Ученые Казахстана разрабатывают «вибрационный генератор» для автономных датчиков

В лабораториях Satbayev University идёт работа над компактным устройством, способным превращать обычные механические колебания окружающей среды — от ветра и транспорта до работы промышленного оборудования — в электрическую энергию. Новинка призвана обеспечить бесперебойное питание автономных IoT-датчиков, которые сегодня устанавливают в самых труднодоступных уголках страны.

Проект направлен на создание электромагнитного преобразователя, работающего в широком диапазоне частот — от нескольких десятков до сотен герц. Именно такие вибрации наиболее распространены в природе и на производстве. Обычные батарейки и солнечные панели в отдалённых районах часто подводят: разряжаются, покрываются пылью или требуют регулярного обслуживания. Новая разработка предлагает полностью автономное решение без внешних источников.

«Мы работаем над устройством, которое будет эффективно преобразовывать механические колебания в электрическую энергию и использоваться в качестве автономного источника питания. Это позволит обеспечить непрерывную и надёжную работу IoT-датчиков в удалённых регионах», — рассказал руководитель проекта, кандидат технических наук Албанбай Нуртай.

В основе технологии лежит хорошо известный закон электромагнитной индукции: при относительном движении катушки и постоянных магнитов в обмотке возникает электрический ток. Однако главная сложность, по словам разработчиков, заключается не в самом принципе, а в том, чтобы сохранить высокий КПД при разных частотах и амплитудах вибраций. Инженеры уже подбирают оптимальные материалы, геометрию магнитной системы и схемы выпрямления, чтобы потери энергии были минимальными.

Проект реализуется поэтапно. Сейчас специалисты завершают разработку принципиальной схемы, создают трёхмерную модель устройства и строят его математическую модель. Следующий шаг — изготовление первых опытных образцов и специального стенда для испытаний. На нём будут сравниваться разные конструкции, после чего выберут финальный прототип. Завершающий этап — публикация результатов в научных журналах и оформление патента.

Разработка имеет практическое значение сразу для нескольких отраслей. В сельском хозяйстве такие датчики смогут в реальном времени следить за состоянием почвы и посевов на огромных территориях степи и предгорий. В экологии — вести непрерывный мониторинг воздуха, воды и сейсмической активности в труднодоступных районах. В нефтегазовой и горнодобывающей промышленности — контролировать состояние трубопроводов и оборудования там, где прокладывать кабель экономически невыгодно.

По мнению авторов проекта, это ещё один шаг Казахстана к «зелёным» технологиям. Использование бесплатной энергии вибраций снижает зависимость от традиционных батарей, уменьшает количество отходов и приближает страну к целям устойчивого развития, которые уже закреплены в национальных стратегиях.

Первые результаты испытаний учёные обещают представить уже в текущем году. Если прототип подтвердит расчётные характеристики, подобные устройства смогут появиться не только в Казахстане, но и стать экспортным продуктом для других стран с обширными малонаселёнными территориями.