Фильтр по тематике

Новинки и перспективы мира электроники. Серийное производство автоматического детектора обнаружения комаров

В статье рассматривается новая разработка в сфере бытовой электроники – автоматический детектор комаров «Iris», созданный стартапом Bzigo. Устройство использует лазерное сканирование и компьютерное зрение для обнаружения насекомых и передачи данных на смартфон пользователя, облегчая их уничтожение. Также обсуждаются перспективы дальнейшего развития подобных технологий и их интеграции в повседневную жизнь для автоматизации борьбы с вредителями.

Новинки и перспективы мира электроники.  Серийное производство автоматического детектора обнаружения комаров

В июле 2024 года впервые запущен в серию необычный прибор бытового назначения по сканированию пространства для обнаружения мелких объектов. Его тут же окрестили «электронной мухобойкой с самонаведением». Устройство, предназначенное для использования в комнатах, имеет 4 расположенных в форме квадрата сенсора, сканирующих пространство в радиусе 30 метров, способных захватывать мелкую низколетящую цель (комара, муху, насекомое) и сопровождать её. Масса устройства составляет примерно 300 г. Создатель называет его «электрической мухобойкой с наведением “Iris”» (рис. 1). Разработчик и производитель девайса – израильский стартап Bzigo.

Некоторые конструктивные подробности

Новое электронное устройство, связанное с смартфоном или ПК с помощью приложения (ПО) и передающее сигнал в настраиваемом канале (Wi-Fi формата 802.11, Bluetooth-5 со скоростью связи 2 Мбит/с), обнаруживает летающих насекомых размерами от 0,5 мм² с помощью компьютерного зрения и системы IoT [1, 6]. Когда устройство посредством сканирования замкнутого пространства находит комара или, к примеру, муху, оно предупреждает пользователя через приложение. Устройство отслеживает перемещение насекомого до тех пор, пока летающий объект не сядет на любую поверхность. Для аналитиков перспективы подобного отслеживания крайне интересны: можно получить массив данных, позволяющий лучше изучить поведение насекомых.

После остановки воздушных и подчас зигзагообразных метаний насекомого место посадки и дальнейшее сопровождение подсвечивается с помощью луча видимого спектра, аналогичного концентрированному световому потоку от излучателя лазерной указки бытового назначения: портативного квантово-оптического генератора когерентных и монохроматических электромагнитных волн видимого диапазона в виде узконаправленного светового потока. В основе устройства специальный диод-излучатель (рис. 2).

У лазерного диода выходная мощность зависит не только от тока, но и от температуры, причём она может значительно вырасти при понижении температуры, если при этом пропорционально не снизить ток через лазерный диод. Вот почему рассматриваемое устройство для комнатной температуры адаптировано и стабилизировано, а для условий, к примеру, с холодильным оборудованием не подходит. Нужен дополнительный модуль термостатирования или стабилизации лазерного диода. С другой стороны, там, где властвует холод, редко можно заметить насекомых или грызунов. А при комнатной температуре такой луч хорошо виден и днём, и в тёмное время суток. Источник света – специальный светодиод типа RLD65MZT7 или аналогичный по техническим характеристикам мощностью 0,02 Вт (рис. 2). Подробнее о принципах работы лазерных диодов и устройств с их участием можно прочитать в том числе в [3].

Качественной подсветке также способствует специальный оптический резонатор – разработка фирмы Bzigo, конструктивные подробности которого держат в секрете, равно как и особенности электрической схемы устройства сканирования насекомых. Причём для целей ликвидации электроника также не остановилась на месте в развитии, правда, устройства-помощники-ликвидаторы появились намного раньше текущего года, примерно 25 лет назад: сначала в ЕС, США и Китае, а затем и в России. Конструкция маломощного однотактного электрогенератора с питанием от двух элементов типа АА (LR6) представлена на рис. 3.

При применении этого недорогого электронного устройства точность поражения цели не имеет решающего значения: достаточно взмахнуть рядом с насекомым включённой электронной мухобойкой. В комплекте к Iris идёт отдельная усовершенствованная электронная мухобойка (рис. 4) с выдвижной телескопической ручкой и вращающейся рабочей поверхностью для создания ВЧ-поля. Источник питания – перезаряжаемая АКБ с разъёмом для USB.

Создатели испытанного недавно устройства Bzigo Iris для наведения на комаров позиционируют его как незаменимую вещь, весьма перспективную в результативной борьбе против насекомых и грызунов, которые в некоторых регионах являются переносчиками опасных заболеваний, таких как лихорадка Денге и малярия. Пока устройство распространяется по подписке производителем по цене $339, однако заинтересованные менеджеры обещают вскоре обеспечить «грозой комаров и мух» всех желающих на планете Земля.

Зачем и для кого?

То же устройство может обнаруживать цели ползающие – от мышей до тараканов – и сигнализировать об их присутствии звуком, в зависимости от пользовательской настройки, подсвечивать красным лучом местонахождение грызуна или ползучего гада. Однако, согласно инструкции по применению устройства Iris, при нахождении в помещении больше одного насекомого лазерный целе­указатель будет перескакивать вперед и назад между местоположениями объектов. Пользователю предлагается самостоятельно уничтожить насекомых с помощью электромухобойки с телескопической ручкой, которая входит в комплект поставки. Поэтому из условных недостатков первых моделей устройства можно отметить невозможность обнаружения массовой атаки комаров, мышей или ползающих насекомых: такого типа РЭА пока не умеют отслеживать групповые цели и подсвечивать каждую из них. Однако нет предела совершенству, и это, несомненно, дело обозримого будущего.

В другом устройстве, созданном ещё в 2019 году британскими и французскими инженерами из Университета Хериот-Уатт для автоматической борьбы с тараканами, тоже используется лазерная технология обнаружения объектов. В отличие от маломощного лазера Bzigo Iris, устройство имеет бо́льшую мощность 1,6 Вт, поэтому не только указывает и подсвечивает цель, но и самостоятельно уничтожает нежелательных насекомых мощным лазером [2]. Во время работы устройство анализирует данные с камер с помощью нейросети YOLOv4, обученной для обнаружения тараканов в помещении. После того как таракан обнаружен, устройство рассчитывает местоположение таракана и посылает лазеру в концентраторе зеркальной оптики команду управления. Тесты показали, что точность определения местоположения составляет 1 сантиметр на расстоянии 10 метров [5]. Несмотря на довольно успешные результаты, устройство нельзя рассматривать как потенциальный прибор для домашнего использования, поскольку лазер может представлять опасность для глаз людей в доме. Поэтому устройство, представленное на рис. 5, приводится как иллюстрация движения технической мысли в рамках темы обзора.

На рис. 6 представлена схема действия прибора.

Электронное устройство состоит из двух камер, одноплатного компьютера Jetson Nano, лазерного генератора и подвижного зеркала, которое отклоняет лазерный луч и посылает сконцентрированный световой поток в заданную точку. В перспективе перед разработчиками встаёт проблема обнаружения насекомых и летающих объектов, перемещающихся на более высокой скорости.

Не у всех лазерных диодов устойчивость и надёжность эксплуатации ограничиваются выходной мощностью. Некоторые диодные лазеры обладают относительно малой дифференциальной эффективностью (наклоном ампер-ваттной характеристики), поэтому не достигают порога катастрофического оптического повреждения (COD – Catastrophic Optical Damage) раньше, чем перегреются из-за относительно большего значения тока. Таковы бытовые лазерные диоды зелёного свечения со спектральной характеристикой 520 нм, некоторые более мощные лазерные диоды – синие. В меньшей степени подвержены COD из-за большой площади зеркал резонатора и VCSEL-лазеры. Но у большинства распространённых типов полупроводниковых лазеров именно выходная оптическая мощность ограничивает область безопасной работы в непрерывном режиме [3]. Вспомним и о том, что особенно маломощные лазерные диоды наиболее подвержены поражению элементов статическим электричеством.

Перспективы завтрашнего дня

До чего дошли современные технологии, даже современному уму непостижимо. Сгибаемые и сворачивающиеся в трубочку дисплеи, общение с искусственным интеллектом, использование очков дополненной реальности и управление устройствами с помощью мысли – лишь небольшая часть будущего, которое рисуется всё отчетливее. Электронные устройства становятся тоньше без потери функциональности, фронтальные камеры «спрятаны» за дисплеем и незаметны, что также является концепцией развития камер видеонаблюдения: если сегодня видеокамера, встроенная в авторучку, очки или датчик пожара с фиксацией на потолке (без таблички о ведущейся видеосъёмке), считается специальным оборудованием, реализация которого на территории России запрещена, завтрашний день готовит и новые юридические решения.

Голографические экраны позволят не только смотреть видео, но и, не двигаясь с места, «бродить по музеям» и изучать экспонаты в виде трёхмерных моделей. Появятся смартфоны с изменяемым под задачи и желание пользователя размерами, гибкими формами: захотел – растянул до формата, к примеру, листа А4, чтобы удобнее смотреть видеоконтент или общаться в формате видеозвонка с корреспондентом в Гималаях, а после завершения сеанса связи свернул до размера спичечного коробка и убрал в карман. В маркетплейсах можно будет виртуально примерять одежду, находясь в удалении от магазина. Страдающим деменцией или творческой рассеянностью помогут камеры смартфона или умных очков (рис. 7): они запоминают расположение вещей и по запросу пользователя подскажут, где лежат забытые наушники. Главное – не сами электронные датчики и платы обработки сигналов, а программные приложения и их интеграция в системе «умных вещей».

Ещё один набирающий популярность вид устройств – очки бытового назначения, в которых в «стёкла» встроена матрица для просмотра видеофайлов.

Особенно стоит отметить такую область развития технологий, как голосовые ассистенты. К примеру, компания OpenAI представила новую генеративную модель GPT-4o, распознающую видео с автоматизированным переводом на заданный пользователем язык (50 вариантов) и молниеносно обрабатывающую запросы всего за 0,3 секунды. Ещё немного, и система войдёт в привычный функционал многих портативных электронных устройств, не только смартфонов. К смартфону завтрашнего дня можно обращаться на естественном языке с разными просьбами: написать сообщение, в том числе личное или деловое, или найти документ в галерее и глобальной сети. Отчасти некоторые функции доступны уже сегодня благодаря специальным приложениям. Но, как сказано в произведении Ярослава Гашека «Похождения бравого солдата Швейка»: «Долетело правдивое изречение о том, что завтрашний день разрушит даже планы нынешнего дня». С учётом тенденции разработок имплантатов и интеграции электронных датчиков с живым организмом электронные устройства будущего смогут знать о пользователе ещё больше, чем сейчас, не спрашивая человека.

Об этом и о многом другом читайте в ближайших номерах «Современной электроники» в серии статей о судьбоносном, ставшем возможным с новейшими электронными технологиями развитии искусственного интеллекта и нейроинтерфейсов разного назначения.

Литература

  1. Демонстрация устройства. URL: https://www.youtube.com/watch?v=i5GEsg_x_-U.
  2. Копиев Г. Нейросеть уничтожила тараканов лазером. URL: https://nplus1.ru/news/2022/10/20/exterminaaate.
  3. Лазерный диод: зажечь и не сжечь. URL: https://habr.com/ru/articles/589009/.
  4. Сайт производителя. URL: https://www.bzigo.com/product/bzigo-iris-mosquito-protector/.
  5. Устройство для борьбы с тараканами. Журнал Oriental Insects. URL: https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/00305316.2022.2121777.
  6. Фокин А. Автоматический детектор укажет на комара в комнате лазером. URL: https://nplus1.ru/news/2024/08/13/bzigo-iris.

© СТА-ПРЕСС, 2025

Если вам понравился материал, кликните значок - вы поможете нам узнать, каким статьям и новостям следует отдавать предпочтение. Если вы хотите обсудить материал - не стесняйтесь оставлять свои комментарии : возможно, они будут полезны другим нашим читателям!

Комментарии
Рекомендуем
Переключатели ёлочных гирлянд  на основе ИМС стандартной логики электроника

Переключатели ёлочных гирлянд на основе ИМС стандартной логики

Светодинамические устройства (СДУ) для управления гирляндами обычно выполняются на основе микроконтроллера, что требует применения программатора и написания управляющей программы. В то же время аналогичное устройство можно выполнить всего на нескольких ИМС стандартной логики. В таком случае нет необходимости в применении программатора для прошивки микроконтроллера. В данной статье рассмотрены три автомата с фиксированными алгоритмами для управления четырьмя и восемью гирляндами. В качестве светоизлучающих элементов используются сверхъяркие светодиоды. Их высокая надёжность и малое энергопотребление обеспечивают работоспособность в течение длительного времени и высокую экономичность при высокой яркости свечения.
25.12.2024 СЭ №1/2025 309 0

  Подписывайтесь на наш канал в Telegram и читайте новости раньше всех! Подписаться