Датчики ― основа IoT (интернета вещей) и IIoT (промышленного интернета вещей). Они собирают информацию о параметрах окружающей среды, физических явлениях, условиях эксплуатации подключенных устройств, а затем передают ее на сервера для обработки и анализа. Без помощи чувствительных сенсоров невозможна глубокая автоматизация производственных или повседневных бытовых процессов, крайне затруднительным становится контроль изменений внешней среды, работы подключенной аппаратуры.
Датчики IoT ― это устройства, преобразующие данные о характеристиках объектов, подключенных к интернету вещей, в цифровой сигнал, который затем можно передавать на облако или облачный сервер, а также использовать для работы другого оборудования (приводов, контроллеров). Сбор сведений о физических явлениях ведется с помощью встроенных чувствительных элементов (металлических пластин, реагирующих на изменение внешней среды, светочувствительных диодов и так далее), а для передачи собранных показаний датчики оснащаются модулями беспроводной связи (Wi-Fi, NFC, RF или Bluetooth).
В готовых системах сенсоры обычно работают в тандеме с контроллерами и приводами. Датчики собирают сведения о внешней среде или состоянии подключенных устройств, преобразуют информацию в цифровой сигнал, который затем подается на контроллер. Тот, в свою очередь, принимает решение по заранее прописанной логике и отдает команду приводу, который превращает полученный электросигнал в конкретное физическое действие. По этому принципу, например, работает гидравлическая, пневматическая система, электродвигатели, другие похожие агрегаты.
Сенсоры могут фиксировать разные характеристики:
- температура;
- положение в пространстве;
- посторонние примеси;
- уровень инфракрасного излучения;
- влажность;
- напряжение и многое другое.
Список анализируемых параметров можно продолжать еще долго. Набор отслеживаемых характеристик зависит от того, в каких условиях, а также для каких целей планируется использовать детектор. При этом для отдельных отраслей деятельности разрабатываются свои преобразователи, которые могут по-разному собирать сведения об одних и тех же параметрах.
Сенсоры обычно сегментируются на основе измеряемых параметров и ряда других признаков:
- тип выходного сигнала;
- вариант питания;
- способ передачи информации.
Детекторы могут быть составной частью другого устройства. Тогда их называют интегральными. Встречаются и элементные датчики, то есть те, что представляют собой отдельный независимый прибор. Также различают аналоговые, цифровые, дискретные, импульсные устройства. Они предназначены для контроля изменения физических параметров (освещенность, влажность, давление). Цифровой датчик отслеживает все те же значения, что и аналоговый, но обладает встроенным цифровым преобразователем. Дискретный сенсор собирает информацию об открытии/закрытии, протечках/заполненности водой, движении, перемещении. Импульсные же детекторы фиксируют только расход рабочих веществ. По способу питания сенсоры делят на подключаемые к электросети и автономные, то есть работающие от аккумуляторных батарей.
В IoT часто используют типовые наработки, которые обычно предполагают свою ограниченную область эксплуатации.
- 1. Гироскопы. Эти датчики отвечают за ориентацию в пространстве, измерение степени вращения. Гироскопы остаются ключевым звеном в тех системах IoT, что задействованы в работе самолетов, кораблей, космических станций.
- 2. Акселерометры. Сенсоры фиксируют статическое и динамическое ускорение, помогают отслеживать движения. Акселерометры обычно устанавливаются в портативных смарт-устройствах, а также в системах мониторинга транспорта.
- 3. Датчики изображения. Используются при внедрении систем безопасности, участвуют в подготовке роботизированных устройств, беспилотников. Детекторы этого типа удаленно визуализируют объекты, а также их текущее местоположение.
- 4. Оптические датчики. Они фиксируют количественное изменение световых параметров, а затем преобразуют полученные сведения в электросигналы. Оптические датчики пригодны для контроля колебаний электромагнитной энергии, что востребовано в здравоохранении, системах экологического мониторинга, аэрокосмической промышленности.
- 5. Датчики движения. Они преобразуют в электросигнал сведения о перемещении объектов в пространстве. Эти сенсоры чаще других используются для решения вопросов энергосбережения, повышения уровня безопасности зданий.
- 6. Температурные сенсоры. Разрабатываются и внедряются для контроля рабочих параметров холодильных установок, климатического оборудования, мониторинга температуры в разных частях производственных зон.
- 7. Датчики качества воды. Измеряют электропроводность жидкости, а также контролируют уровень pH, многочисленные другие параметры.
Обычно один сенсор отвечает за контроль одного параметра. Однако это не значит, что в системе интернета вещей нельзя использовать интеллектуальный детектор. Такой датчик способен объединить в общем корпусе сразу несколько преобразователей, следящих за набором разрозненных параметров. Анализом поступающих данных в интеллектуальных детекторах занимается встроенный процессор. Это сокращает габариты аппаратного модуля, упрощает логику всей системы мониторинга.
Представьте, что на производстве есть потребность в определении точки росы. Для решения этой задачи можно установить несколько детекторов. Один будет фиксировать влажность, другой ― температуру воздуха, третий займется расчетом показателей, при которых среда станет перенасыщена влагой. После разработки набора датчиков их нужно будет сонастроить и должным образом разместить в производственной зоне. Дальше придется тратить ресурсы на обеспечение их работоспособности. Куда проще отказаться от отдельных детекторов в пользу интеллектуального датчика росы, который соберет все необходимые сведения, быстро и безошибочно обработает их. Умный детектор оптимизирует абочий процесс, а также поможет в его более глубокой автоматизации.
Если перед вами стоит задача по внедрению системы IoT, но вы не знаете, каким техническим решением воспользоваться, обращайтесь к FIXIT DEVELOPMENT. Мы занимаемся разработкой разных сенсоров интернета вещей. В своей работе учитываем условия эксплуатации будущих приборов, требования к их безопасности, масштабируемости. Мы подскажем, за счет каких технологий можно увеличить глубину автоматизации текущих процессов, а также предоставим готовый программно-аппаратный электронный модуль, отвечающий мировым стандартам качества.
