Tuesday, 1 December 2020

iPhone ในอนาคตอาจใช้เลเซอร์ตรวจจับก๊าซพิษคุณภาพอากาศหรือละอองเรณู

Apple Watch หรือ iPhone ในอนาคตอาจเตือนผู้ใช้เกี่ยวกับก๊าซพิษหรือละอองเรณูในสภาพแวดล้อมในพื้นที่โดย Apple ได้คิดค้นวิธีการตรวจจับอากาศอย่างน่าเชื่อถือโดยใช้เลเซอร์และเซ็นเซอร์อื่น ๆ ร่วมกัน

แม้ว่าจะไม่ใช่สิ่งที่ผู้คนนึกถึงตลอดเวลา แต่อากาศก็เป็นองค์ประกอบสำคัญของชีวิต แต่ก็อาจเป็นอันตรายได้เช่นกัน ปัญหาที่มองไม่เห็นอาจอยู่ในอากาศเช่นละอองเกสรดอกไม้หรือก๊าซพิษด้วยและสารระคายเคืองอื่น ๆ ที่อาจทำให้เกิดอันตรายต่อบุคคลหากสูดดมในปริมาณที่เพียงพอ

แม้ว่าอุปกรณ์ต่างๆเช่นเครื่องตรวจจับก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์จะมีอยู่ในบ้านและในรูปแบบพกพา แต่บางครั้งรุ่นขนาดกะทัดรัดก็ไม่เล็กพอที่จะพกพาไปไหนมาไหนได้อย่างสะดวก ตามหลักการแล้วการเพิ่มเครื่องตรวจจับก๊าซให้กับสิ่งของที่ผู้ใช้พกพาหรือสวมใส่ทุกวันเช่นสมาร์ทโฟนหรือสมาร์ทวอทช์จะให้การป้องกันในระดับที่สูงขึ้น แต่ระบบปัจจุบันไม่สามารถฝังในลักษณะดังกล่าวได้

ในสิทธิบัตรที่มอบให้แก่ Apple ที่มีชื่อว่า “เซ็นเซอร์อนุภาคสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบพกพา” Apple แนะนำวิธีแก้ปัญหาดังกล่าวโดยการสร้างส่วนประกอบที่สามารถติดตั้งลงในอุปกรณ์ได้ โดยเฉพาะสิทธิบัตรเกี่ยวข้องกับการตรวจจับอนุภาคในอากาศอย่างแม่นยำ

ตัวอย่างของเลเซอร์สามตัวที่ใช้ในอวกาศ 3 มิติเพื่อตรวจจับอนุภาค

ในฐานะที่เป็นอินเทอร์เฟอโรมิเตอร์แบบผสมตัวเองระบบที่ใช้ในการตรวจจับการมีอยู่ของวัตถุโดยการสะท้อนแสงเลเซอร์อาจได้รับผลกระทบจากความเร็วลมบางครั้งส่วนประกอบอาจรวมพัดลมเพื่อสร้างความเร็วลมและทิศทางคงที่เพื่อลดโอกาสที่จะเกิดข้อผิดพลาดในการประมาณค่าอนุภาค . ในบางกรณีพัดลมไม่ได้ใช้งานโดยใช้อินเตอร์เฟอโรมิเตอร์แบบผสมตัวเองเพื่อกำหนดความเร็วลม

ในโซลูชันของ Apple ในการตรวจสอบอากาศจะเสนอการใช้แหล่งกำเนิดแสงเลเซอร์สามแหล่งและเลนส์สะท้อนภายในทั้งหมดสามชิ้นรวมถึงเซ็นเซอร์แสงหรือโฟโตไดโอดที่เกี่ยวข้องเพื่อรับสัญญาณแสง แสงที่ปล่อยออกมาจากเลเซอร์จะถูกป้อนผ่านเลนส์และสะท้อนไปยังเซ็นเซอร์รับโดยแสงจะหักเหเข้าหาเซ็นเซอร์เอง

Apple แนะนำว่าสแต็กอาจประกอบด้วยวงจรเซ็นเซอร์ที่ระดับฐานวางทับด้วยตัวปล่อยและตัวตรวจจับตามด้วยเลนส์ที่ด้านบน นั่นหมายความว่าเซ็นเซอร์แสงและแหล่งกำเนิดแสงจะอยู่ในตำแหน่งเดียวกันดังนั้นแสงจะถูกสะท้อนกลับไปยังจุดกำเนิด

กองส่วนประกอบที่เป็นไปได้ที่ใช้ในเซ็นเซอร์อนุภาค

กองส่วนประกอบที่เป็นไปได้ที่ใช้ในเซ็นเซอร์อนุภาค

การทำเช่นนี้จะช่วยให้ Apple ไม่จำเป็นต้องกำหนดจุดปลายทางสำหรับแสงและวางเซ็นเซอร์ตรวจจับไว้ห่างจากตัวปล่อยสัญญาณทำให้ประหยัดพื้นที่ในการออกแบบ Apple ยังแนะนำการใช้ VCSEL ซึ่งใช้ในฮาร์ดแวร์เช่นอาร์เรย์กล้อง TrueDepth ของ iPhone

จากนั้นระบบจะใช้การเปลี่ยนแปลงของพลังงานแสงที่ปล่อยออกมาจากแหล่งกำเนิดแสงแต่ละแหล่งที่ได้รับจากเซ็นเซอร์แต่ละตัวเพื่อตรวจสอบว่ามีอนุภาคข้ามไปด้านหน้าเลเซอร์ ด้วยการตรวจจับการสะท้อนกลับและการสะท้อนของลำแสงนี้สามารถใช้เพื่อกำหนดปริมาตรของอนุภาคในอากาศได้

ด้วยการใช้เลเซอร์สามชุดในตำแหน่งที่ต่างกันการจัดเรียงนี้สามารถตรวจจับความเร็วลมและจำนวนอนุภาคในพื้นที่สามมิติทำให้สามารถอ่านทิศทางได้อย่างแม่นยำ

ระบบจะปล่อยลำแสงสามลำแสงไปในทิศทางที่ต่างกันปรับตำแหน่งของลำแสงเมื่อเวลาผ่านไปและตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของแสงสะท้อนที่ตรวจจับได้ในตำแหน่งที่มาบรรจบกันหลายแห่ง ระบบสามารถใช้ข้อมูลนี้เพื่อกำหนดความเร็วการไหลและทิศทางการไหลตามการเปลี่ยนแปลงของปริมาตรซึ่งจะช่วยปรับปรุงจำนวนอนุภาคที่วัดได้ในช่วงเวลาสั้น ๆ

จากนั้นปริมาตรของอนุภาคจะถูกประมาณตามค่าที่อ่านได้และความเร็วลมตลอดจนความเข้มข้นของอนุภาคในก๊าซ

อีกภาพประกอบหนึ่งของการตั้งค่าการตรวจจับอนุภาคไตรเลเซอร์

อีกภาพประกอบหนึ่งของการตั้งค่าการตรวจจับอนุภาคไตรเลเซอร์

สิทธิบัตรแสดงรายชื่อผู้ประดิษฐ์เป็น Mehmet Mutlu, James J.Dudley, Mark T.Winkler และ Wenrui Cai เริ่มต้นเมื่อวันที่ 22 กรกฎาคม 2019

Apple ยื่นคำขอรับสิทธิบัตรจำนวนมากเป็นประจำทุกสัปดาห์ แต่แม้ว่าการมีอยู่ของคำขอสิทธิบัตรจะบ่งบอกถึงประเด็นที่น่าสนใจสำหรับทีมวิจัยและพัฒนาของ Apple แต่ก็ไม่จำเป็นต้องรับประกันว่าความคิดนั้นจะปรากฏในผลิตภัณฑ์หรือบริการในอนาคต

นี่ไม่ใช่ครั้งแรกที่ Apple พิจารณาปัญหาการตรวจจับก๊าซ ในเดือนมกราคม 2019 แนะนำให้สร้างเซ็นเซอร์ก๊าซขนาดเล็กอาจทำให้เซ็นเซอร์ก๊าซอันตรายขนาดกะทัดรัดรวมอยู่ใน iPhone ได้

 

Ufabet Ufabet
Ufabet Ufabet