Un innovador sensor submarino sin batería aprovecha el sonido para la recopilación de datos oceánicos a largo plazo

Instituto Tecnológico de Massachusetts, Cambridge

Para investigar los océanos, los investigadores pretenden construir una red sumergida de sensores interconectados que envíe datos a la superficie. Suministrar energía constante a decenas de sensores diseñados para permanecer durante largos períodos bajo el agua ha sido un problema importante.

Un sensor piezoeléctrico submarino sin batería transmite datos absorbiendo o reflejando ondas sonoras hacia un receptor, donde una onda reflejada decodifica un 1 bit y una onda absorbida decodifica un 0 bit y simultáneamente almacena energía. (Imagen cortesía de los investigadores)

Se desarrolló un sistema de comunicación subacuático sin baterías que utiliza energía casi nula para transmitir datos de sensores. El sistema podría usarse para monitorear la temperatura del mar para estudiar el cambio climático y rastrear la vida marina durante largos períodos, e incluso tomar muestras de agua en planetas distantes.

El sistema aprovecha dos fenómenos clave:el efecto piezoeléctrico que se produce cuando las vibraciones de determinados materiales generan una carga eléctrica; y retrodispersión, una técnica de comunicación comúnmente utilizada para etiquetas RFID que transmite datos reflejando señales inalámbricas moduladas desde una etiqueta y de regreso a un lector.

Un transmisor envía ondas acústicas a través del agua hacia un sensor piezoeléctrico que tiene datos almacenados. Cuando la onda golpea el sensor, el material vibra y almacena la carga eléctrica resultante. Luego, el sensor utiliza la energía almacenada para reflejar una onda hacia un receptor, o no refleja ninguna en absoluto. La alternancia entre la reflexión de esa manera corresponde a los bits en los datos transmitidos. Para una onda reflejada, el receptor decodifica un 1; si no hay onda reflejada, el receptor decodifica un 0. Establecer una forma de transmitir 1 y 0 permite enviar cualquier información.

En el corazón del sistema hay un nodo sumergido, una placa de circuito que alberga un resonador piezoeléctrico, una unidad de recolección de energía y un microcontrolador. Se puede integrar cualquier tipo de sensor en el nodo programando el microcontrolador. A cierta distancia se encuentran un proyector acústico (transmisor) y un dispositivo de escucha subacuático, llamado hidrófono (receptor).

El transmisor y el receptor deben tener energía, pero pueden instalarse en barcos o boyas donde las baterías son más fáciles de reemplazar, o conectarse a enchufes en tierra. Un transmisor y un receptor pueden recopilar información de muchos sensores que cubren un área o muchas áreas.

Las aplicaciones incluyen biología marina, oceanografía, meteorología u otras áreas que requieren detección submarina a largo plazo y con poco esfuerzo humano. El sistema también podría usarse para recopilar datos en el océano subterráneo recientemente descubierto en Titán, la luna más grande de Saturno. En junio, la NASA anunció la misión Dragonfly para enviar un rover en 2026 para explorar la Luna, tomando muestras de depósitos de agua y otros sitios.

Para obtener más información, comuníquese con Abby Abazorius en Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Necesita activar JavaScript para verlo.; 617-253-2709.