Введение
Все устройстава, начиная от смартфонов и заканчивая чипами в мозг, это абсолютно разные устройства, построенные по разной архитектуре и для разных задач! Но при этом у них есть схожее свойство — все они построены на базе кремниевых подложек.
Кремний — это жесткий материал и это накладывает определенные ограничения. Одно из них — это гибкость чипа. То есть получаемые на основе кремния подложки нельзя сгибать, а это приводит к тому что мы ограничены в самих физических размерах чипа.
Только посмотрите как Apple вынуждены извращаться, чтобы запихнуть всю необходимую электронику в AirPods.
А ведь уже есть специальные чипы, которые крепятся на тело для отслеживания состояния здоровья.Они клеятся прямо на кожу, но при этом все равно сам по себе чип остается как маленький камень, который прикрепили к вам пластырем!
А как было бы круто, если бы чип и был тем пластырем, так же гнулся и растягивался бы как и кожа на теле!
И вот ученые подумали, а можно ли сделать процессоры на чем-то гибком.
Идея совсем не новая на самом деле. Печатать и впаивать чипы в пластик люди пытались еще в середине двадцатого века, но технологии того времени были сильно ограничены, а потом, с приходом полевых тразисторов идею вообще частично отправили в долгий ящик. На пластике размещали контакты, но не сами транзисторы и чипы.
Конечно, тут мы сразу вспоминаем о гибких экранах, которыми нас уже не удивить! Кстати, а вы знали что первый концепт гибкого OLED-экрана был представлен учеными еще в 1992 году?
Антикражные дачики — этикетки | купить на vorunet
⭐⭐⭐⭐⭐ Часто ассортимент даже сравнительно небольшого магазина исчисляется
тысячами наименований товара, не говоря уже о крупных гипермаркетах, в
которых предлагаются десятки тысяч позиций. Как может показаться на
первый взгляд, при таком обилии товаров, многие из которых очень
небольшие по размеру, сложно проследить за их сохранностью и избежать
краж. На самом же деле, современные технологии многого достигли в этой
области. Вы можете выбрать и приобрести гибкие антикражные датчики, которые, оставаясь практически незаметными, предотвращают несанкционированный вынос товара из торгового зала.
§
В сша разработаны гибкие датчики из серебряной нанопроволоки
Идея создания подобных датчиков возникла в 2022 году, когда профессор Юн Чжу разработал эластичные проводники из углеродных нанотрубок. Технология их создания была довольно проста. Серебряная нанопроволока размещалась на кремниевой пластине, после чего заливалась жидким полимером, который затем нагревался, отвердевал и становился упругим. Полученную деталь оставалось отделить от кремниевой пластины.
По сути, это датчик, который может хранить и контролировать электрический заряд либо ёмкость в супертонкой и эластичной форме. Кроме всего прочего полученные датчики обладают уникальными механическими свойствами, благодаря которым их можно растягивать, увеличивая размер в 2,5 раза.
Чжу и команда ученых уже провели первые тесты датчиков, поместив их на пальцы — для управления роботизированными устройствами. Следующим этапом ученые планируют встроить датчики внутрь одежды или даже кожи и протестировать их в таком виде.
Виды датчиков антикражных систем
Гибкий противокражный датчик – это узкие прямоугольные этикетки, содержащие штрихкод или ложную кодировку, приклеиваются на товар или помещаются в упаковку. Подходят для телефонов, косметики, парфюмерии, бытовой химии, моющих средств и многого другого.
Малозаметная конструкция не нарушает упаковку при использовании, относится к расходным материалам, при продаже остается на товаре.
Жесткие противокражные датчики изготовлены из прочного пластика, такую конструкцию невозможно снять с товара без применения специального инструмента. Обычно имеет круглую форму, крепится на одежду, обувь, белье.
При попытке снять датчик с товара поступает сигнал. Подходят для многократного использования, после оплаты покупки устройство снимают. Там, где использование датчика стандартной формы невозможно, например, на сумках, ремнях, бутылках, применяются датчики с иглой и тросиком. Крепление осуществляется с помощью дополнительного крепежа не на самом изделии.
Если датчик неправильно прикрепить к одежде или обуви, то это будет препятствовать примерке и даже может испортить изделие. Не подходят для картонных упаковок, т.к. его легко сорвать.
Бутылочные датчики с особым способом крепления применяются для защиты от выноса дорогой бутылизированной алкогольной продукции. Фиксируется на горлышке бутылки жестким тросом, снять который можно, только применяя магнитный съемник. Чтобы стекло бутылки не разбила твердая поверхность тросика, он защищен мягкой прозрачной оболочкой. Также бутылочные датчики применяются для защиты строительных, слесарных инструментов, очков и других аксессуаров. Подходят для многоразового использования, где обычное крепление невозможно. Имеют высокую степень защиты, что немаловажно для дорогих товаров.
Виды датчиков по технологии работы:
Радиочастотные – наклейки прямоугольной, круглой или квадратной формы, изготовленные из пленки или бумаги с установленной вкладкой RFID, состоящей из антенны и чипа, с нанесенным штрих-кодом продукции или определенной информацией о ней. Защищают от незаконного выноса продукции, позволяют автоматизировать учетные процессы продаваемых товаров. Иногда радиочастотные этикетки выпускают с нанесенным ложным штрих-кодом. Для замороженных продуктов применяются специальные наклейки, отличающиеся высокой липкостью. Гибкие датчики работают на частоте 8.2 КГц.
Преимущество радиочастотных датчиков – это возможность самостоятельной печати этикеток на специальной самоклеящейся пленке, совместимость деактиваторов с POS-терминалами. Применяются в супермаркетах, торговых центрах, магазинах одежды, аптеках. Коэффициент точности срабатывания составляет 75–85%.
Акустомагнитные датчики функционируют с контактными и бесконтактными считывателями. Устойчивы к помехам. Работают на частоте 58 КГц. В акустомагнитных наклейках содержатся две металлические пластины, формирующие магнитный контур. Пока датчик активен, полоски создают переменное магнитное поле. При улавливании колебаний рамкой активизируется сигнализация. При деактивации происходит размагничивание второй полоски, поэтому рамка перестает реагировать на датчик.
Точность срабатывания акустомагнитной системы достигает 95 %. Ложные срабатывания практически отсутствуют. Недостаток акустомагнитной системы — высокая стоимость оборудования. Жесткая конструкция акустомагнитных этикеток не позволяет наклеить их на изогнутую поверхность или напечатать самостоятельно. Акустомагнитные системы применяются в магазинах одежды и электроники.
Электромагнитные датчики сложнее подобрать, т.к. они не всегда подходят к антикражному оборудованию. Функционируют на основе специальных ярлыков с намагниченной металлической полоской, срабатывание сигнализации происходит при попадании в электромагнитное поле антикражных ворот. Рабочая частота составляет 25 КГц. Едва заметная магнитная полоса наносится на товар, при выносе товара и попадании в магнитное поле возникают звуковые колебания и срабатывает сигнал. Такие прозрачные наклейки практически не видны покупателям. Подходят для нанесения штрих-кода. Бывают двух видов — деактивируемыми и недеактивируемыми (постоянными), применяются там, где нет необходимости выносить товар за пределы помещения, например, читальные залы. Компактные размеры позволяют наклеивать их на миниатюрные упаковки лекарств, канцелярские принадлежности, книги, а также изделия из металла. Имеют низкий коэффициент срабатывания — 70%.
Радиомагнитные датчики — сочетают основные параметры радиочастотного и электромагнитного метода обнаружения. Применяются для защиты большой номенклатуры товаров, имеет высокий коэффициент срабатывания. Отличительная особенность — применение защитных датчиков и гибких этикеток разных типов.

Вторая версия
После того как собрал “устройство” было решено сделать “всё по новой”, несколько улучшений:
Схема не сильно изменилась:
Несколько фото новой версии:
Гибкие чипы
А когда сначала ученые, а потом уже производители наконец-то разобрались, отработали технологии, они начали думать и в других направлениях.
Ведь если можно напечатать транзисторы на гибкой пленке, то можно практически любую поверхность сделать маленьким вычислительным устройством, то есть процессором.
Основная идея гибкой электроники удивительно проста: надо начать с гибкой подложки, к примеру, специального пластика или бумаги и нанести на него тонкий слой гибкого полупроводника. Но выбор материалов сильно ограничен вследствие того, что он должен соответствовать многим условиям.
Но на данном этапе пока точно нет необходимости носить на запястье тонкую пленку с 11 миллиардами транзисторов как в Apple A14 Bionic. Требования к производительности у таких чипов минимальны. Поэтому количество транзисторов не должно быть огромным.
И тут мы приходим к недавней разработке ребят из ARM совместно с компанией PragmatIC, которые опубликовали свою работу в журнале Nature. Они показывают, что гибкие и главное — полноценные процессоры не только возможны, но скоро уже могут начать появляться на рынке.
Гибкие экраны
Но вы спросите, а почему же тогда мы уже 20 лет не пользуемся гибкими экранами? Проблема в отсутствии массовой технологии. В 1992 году показали только физическую возможность, но для создания гибкого экрана этого маловато.
Необходим был целый комплекс различных технологических решений, начиная от разработки специальных пластиков, и заканчивая новыми поколениями тонкопленочных транзисторов, подходящих для массового производства! Такими например стали LTPS транзисторы и тонкие пленки прозрачного термостойкого и проводящего пластика.
А вместе с тем, одновременно активно развивалось направление печатной электроники.
Представьте, в вашем цветном принтере разными красками можно наносить разноцветный рисунок в разных местах, так и в печатной электронике можно печатать в 2D различные контакты, транзисторы и изоляторы, фактически создавая необходимую электрическую цепочку на разных поверхностях.
И вот собрав все эти технологические решения гибкие экраны стали возможны!
Гибкий процессор arm
Итак, чтобы вы поняли о чем мы тут говорим. Это пока слабый, но абсолютно гнущийся процессор под названием PlasticArm. Его площадь составляет 59,2 квадратных миллиметров и он содержит 56 340 транзисторов и резисторов или 18 334 NAND2-эквивалентных затворов!
Это по крайней мере в 12 раз больше, чем прошлый рекордсмен от той же компании PragmatIC, где было всего 4 000 транзисторов.
Микропроцессор работает с частотой до 29 кГц. Напоминаю, что процессоры Intel 11-го поколения в режиме TurboBoost выдают 5,3 ГГц. То есть разница частот — примерно 180 тысяч раз.
Однако, чтобы быть предельно ясным, даже при двенадцатикратном увеличении количества транзисторов по сравнению со своим ближайшим собратом, новый PlasticARM ни в коем случае не является мощным процессором.
Система использует 28 выводов, которые включают в себя тактовый генератор, сброс, питание и другие отладочные выводы. Проще говоря, это полнофункциональный 32-битный ARM-чипсет.
Не только процессор, но и память, ввод/вывод, и все остальное. Подключите к нему несколько подходящих и даже гибких датчиков, и перед вами откроются огромные возможности.
Он использует собственную архитектуру Cortex-M, основанную на ARM-Cortex-M0 начального уровня, что делает его совместимым с процессорами этого же класса и их кодом.
Это позволяет ему быть действительно универсальным, то есть его можно использовать для кучи разных задач.
Сам же его разработчик говорил, что “безусловно процессор слабый, но я бы использовал его в упаковке салата, чтобы отслеживать то, насколько он свежий!”
Вы поняли о чем речь? На упаковках салата будет наклеен процессор, который отслеживает его свежесть, то есть это одноразовый процессор, который потом окажется в мусорке!
Ну и конечно он сильно больше, чем обычный процессор с теми же параметрами. Ширина затвора там около 0.8 микрометра, что в несколько десятков раз больше чем у обычных процессоров.
Кроме того данный процессор потребляет сильно больше электроэнергии — 20 милливатт. Это может показаться очень незначительным энергопотреблением, но M0 архитектура, реализованная на стандартном кремнии, требует чуть более 10 микроватт. Разница огромная.
Основной полупроводник там — это известный нам по LTPO экранам IGZO, то есть оксид индия, цинка и галия, а сам процессор состоит всего из 30 слоев из которых всего 4 являются металлами. При этом суммарная толщина всего 30 микрометров, что тоньше человеческого волоса!
Да и стоимость производства может быть очень низкой из-за простого процесса и отсутствия необходимости использовать дорогой монокристаллический кремний! При правильном масштабировании производства тут идет разговор об одном центе за чип или даже меньше!
Датчик изгиба
Прежде чем открывать IDE нужно собрать хотя бы один датчик изгиба и удостовериться в его работоспособности. Почему бы его не купить? Так как его в своем городе не нашел, а в Китае стоит 20$/штука, кроме того максимум я находил длиной в 8 сантиметров, выигрывают они только формой (тонкие).
До этого с фоторезисторами не имел дела, поэтому для начала просто посмотрел на принцип работы, подобрал сопротивление, оценил диапазон, а также выявил что из 10 купленных 1 не работал, не зря проверял.
После собраться собственно сам датчик. На рисунке изображена схема датчика, я думаю понятно что необходимо сделать.
Советую постараться найти фоторезисторы именно 3 мм., так как иначе вставить их в трубку очень проблематично. Вот что получилось:
Проводов таких тонких у меня не было, а оптоволокно завезли уже… В общем телефонный провод как раз.
Теперь можно натянуть термоусадку и убедится в работе.
Проверить работоспособность можно таким кодом:
const int pinPhoto = A0;
void setup() {
pinMode( pinPhoto, INPUT );
}
void loop() {
Serial.println( analogRead( pinPhoto ) );
delay(100);
}Выводиться должно значение от 0 до 1024, у меня вышло так:
Сгибаем датчик:
Особенности и преимущества:
- Срабатывание звуко-световой сигнализации при несанкционированном снятии механизма или взломе замка – позволяет свести к минимуму количество краж в магазинах.
- Большой выбор моделей одноразового и многократного применения.
- Крепление на разные виды поверхностей (бумага, пластик, ткани, меха, кожа, стекло, металл и пр.).
- Жёсткие датчики в отличие от наклейки явно показывают покупателю, что товар защищён и есть риск попасться на краже. Изготовлены из прочного пластика. Снятие производится только сотрудниками магазина.
- Гибкие этикетки подходят для маркировки небольших товаров, например, лекарств, косметики, канцелярских принадлежностей, не нарушают целостность изделия, можно незаметно разместить под упаковкой.
Подготовка
Нам понадобится:
Предисловие
В данной статье рассмотрим как сделать руку-клавиатуру, а также самодельный датчик изгиба (сгибания). На одной руке, как правило, 5 пальцев — это дает сделать 32 (2^5) комбинации. Но на русский язык не потянет (33-32 символа), а вот на английский язык как раз, ещё и останется место для space/backspace/enter и т.д.
Немного идей: если подумать, то это интересный джойстик; если присоединить вторую руку, то это 1024 комбинации, а это возможно музыкальный инструмент; внедрить гироскоп/акселерометр и улучшить до мышки.
Принцип действия
Жесткие антикражные датчики Ракушка имеют сферическую форму, состоят из двух частей, одна из которых содержит тросик или иглу. Подходит для многократного использования. Способ фиксации на товаре – в зависимости от вида товара. Например, для текстильных изделий подойдет датчик с иголкой, для бутылок со спиртным – с тросиком.
За счет прочного крепления устройство невозможно снять без специального приспособления. Гибкие одноразовые этикетки приклеиваются к упаковке. При попытке вынести товар из магазина антенна принимает сигнал от датчика, в результате чего срабатывает сигнал о краже, оповещающий о попытке незаконных действий злоумышленника.
При выборе антикражного датчика необходимо учитывать следующие факторы:
- Актуальность использования многоразовых датчиков.
- Стоимость оборудования, расходных материалов и монтажа (при продаже дешевых товаров нет смысла устанавливать дорогостоящую антикражную систему).
- Наличие помех в месте установки приспособления.
- Уровень экранирования датчиков телом человека и металлов.
- Коэффициент детектирования.
- Уровень работы системы охраны.
Программа на пк
Что нам надо? Получить данные с блютуз модуля, соотнести с нужным символом, задействовать клавишу в нужное окно. Код по ссылке.
Алгоритм:
- Присоединится по блютуз
- С помощью ReadCOM() считываем байт посылаемый микроконтроллером, отправляем значение в метод SendKey, так же туда отправляется хэндл текущего окна, чтобы метод знал куда записать символ
- Проверяем что к нам пришло, если это значение соответствует space, backspace, enter, то сработает нужное нажатие, если же ни один из вышеперечисленных, то возьмется из массива нужный символ
Зачем массив если можно было пустить по порядку все символы? Да, можно было, так и было на какой-то стадии, но некоторые комбинации для пальцев легче чем другие, а так же есть определенная частота использование тех или иных букв в алфавите:
Может показаться что уже за нас всё сделано, но не тут то было, сколько я не гуглил “сложность комбинаций пальцами рук” и тд, ничего годного не нашел. Пришлось самостоятельно и субъективно оценивать сложность комбинаций, для каждого советую эту таблицу заполнить самостоятельно и переписать массив. Кратко: самая легкая комбинация — самая частая буква.
Результат
Рука-клавиатура не новый проект, но сделать самому и редактировать как душе угодно намного приятнее готового, тем более мы получаем не только клавиатуру, а универсальное устройства, которое можно связать и с телефоном, и с другими устройствами (управлять, например, “механической рукой”). Также на заметку кому-нибудь такие датчики, вдруг пригодятся )
Сборка устройства
Общая схема представлена на рисунке ниже. На самом деле самое сложно, как оказалось, это учитывать размеры, некоторые провода свободно висят и мешают, а другие натягиваются и иногда рвуться. Кроме того датчики вышли больше чем надо для пальцев, эдак взял с запасом )
И собственно сама перчатка, я взял строительную, что не совсем привлекательно. Также если клеить непосредственно сразу на перчатку, то при сгибание датчики будут уходить в бок, поэтому решено было посадить их на липучки и в случае чего их можно снять.
Скетч и код на пк
Будет две программы: скетч на плату и программа на ПК. Так как готов только один датчик, а уже очень хочется узнать реально ли эмулировать клавиатуру через Arduino, то включим пк. А пока “заменим” датчики изгиба на кнопки:
Скетч на arduino
Для начала: разницы между кодом для кнопочной версии и версии с датчиками практически нету, за исключением пару строк для считывания данных. Способов считать данные много есть, но самый хороший алгоритм мне показался такой:
- Получить один из сигналов
- Записать его в переменную sendValue
- Дождаться комбинации 00000 (разжал пальцы), либо если пришел сигнал больше sendValue, то запишем новый сигнал в sendValue
- Если комбинация 00000 и sendValue не равен 0, то отправляем данные
Как считается полученное число с датчиков? Обычным переводом с двоичной системы в десятичную, каждый последующий сигнал 2n.
Зачем такой механизм? Мы не можем одновременно нажать на необходимые кнопки, либо, что еще сложнее, согнуть нужные пальцы в одно мгновение, поэтому нам нужно не отправлять сразу данные, а ждать “последняя ли это комбинация?”, поймём мы это с помощью изначальной комбинации( 00000 ), это будет как “стопбит”, после которого программа будет понимать, что следует направить число, если там конечно же лежит не сам “стопбит”.
Зачем нужно сравнивать sendValue и новый сигнал? После того как человек загнул, например, 01011 и начинает разгибать пальцы для исходной комбинации (00000 ), то он уже сделает другую комбинацию, так как пальцы мы разжимаем тоже не мгновенно, после того как пользователь разожмет любой из пальцев комбинация сразу станет по числовому значение меньше, чем была в “пик”, именно по-этому запоминает ”наибольшую” комбинацию.
Сферы применения:
- Магазины компьютеров, техники, парфюмерии, косметики, бытовой химии.
- Книги и другая печатная продукция (гибкий датчик вклеивается в корешок).
- Супермаркеты и магазины продуктов питания (винные отделы).
- Магазины по продаже одежды, обуви, аксессуаров, салоны меха и кожи.
Предлагаем сейферы — пластиковые боксы с замком для защиты Вашего товара от кражи и внешнего воздействия. Прозрачность бокса обеспечивает доступность информации на упаковке покупателю.
Интернет-магазин «Sj-Company» предлагает купить антикражные датчики оптом для уменьшения числа хищений товара покупателями или персоналом и прироста прибыли. Для уточнения цены и получения подробной информации обращайтесь к менеджерам нашей компании.
Типы датчиков по дальности считывания:
Бесконтактные — функционируют на расстоянии до 2 метров.
Контактные — необходимо приложить этикетку к деактиватору.
Урок 9. arduino и flex sensor
В этом опыте, мы будем использовать Flex Sensor (Датчик изгиба)! В его конструкции используется уголь нанесенный на пластиковую полоску, также как у переменного резистора у него изменяется сопротивление, но вместо поворота ручки, вам достаточно его немного изогнуть, тем самым изменяя сопротивление. Для обнаружения изменения сопротивления, на входе ардуино мы снова, как в предыдущих опытах, используем «делитель напряжения». Наклоняя Датчик в одном направлении он изгибается, и чем больше он изгибается, тем выше становится его сопротивление. Приблизительный интервал изменений сопротивлений от 10 кОм до 35 ком. В этой схеме мы будем использовать «Датчик Изгиба» для контроля положения сервопривода. Приступим:
Когда вы дойдете до этого опыта, не расстраивайтесь если у вас нет такого датчика, его можно попробовать заменить фоторезистором, и немного подправить код скетча. Для этого вам необходимо внимательно ознакомиться с кодом.
Перед вами принципиальная схема к уроку 9, во время сборки ошибиться трудно, но можно.. Внимательнее относитесь к подключению сервопривода, в остальном сложностей быть не должно.
Для этого опыта вам понадобится:
1. Arduino UNO — 1 шт.
2. Сервопривод — 1 шт.
3. Датчик Изгиба — 1 шт.
4. Резистор 10 кОм — 1 шт..
5. Соединительные провода.
6. Макетная плата.
7. При отсутствии Флекс Сенсора — Фоторезистор
Далее идет схема электрических соединений для этого опыта.
Скачать код к опыту 9. Скетч и подробное описание (Обязательно прочтите весь скетч! Он подробно описан в «Код программы к уроку 9»)
Набор для экспериментов MaxKit 01.
Код программы, на русском языке для опыта №9 можно скачать здесь: lesson_09
Вид созданного урока на макетной плате. Примерно так у вас должно получиться:
Тоже самое, но уже вместо Датчика Изгиба установлен фоторезистор:
А если не работает?
Такое может случиться с каждым: программа написана, успешно скомпилирована, загружена, но не понятно почему , работает не так как задумано.
У компьютера есть монитор, клавиатура, мышь, с их помощью легко и удобно отлаживать код, но у Arduino подобных аксессуаров нет. Как же быть? Выход — найти особый «ключ», для того чтобы обеспечить видимость состояния выходов микроконтроллера. Этим ключиком может стать практически что угодно — светодиод, зуммер, и пр., но один из самых полезных инструментов Serial Monitor . Используя Serial.print() и println(), вы можете с легкостью вывести, в понятном для человека виде, текст и данные от Arduino, на экран компьютера. Это отличная возможность для проверки и окончательной отладки Вашей программы.
Всем удачи! Ждём от вас комментарии и фотоотчеты о ваших опытах. ARDUINO УРОК 9. ДАТЧИК ИЗГИБА.
Будущее и выводы
Но куда же создание такого абсолютно гнущегося, но полноценного процессора нас ведет?
На самом деле, пока что не очень очевидно, но вполне возможно, что мы очень скоро получим возможность печати чипов и микроконтроллеров прямо с нужными датчиками, например, на одежде, бумаге или на пластиковых упаковках.
Штаны которые говорят, что они грязные! Или местоположение всегда потерянного второго носка! Можно делать умные тату с подсветкой и не только…
Конечно есть и более полезное использование — медицина. В целом, если напечатать чип на органически-совместимом материале, то можно будет крепить его на органы, чтобы они считывали показатели сердечного ритма, например, или вводили лекарство точно по расписанию.
Человечество явно придумает куда можно прикрутить эти чипы так, чтобы это стало нам с вами удобно! Ну и до маленького экрана в линзе для глаз, который создает вам дополнительную реальность тоже недалеко осталось! Будем следить, интересно к чему приведет эта технология!
Гибкий.ру