Sistemas IoT: Sensores y Actuadores

Rara vez se habla del Internet de las Cosas sin que la conversación se dirija a los datos y a la nueva Economía de los Datos. La inteligencia y el valor de un sistema IoT se basan en lo que se puede aprender de los datos. Los sensores son la fuente de datos de la IO.

Impulsada por las nuevas innovaciones en materiales y nanotecnología, la tecnología de los sensores se está desarrollando a un ritmo nunca visto, con el resultado de una mayor precisión, una disminución del tamaño y el coste, y la capacidad de medir o detectar cosas que antes no eran posibles. De hecho, la tecnología de los sensores se está desarrollando tan rápidamente y se está volviendo tan avanzada que dentro de unos años veremos un billón de nuevos sensores desplegados anualmente.

Un término mejor para un sensor es un transductor. Un transductor es cualquier dispositivo físico que convierte una forma de energía en otra. Así, en el caso de un sensor, el transductor convierte algún fenómeno físico en un impulso eléctrico que puede interpretarse para determinar una lectura. Un micrófono es un sensor que toma la energía vibratoria (ondas sonoras) y la convierte en energía eléctrica de forma útil para que otros componentes del sistema puedan correlacionarla con el sonido original.

Otro tipo de transductor que encontrarás en muchos sistemas de IoT es un actuador. En términos sencillos, un actuador funciona en la dirección inversa a la de un sensor. Toma una entrada eléctrica y la convierte en una acción física. Por ejemplo, un motor eléctrico, un sistema hidráulico y un sistema neumático son todos tipos diferentes de actuadores.

En los sistemas típicos de IoT, un sensor puede recoger información y enviarla a un centro de control donde se toma una decisión y se envía un comando correspondiente a un actuador en respuesta a esa entrada detectada.

Sistema de IoT - Flujo de sensores y actuadores

Hay muchos tipos diferentes de sensores. Sensores de flujo, sensores de temperatura, sensores de voltaje, sensores de humedad, y la lista continúa. Además, hay múltiples formas de medir la misma cosa. Por ejemplo, el flujo de aire puede medirse utilizando una pequeña hélice como la que se ve en una estación meteorológica. Alternativamente, como en un vehículo que mide el aire a través del motor, el flujo de aire se mide calentando un pequeño elemento y midiendo la velocidad a la que el elemento se enfría.

Diferentes aplicaciones requieren diferentes formas de medir la misma cosa.

La importancia de los sensores precisos

Imagina que eres el propietario de un bar y quieres medir la cantidad de cerveza que sale de uno de tus grifos. Una forma de hacerlo es instalar un sensor en la línea que va desde el barril de cerveza hasta el grifo. Lo más probable es que este sensor tenga un pequeño impulsor en su interior. Cuando la cerveza pasara por el sensor, haría que la hélice girara, al igual que la hélice de una estación meteorológica.

Cuando la hélice gire, enviará un flujo de impulsos eléctricos a un ordenador. El ordenador interpretará los impulsos para determinar la cantidad de cerveza que fluye. Suena sencillo, ¿verdad?

Aquí es donde los sensores se ponen interesantes. Si revisas nuestra descripción, verás que nunca medimos directamente la cantidad de cerveza que fluye a través del sensor; la interpretamos a partir de una corriente de impulsos eléctricos. Eso significa que primero debemos averiguar cómo interpretarlo. Calibración.

Para calibrar el sensor, tendríamos que tomar un recipiente con una capacidad de carga conocida, por ejemplo, un vaso de una pinta. Por ejemplo, el primer vertido de un barril nuevo podría tener más espuma, lo que daría una lectura diferente a la de un vertido de la mitad del barril que fuera todo cerveza. Sólo a través de pruebas repetidas y de una gran cantidad de datos podremos interpretar los datos y determinar la cantidad de cerveza que se ha vertido.

Una vez que se conoce bien la correlación, se puede desarrollar un protocolo para asegurar siempre la lectura correcta del sensor. Esto se llama calibración. Los fabricantes de renombre entregarán dispositivos totalmente calibrados y proporcionarán instrucciones sobre cómo volver a calibrarlos para verificar la precisión del sensor.

La precisión de los datos detectados es primordial, ya que se tomarán decisiones críticas para la misión basadas en el análisis posterior de los datos, que tendrán poco valor si los datos son incorrectos.

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