In den letzten Jahren hat sich die Wearable-Technologie zu einer globalen Forschungsinitiative entwickelt. Eine breite Palette tragbarer Geräte ist auf den Markt gekommen. Dazu gehören Gesundheitsgeräte, GPS-gestützte Wearables, Smartwatches, Internetkabelsensoren und Brillen mit Head-up-Display.
Alle diese Geräte gelten als Teil des Internets der tragbaren Dinge, das auch eine Teilmenge des Internets der Dinge ist. Es beschreibt im Wesentlichen eine neue Reihe von Geräten mit Maschine-zu-Maschine-Kommunikationsfunktionen. In diesem Artikel erfahren Sie mehr über die elektronischen Komponenten tragbarer Technologien, die Implementierung dieser Technologien und wie sie die Zukunft der Mode vorantreiben. Lesen Sie weiter, um mehr zu erfahren.
Was ist Wearable Tech?
Wearable Tech beschreibt intelligente Geräte, die an der Hautoberfläche angebracht werden, um Daten zu erfassen, zu analysieren und an lebenswichtige Systeme zu übertragen. Ein Beispiel, das derzeit auf dem Markt ist, ist sensorintegrierte Bekleidung, die über Energy Harvester, Antennen und Sensoren verfügt. Diese Innovation erleichtert auch die Entwicklung eigenständiger tragbarer Geräte zur Gesundheitsüberwachung, -erfassung und -kommunikation. Derzeit gibt es über tausend tragbare Geräte auf dem Markt. Einige dieser Geräte stammen von beliebten Marken wie Apple- und Samsung-Smartwatches, die über Gesundheits- und Fitness-Tracker verfügen. Ein weiteres Beispiel sind die integrierten Sensoren in Bekleidung von Adidas und Nike .
Elektronische Komponenten der tragbaren Technologie
Bei Wearables handelt es sich meist um flexible elektronische Geräte, die mit einer Reihe erstaunlicher Funktionen ausgestattet sind. Dazu gehören Haltbarkeit bei hoher Belastung oder Temperatur, Skalierbarkeit bei geringen Kosten und Flexibilität, die den Einsatz an lebenden Organismen ermöglicht.
Hier sind einige der Hauptkomponenten dieser Geräte, die Sie beachten sollten:
Transistoren
Dies ist eine Schlüsseleinheit der Elektronik und im Grunde ein elektronisches Gerät mit Anschlüssen, nämlich dem Drain-Anschluss, dem Gate-Anschluss und dem Source-Anschluss. Der Gate-Anschluss ist normalerweise an den Source- und Drain-Anschlüssen isoliert, und zwar mit einem isolierenden Dielektrikum, um zu verhindern, dass Strom zu den Anschlüssen fließt. Zur Verbindung der Drain- und Source-Anschlüsse wird ein Halbleiter verwendet.
Die Hauptfunktion von Transistoren besteht darin, sowohl als Verstärker zur Verstärkung des elektrischen Stroms als auch als Schalter zur Steuerung des Stromflusses zu fungieren. Dies verbessert die Kontrolle über die Schaltkreise.
Zeigt an
Auch tragbare Geräte verfügen über Displays, die denen eines Telefonbildschirms ähneln. Die äußere Schicht dieser Verschiebungen besteht aus Aluminosilikatglasmaterialien, während die mittlere Schicht elektronische Kondensatoren enthält. Diese Kondensatoren bieten Empfindlichkeit zur Erkennung von Fingerstörungen auf dem Bildschirm. Die innere Schicht verfügt über ein Netzwerk aus LEDs, das von einem LCD moduliert wird.
Es ist erwähnenswert, dass LEDs ebenfalls Halbleiterdioden sind, die aus dotiertem Silizium bestehen. Dieses Design ermöglicht die Emission von Licht nach der Stimulation durch elektrischen Strom. Alle Ebenen des Displays arbeiten zusammen, um auf dem Gerät eine exquisite Optik zu erzeugen.
Energiequellen
Es gibt drei Energiequellen, die bei der Herstellung von Wearables verwendet werden. Die drei Quellen umfassen Folgendes:
- Kondensatoren : Kondensatoren helfen bei der Speicherung von Energie zwischen Elektroden, die durch einen elektrischen Isolator oder ein Dielektrikum getrennt sind. Diese Trennung soll den Ladungsfluss zwischen den beiden Elektroden verhindern, der zu einem Energieaufbau führen kann. Es ist wichtig zu beachten, dass Kondensatoren auch bei geringer Dichte die Fähigkeit haben, Energie freizusetzen. Die Ladungsspeichergrenze eines Kondensators ist die Kapazität.
- Superkondensatoren : Sie bilden die Zwischenstufe zwischen den Batterien und den Kondensatoren. Superkondensatoren haben normalerweise die etwa 100.000-fache Kapazität eines normalen Kondensators und können dadurch auch viel schneller aufgeladen werden als wiederaufladbare Batterien. Außerdem gibt es sie je nach verwendetem Gerät in unterschiedlichen Größen und Formen. Pseudokondensatoren können Energie wie eine Batterie elektrochemisch speichern, während elektrische Doppelschichtkondensatoren wie ein Kondensator Energie elektrostatisch speichern. Die Hybrid-Superkondensatoren sind eine Mischung aus beiden Typen. Viele Wissenschaftler gehen heute allgemein davon aus, dass Superkondensatoren in naher Zukunft Batterien vollständig ersetzen können.
- Batterien : Wenn es um die Ladungsdichte geht, sind Batterien das A und O. Denn sie können elektrische Energie als chemische potentielle Energie speichern. Daher können sich die Elektronen innerhalb der Batterie zwischen den Anoden und Kathoden bewegen. Außerdem gibt es wiederaufladbare Batterien, die auf reversiblen Reaktionen basieren. Beispiele für diese Batterien sind die Lithium-Ionen-Batterien in Mobilgeräten.
Diese drei Stromquellentechnologien werden in den meisten elektronischen Geräten häufig verwendet. Damit sie in tragbaren Technologien allgemein zugänglich werden, sollten die Elektrolyte und Elektroden für ihre Komponenten aus polymeren und organischen Materialien hergestellt werden. Interessanterweise wurde in diesem Bereich bereits viel getan. Beispielsweise eignen sich Kohlenstoffnanomaterialien aufgrund ihrer großen Oberfläche und Leitfähigkeit gut als Ladungsspeicher. Sie werden heute auch als Elektroden in vielen Batterien verwendet.
Ein Blick in die Zukunft
In diesem Artikel haben wir die verschiedenen Anwendungen innovativer Materialien hervorgehoben, die heute in der tragbaren Technologie verwendet werden. Ihre Anwendung in der Prothetik muss jedoch noch vollständig erforscht werden. Heutzutage konzentriert sich die Forschung jedoch auf die Entwicklung einer breiten Palette von Textilien mit Sensoren zur effektiven Überwachung von Körperfunktionen. Eine der größten Herausforderungen bei den meisten tragbaren Geräten ist heute die Notwendigkeit groß angelegter Fertigungen, um den Leistungsanforderungen integrierter Technologien gerecht zu werden. Eine weitere Herausforderung besteht darin, eine textile Einheit mit Gerät und Energiespeicher zu entwickeln. Eine weitere Herausforderung, der wir uns derzeit gegenübersehen, ist die Entwicklung kostengünstiger tragbarer Technologien ohne Kompromisse bei Qualität und Leistung. Das Gute daran ist, dass es einige Forschungsgruppen gibt, die Prototypen in diesem Bereich gezeigt haben. Im Bereich der Wissenschaft wird die Zukunft immer rosig aussehen, auch wenn noch viel zu tun und viele Herausforderungen zu bewältigen sind. Es gibt auch Gruppen, die die Möglichkeit demonstriert haben, mit Hilfe von Industriemaschinen Energiespeicher für tragbare Technologien zu schaffen.
Abschluss
Kondensatoren und Superkondensatoren bieten trotz der Herausforderungen bei ihrer Herstellung vielfältige Möglichkeiten für tragbare Technologien. Aufgrund der Möglichkeit, diese Geräte zu miniaturisieren, ohne die Übertragungsraten und die Energiespeicherkapazität zu verändern, entsteht jedoch Raum für Verbesserung und Einführung als spannungsfreie und umweltfreundliche Energiespeicherquelle.
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