IoT и эволюция интеллектуальных датчиков
Как дешевые MCU превращают вездесущие датчики в следующую границу IoT.
Симбиоз датчиков и чипов приводит к более умным и меньшим устройствам, которые облегчают более точный и эффективный сбор и обработку данных; и похвастаться самокалибровкой, самодиагностикой и возможностями самопроверки. Это слияние функций считывания и обработки сигналов переопределяет ландшафт сенсора, который традиционно привязан к дискретным элементам, таким как термопары и акселерометры.
Традиционные датчики, такие как термопары, датчики температуры сопротивления (RTD) и тензодатчики, в основном были ограничены такими проблемами, как системный шум, затухание сигнала и динамика отклика. Кроме того, эти датчики создают низкоуровневые аналоговые выходы, которые требуют прецизионного формирования сигнала для защиты важной информации, которую они приобретают в первую очередь.
Интеллектуальное решение ADI для медицинских носителей
Войдите в недорогие микроконтроллеры и DSP, позволяя локально интегрировать возможности обнаружения и обработки сигналов внутри пакетов интеллектуальных датчиков. Микроконтроллеры, например, интегрированы с коммуникационными интерфейсами, источниками возбуждения, аналого-цифровыми (АЦП) и цифро-аналоговыми (ЦАП) преобразователями, дискретными входами и выходами и встроенными функциями обработки сигналов.
Впоследствии интеграция локальной вычислительной мощности преобразует обычный датчик в интеллектуальный датчик, который может выполнять комплексные вычисления на измеренных данных локально внутри сенсорного модуля. Интеллектуальный датчик обычно состоит из чувствительного элемента, схемы аналогового интерфейса, АЦП и интерфейса шины.
Анатомия интеллектуальных датчиков
Для начала интеллектуальный датчик позволяет значительно улучшить чувствительность сигнала к датчику или даже внутри самой сенсорной упаковки, что обеспечивает целостность сигнала и обеспечивает изоляцию сигнала в суровых промышленных условиях. Затем интеллектуальный датчик может использовать локальную вычислительную мощность для обработки и интерпретации данных локально; принимать решения на основе измеряемых физических параметров; и сообщать соответственно.
Это позволяет этим датчикам решать, какие данные обрабатывать локально и какие данные доставлять в облако через инфраструктуру Internet of Things (IoT). Интеллектуальные датчики могут создавать граничные условия без оператора. Далее, приложения IoT могут анализировать данные локально и запускать действие, или сигнал тревоги может быть отправлен через облако конечным пользователям в виде электронной почты, текстового сообщения или уведомления приложения.
Новый уровень сложности, который позволяют интеллектуальные датчики в аварийных сигналах и эффективности процесса, может трансформировать многие отрасли промышленности: промышленную, автомобильную, медицинскую, интеллектуальную и т. Д. Например, способность анализировать и обрабатывать данные локально может оптимизировать высокоскоростную обработку путем точного определения настоящие и будущие неудачи и прогнозирование того, как долго будут длиться детали.
Гелиевый зеленый - это интеллектуальный датчик для мониторинга окружающей среды
Меньший объем данных, который является более точным, также повысит эффективность облачной инфраструктуры и инфраструктуры IoT. Пример: почти 80 процентов мощности, потребляемой датчиками, поступает от беспроводных линий связи, используемых для передачи данных в край и облако. Таким образом, более преднамеренная и контролируемая передача данных в облако приводит к большей энергоэффективности, что является важным соображением в проектах IoT.
В ретроспективе интеллектуальные датчики отмечают эволюцию на пересечении электроники и чувствительных устройств. Стоимость интеграции электроники была большой проблемой для разработчиков, но с появлением дешевых микроконтроллеров со встроенными преобразователями данных, рецепт смарт-датчиков становится все более доступным.
Затем возникают проблемы с безопасностью, связанные с защитой данных датчика. Здесь новая порода безопасных микроконтроллеров и специализированных сопроцессоров безопасности постепенно преодолевает множество проблем безопасности.
Наконец, интеллектуальные датчики обязаны соблюдать множество стандартов связи, таких как Wi-Fi, Bluetooth и ZigBee. Опять же, часть электроники, в основном состоящая из экономичных MCU и MPU, приходит на помощь с несколькими периферийными устройствами, поддерживающими разнообразные стандарты связи.