Kamera, która sama siebie zasila

Naukowcy z Uniwersytetu Kolumbii (USA) stworzyli innowacyjną kamerę (matrycę), która do zasilania nie potrzebuje dodatkowego zasilania zewnętrznego. Stworzony prototyp jest w stanie rejestrować obraz z prędkością 1 FPS w takich autonomicznych warunkach. Pomiędzy rejestrowaniem obrazu, matryca przechodzi w tryb zbierania energii. Jest to swoiste połączenie typowej matrycy oraz panelu fotowoltaicznego. Niby wystarczyłoby dodać takowy panel do kamery, by mogła być zasilania bez konieczności doprowadzania zasilania z zewnątrz, lecz takie rozwiązanie nie byłoby tanie, ani też kompaktowe. Naukowcy postanowili wykorzystać samą matrycę, która składa się z rzędów niewielkich elementów światłoczułych, które w pewnym sensie można przyrównać do fotodiody. Zbudowali oni matrycę 30x40 pikseli z takich właśnie fotodiod. Aby uzyskać pomiar intensywności świecenia, a więc przejść w tryb przechwytywania obrazu, należy do diody takiej przyłożyć napięcie w kierunku zaporowym. Pod wpływem padania światła generowany jest prąd elektryczny powodujący spadek napięcia. Różnicę tą mierzy się, poddaje analizie i uzyskujemy odpowiedni odczyt intensywności światła. W przypadku matrycy takich fotodiod uzyskać możemy mniej lub bardziej szczegółowy obraz, zależnie od ilości pikseli. Diody następnie przełącza się w tryb fotowoltaiczny. Przepływ prądu powoduje ruch elektronów, co w przypadku zerowego napięcia w kierunku zaporowym pozwala wygenerować prąd zależny od intensywności padania światła na takową matrycę fotodiod. Ilość zgromadzonej energii wystarcza do tego, by taka kamera mogła zasilić się i pracować z prędkością 1 FPS. Próby stworzenia podobnych układów były podejmowane wcześniej, lecz nie były zbyt skuteczne i stanowczo zbyt skomplikowane. Rozwiązanie naukowców z Kolumbii jest proste. Do każdej fotodiody dołączono po dwa tranzystory, które są odpowiednio sterowane za pomocą mikrokontrolera. Energia gromadzona jest w superkondensatorze, co zapewniać ma długi czas pracy. Jak podają naukowcy, natężenie już 300 luksów wystarcza, by układ mógł w nieskończoność pracować wykonując jedno zdjęcie na sekundę. Prototyp ten ma być skalowalny. W przyszłości naukowcy chcą zbudować kamery o ponad 4-krotnie większej ilości pikseli, zachowując ten sam model pracy. Niewykluczone też, że dodane zostaną też systemy bezprzewodowej komunikacji, dla większej funkcjonalności układu. W przyszłości tego typu rozwiązania mogą znaleźć zastosowanie w smartfonach, czy też w systemach rozproszonych, dla zdalnego monitoringu. Kamera zostanie oficjalnie przedstawiona na Międzynarodowej Konferencji Fotografii Komputerowej (Uniwersytet Rice'a w Houston). VIDEO SRC