IoT Systems: Sensores e Atuadores

A Internet das Coisas raramente é discutida sem a direção da conversa para dados e a nova Economia de Dados. A inteligência e o valor de um sistema IoT é baseado no que pode ser aprendido com os dados. Os sensores são a fonte dos dados do IoT.

A tecnologia de sensores está se desenvolvendo a um ritmo nunca antes visto, com o resultado de maior precisão, tamanho e custo reduzidos, e a capacidade de medir ou detectar coisas que antes não eram possíveis. Na verdade, a tecnologia de sensores está se desenvolvendo tão rapidamente e se tornando tão avançada que veremos um trilhão de novos sensores implantados anualmente dentro de alguns anos.

Um termo melhor para um sensor é um transdutor. Um transdutor é qualquer dispositivo físico que converte uma forma de energia em outra. Então, no caso de um sensor, o transdutor converte algum fenômeno físico em um impulso elétrico que pode então ser interpretado para determinar uma leitura. Um microfone é um sensor que toma energia vibracional (ondas sonoras) e a converte em energia elétrica de uma forma útil para que outros componentes do sistema se correlacionem ao som original.

Um outro tipo de transdutor que você encontrará em muitos sistemas IoT é um atuador. Em termos simples, um atuador opera na direção inversa de um sensor. Ele pega uma entrada elétrica e a transforma em ação física. Por exemplo, um motor elétrico, um sistema hidráulico e um sistema pneumático são todos diferentes tipos de atuadores.

Em sistemas IoT típicos, um sensor pode coletar informações e encaminhar para um centro de controle onde uma decisão é tomada e um comando correspondente é enviado de volta para um atuador em resposta a essa entrada sensorial.

IoT System - Sensor and Actuator Flow

Existem muitos tipos diferentes de sensores. Sensores de fluxo, sensores de temperatura, sensores de tensão, sensores de umidade, e a lista continua. Além disso, há várias maneiras de medir a mesma coisa. Por exemplo, o fluxo de ar pode ser medido usando uma pequena hélice como a que se vê em uma estação meteorológica. Alternativamente, como em um veículo que mede o ar através do motor, o fluxo de ar é medido aquecendo um pequeno elemento e medindo a taxa na qual o elemento está resfriando.

Diferentes aplicações requerem diferentes maneiras de medir a mesma coisa.

A Importância dos Sensores Precisos

Imagine que você é dono de um bar e quer medir a quantidade de cerveja que sai de uma de suas torneiras. Uma forma de o fazer é instalar um sensor em linha com a linha que vai desde o barril de cerveja até à torneira. Este sensor teria muito provavelmente uma pequena hélice dentro dele. Quando a cerveja passa através do sensor, ele faria a hélice girar, assim como a hélice em uma estação meteorológica.

Quando a hélice gira, ela enviará um fluxo de impulsos elétricos para um computador. O computador irá interpretar os impulsos para determinar a quantidade de cerveja que está fluindo. Parece simples, certo?

Aqui é onde os sensores ficam interessantes. Se você olhar para a nossa descrição, você verá que nós nunca medimos diretamente a quantidade de cerveja que flui através do sensor; nós a interpretamos a partir de um fluxo de impulsos elétricos. Isso significa que primeiro temos de descobrir como interpretá-lo. Calibração.

Para calibrar o sensor, teríamos de levar um recipiente com uma capacidade de transporte conhecida, digamos, um copo de pinta. Então teríamos que encher esse recipiente sob uma variedade de condições para determinar como era o sinal de pulso elétrico.

Por exemplo, a primeira vazão de um barril novo poderia ter mais espuma, que seria diferente de uma vazão a partir do meio do barril que era tudo cerveja. É apenas através de repetidas tentativas e muitos dados que ganhamos confiança que podemos interpretar os dados e determinar quanta cerveja foi derramada.

Após a correlação ser bem conhecida, um protocolo pode ser desenvolvido para assegurar que o sensor está sempre lendo corretamente. Isto é chamado de calibração. Fabricantes confiáveis fornecerão dispositivos totalmente calibrados e fornecerão instruções sobre como recalibrar para verificar a precisão do sensor.

A precisão dos dados sensurados é primordial, uma vez que você tomará decisões de missão crítica com base em análises posteriores dos dados, que terão pouco valor se os dados estiverem errados.

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