功耗平台。。。。。。。。pa旗舰科技手艺团队，，，，，，，，作为致力于种种智能终端产品的绿色设计团队，，，，，，，，我也特意去学习了此论文，，，，，，，，关于蒲公英种子航行时的神秘“涡旋环”。。。。。。。。

研究者通过一个笔直风洞、镭射激光和一个高速摄像机搭建了一个激光多普勒实验装置，，，，，，，，从而扑捉蒲公英种子在空中航行时的情形，，，，，，，，发明一旦蒲公英种子被风吹离母株后就会自动调解为冠毛和体面平行而种子和地面笔直的状态；；；；；；；当空气穿过冠毛细丝后会在上方形成两个涡旋，，，，，，，，并爆发向上的拖拽力，，，，，，，，从好包管了种子在空中航行时的稳固性和足够的升力，，，，，，，，使得种子可以稳固地飞的更远。。。。。。。。同时研究职员用圆盘来模拟，，，，，，，，在圆盘上面参考蒲公英种子一样留有许多细小间隙，，，，，，，，然后对差别的间隙密度举行视察，，，，，，，，发明蒲公英种子其特有的结构是爆发稳固涡旋的缘故原由，，，，，，，，其间隙度是受到准确调控的，，，，，，，，从而包管更有用地把种子扩散到远处。。。。。。。。

低功耗计划的应用

各人可以发明这个带冠毛的蒲公英种子有两个点，，，，，，，，第一个点是轻盈，，，，，，，，这是向下的重力部分；；；；；；；第二个点是细毛所组成特定间隙结构在空中翱翔时形成的涡旋，，，，，，，，这是向上的拉力部分。。。。。。。。这内里的向下的重力和向上的拉力是一个相对的关系，，，，，，，，以是在智能电子产品应用上也可以从两个偏向来设计，，，，，，，，小而巧或大而有力。。。。。。。。小而巧的设计重点在于超低功耗和情形能量的使用，，，，，，，，而大而有力的设计重点在于结构对力学的极致放大。。。。。。。。本文将着重于小而巧的智能应用设计。。。。。。。。

一、动力泉源

如前文所述，，，，，，，，结构所带来的流体力学部分作为产品在空中悬浮并漂移的动力，，，，，，，，可是这个动力并不可用于智能产品的电子部分的动力泉源。。。。。。。。那么，，，，，，，，什么样的动力泉源是最适合的呢？？？？？

首先，，，，，，，，作为一个移动的智能终端产品，，，，，，，，有线供电一定不是可用的计划。。。。。。。。其次，，，，，，，，通过如异型电池、纽扣电池等电池来举行供电的要领，，，，，，，，在小而巧的计划设计内里，，，，，，，，电池的重量会极洪流平地影响产品设计的规格，，，，，，，，也不适合。。。。。。。。以是最适合的就是绿色能源供电。。。。。。。。

Energy Harvesting

作为绿色能源，，，，，，，，常用的有光能、机械能、温差能、风能、射频能等，，，，，，，，这些都是各人所熟悉的一些情形能，，，，，，，，关于本文所形貌的计划，，，，，，，，光能和射频能是优选，，，，，，，，其中光能的局限在于黑夜里使用，，，，，，，，而作为射频能的局限在于情形中是否有射频源的保存，，，，，，，，以是在室外白天事情的优选光伏能，，，，，，，，而在室内牢靠情形或者室外小规模情形下可以使用射频能。。。。。。。。

二、主平台选择

作为一个智能小终端，，，，，，，，主平台必需要有下面两个能力：一是算力，，，，，，，，可知足平台集成和传感器收罗以及简朴算法等种种需求；；；；；；；二是通讯能力，，，，，，，，以最低的功耗完成数据信息的交互和转达。。。。。。。。

ATM3/ATM33

这是一款荟萃了MCU处置惩罚芯片和BLE通讯芯片于一体的超低功耗单芯片解决计划平台，，，，，，，，平台处置惩罚芯片分为16MHz主频的M0和64MHz的M33F两种，，，，，，，，可以顺应差别的算力需求。。。。。。。。内嵌电源治理？？？？？，，，，，，，，可以直吸网络种种微能量用于芯片供电，，，，，，，，启动电压只有1.65v，，，，，，，，功率为30μW，，，，，，，，并且可以为外部装备提供最高1.8V的供电能力。。。。。。。。

整个平台拥有超低的功耗数据，，，，，，，，特殊是在射频方面拥有全球最低的功耗规格。。。。。。。。在0dBm情形下蓝牙发射时芯片整体功耗为2.5mA@3V，，，，，，，，吸收时为0.9mA@3V，，，，，，，，保存内存时的休眠功耗为2μA@3V，，，，，，，，深度休眠更是可以抵达0.8μA@3V。。。。。。。。以下是一组产品功耗的实测数据，，，，，，，，其中的电流为整机电流，，，，，，，，而不但仅是射频部分的电流：在4dBm的蓝牙发射功率下，，，，，，，，每距离2秒钟在三个广播通道发送31个字节的广播数据，，，，，，，，划分测试在3.0V、2.0V、1.8V供电下的功耗数据如下：