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智能设备智能尿布来袭!自动检测脏尿布的 RFID 传感器!

2020-03-13  4620

随着传感器小型化和芯片技术的发展,能够连网的智能设备越来越多的出现在我们的生活中,但这些设备大部分都和家电或者家具相关,但你听过带传感器的智慧尿布么?

对家长来说,换尿布是一件眼色活,毕竟宝宝还不会讲话,家长在没解开尿布之前,是无法知道尿布到底是否需要更换的。为了解决这个问题。

近期麻省理工学院(MIT)着手开发出了一种智能尿布。他们在普通尿布中加入了一个 RFID 传感器,一旦检测到尿布被尿湿,就会自动向接收器发信号,并通过蓝牙或者 Wi-Fi 将信息推送到指定的手机上,大大减少了家长检查尿布的麻烦。

可能你会疑惑,如何检查是否尿湿,在技术上应该并不难,为什么现在才出现解决方案呢?

检查是否尿湿当然不难,在 MIT 开发这款智能尿布之前,市场上已经有类似功能的智能尿布出现。他们大多分为两种:

一种是通过特殊变色材料,一旦婴儿尿湿尿布,变色材料在浸湿后就会在尿布外侧显露颜色。这个办法最直接简单,但毕竟需要用户主动观察尿布,在便利性仅仅比普通尿布好一点,远称不上智能尿布。

帮宝适纸尿裤睡眠感应器,需要装电池

另一种是在尿布上装一个传感器,检测尿湿后直接通过蓝牙或 Wi-Fi 向用户发送消息。这种设计的确智能,但成本也很高(售价高达 40 美元),还需要拆洗传感器和换电池。需要清洗这点,相当于开了一次性纸尿裤的「倒车」,实际应用价值并不高。

MIT 开发的尿布有何不同?

在了解 MIT 智能尿布原理之前,我们需要知道什么是 RFID 标签。

RFID 中文名为射频识别,它分为阅读器和标签两部分,阅读器负责发射无线电波,无线电波被 RFID 标签的线圈接收后,就会将无线电波中的能量转化为电能,供给 RFID 标签的芯片,并将无线电波反馈给阅读器。

RFID 原理

手机上的 NFC 功能,就是指手机是否能作为 RFID 读卡器和标签使用。除了手机 NFC 功能外,我们的身份证、公交卡、门禁卡,内部都有已经写入信息的 RFID 标签。

常见的小区门卡

如果我们将卡片撕开,就能发现芯片周围有一圈线圈。这个线圈就是 RFID 标签不用外接电源的奥秘了。

RFID 标签

考虑到尿布一次性的特点,这种不用外接电源的 RFID 标签,可以很轻松的被用于检测纸尿裤状态。MIT 将 RFID 标签嵌入一次性尿布里的水凝胶(SAP)中,该物质在干燥时无法导电。当纸尿裤潮湿时,水凝胶就会导电。

外界的无线电波穿过纸尿裤后,会在 RFID 标签内产生微弱电流,为传感器提供足够电力,并将 RFID 标签信息传输回 RFID 读取器,研究人员还在标签内加入了少量的铜,用以提高导电性,让传输距离更远。在接收器收到信号后,再由 Wi-Fi 网络向手机进行推送。

整套系统,主要由两个部分组合而成。

纸尿裤部分是芯片成本不足 2 美分的 RFID 标签,由于成本低廉,所以即用即扔,不用再考虑换电池和清洗问题。对于为了方便而诞生的纸尿裤来说,这样的做法才具有市场价值。

另一部分是带有 13.56 兆赫频率信号发射接受功能和 Wi-Fi 功能的读取器,读取范围在 1 米以内。即使婴儿会爬,一般也不会超过这个范围。

除了智能检测尿布使用状况外,研究人员称,未来还可以在尿布的芯片中加入检测婴儿健康的功能。但更多的功能意味着高的功耗,如何利用 RFID 系统为其他芯片提供足够的电流,或许还要等有关芯片功耗再小一点才能实现。



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