【技术分享】仿生学利用之流体力学

日期：：：2022-04-20 作者：：：太阳成集团tyc151cc科技创研社返回列表太阳成集团tyc151cc(中国)股份有限公司

再谈“黑科技”

对于黑科技，行内人和行外人的认知是分歧的，而在行内人中，“懂了”的和“不懂”的人的认知也是分歧的，“懂了”的人以为这只是一种利用，“不懂”的人会以为这是一种超过时期的新技术。。。所以，“黑科技”就是对一些超出了现有学问认知能力或已知科技术力的新型规划和技术的一种夸奖和认可。。。

这些年里，随着物联网跨行业化的智能演变，各类知识互订融合，火花四溅，随之而来的就是各类新技术、、、新利用或者新思路的不休突破，别的也随着半导体行业技术和工艺的升级换代，随着数字电子技术和仿照电子技术的发展，各类的不成能也逐步走向可能。。。而在所有的黑科技里面，仿生学和半导体技术相结合所带来的黑科技是数量相对较多的一类，好比各类传感器的利用也能够属于这个领域。。。当然，传感器利用目前已经属于认知化的技术，不属于“黑科技”了。。。本文所发展的内容也是会商一种仿生学方面的新利用——自由的种子。。。

蒲公英种子的神奇

“蒲公英的花瓣落了，花托上长出了雪白的绒球。。。一阵阵风吹过，那可爱的绒球就造成了几十个小降落伞，在蓝天白云下随风飘扬。。！！！闭馐切⊙в镂氖槔锩娴囊欢位，我相信也有好多人有“一口气吹散蒲公英”的开心经历，这只是大天然里面一种植物传布种子的步骤，各人知晓了原由，也看到了过程，但是否有人会去寻思为什么蒲公英的种子能够长功夫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，有位学堂教授基于《天然》杂志上的论文“A separated vortex ring underlies the flight of the dandelion.”钻研蒲公英种子的结构模型，从而仿照蒲公英种子长功夫悬浮以分散到超广领域的能力来实现环境监测的一个低功耗平台。。。太阳成集团tyc151cc科技技术团队，作为致力于各类智能终端产品的绿色设计团队，我也专门去学习了此论文，关于蒲公英种子飞行时的神秘“涡旋环”。。。

钻研者通过一个垂直风洞、、、镭射激光和一个高速摄像机搭建了一个激光多普勒尝试装置，从而扑捉蒲公英种子在空中飞行时的情况，发现一旦蒲公英种子被风吹离母株后就会自动调整为冠毛和面子平行而种子和地面垂直的状态；当空气穿过冠毛细丝后会在上方形成两个涡旋，并产生向上的拖拽力，从好保障了种子在空中飞行时的不变性和足够的升力，使得种子能够不变地飞的更远。。。同时钻研人员用圆盘来仿照，在圆盘上面参考蒲公英种子一样留有好多藐小间隙，而后对分歧的间隙密度进行观察，发现蒲公英种子其特有的结构是产生不变涡旋的原因，其间隙度是受到精确调控的，从而保障更有效地把种子扩散到远处。。。

低功耗规划的利用

各人能够发现这个带冠毛的蒲公英种子有两个点，第一个点是轻巧，这是向下的重力部门；第二个点是细毛所组成特定间隙结构在空中飘动时形成的涡旋，这是向上的拉力部门。。。这里面的向下的重力和向上的拉力是一个相对的关系，所以在智能电子产品利用上也能够从两个方历来设计，小而巧或大而有力。。。小而巧的设计重点在于超低功耗和环境能量的利用，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利用设计。。。

一、、、动力起源

如前文所述，结构所带来的流体力学部门作为产品在空中悬浮并漂移的动力，但是这个动力并不能用于智能产品的电子部门的动力起源。。。那么，什么样的动力起源是最适合的呢？？

首先，作为一个移动的智能终端产品，有线供电必然不是可用的规划。。。其次，通过如异型电池、、、纽扣电池等电池来进行供电的步骤，在小而巧的规划设计里面，电池的重量会极大水平地影响产品设计的规格，也不适合。。。所以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环境能，对于本文所描述的规划，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环境中是否有射频源的存在，所以在室外白日工作的优选光伏能，而在室内固定环境或者室外小领域环境下能够使用射频能。。。

二、、、主平台选择

作为一个智能小终端，主平台必必要有下面两个能力：：：一是算力，可满足平台集成和传感器采集以及单一算法等各类需要；二是通讯能力，以最低的功耗实现数据信息的交互和传递。。。

ATM3/ATM33

这是一款集中了MCU处置芯片和BLE通讯芯片于一体的超低功耗单芯片解决规划平台，平台处置芯片分为16MHz主频的M0和64MHz的M33F两种，能够适应分歧的算力需要。。。内嵌电源治理？？，能够直接管集各类微能量用于芯片供电，启动电压只有1.65v，功率为30μW，并且可以为外部设备提供最高1.8V的供电能力。。。

整个平台占有超低的功耗数据，出格是在射频方面占有全球最低的功耗规格。。。在0dBm情况下蓝牙发射时芯片整体功耗为2.5mA@3V，接管时为0.9mA@3V，保留内存时的休眠功耗为2μA@3V，深度休眠更是能够达到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，而不仅仅是射频部门的电流：：：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，别离测试在3.0V、、、2.0V、、、1.8V供电下的功耗数据如下：：：