В IoT автоматизация обеспечивается путем передачи данных к устройству. Датчики и приводы в IoT представляют собой эти две конечные точки системы.

Интернет вещей является основным фактором, способствующим развитию новой экономике данных. Ценность системы IoT выходит за рамки первоначально предполагаемого использования, например, в автоматизации. Это связано с тем, что дальнейшая ценность заключается в интеллектуальной составляющей, которую создает система IoT. Датчики являются источником данных IoT, а датчики и приводы в IoT могут работать вместе, чтобы обеспечить автоматизацию в промышленных масштабах. Наконец, анализ данных, которые производят эти датчики и приводы могут со временем дать ценную информацию для бизнеса.

Благодаря инновациям в области производства материалов и нанотехнологий сенсорные технологии развиваются небывалыми темпами, что приводит к повышению точности, уменьшению объема и стоимости, а также к возможности измерять или обнаруживать то, что раньше было невозможно. Фактически, сенсорные технологии развиваются настолько быстро, что уже через несколько лет мы увидим триллион новых датчиков, устанавливаемых ежегодно.

Датчики

Более точным термином для датчика является преобразователь. Преобразователь — это любое физическое устройство, которое преобразует одну форму источника энергии в другую. Так, в случае с датчиком, преобразователь преобразует некое физическое явление в электрический импульс, который определяет показания датчика. Микрофон — это датчик, который принимает колебательную энергию (звуковые волны) и преобразует ее в электрическую энергию, чтобы другие компоненты системы могли соотнести ее с исходным звуком.

Приводы

Другой тип преобразователя, который можно встретить во многих системах IoT, — это привод. Проще говоря, привод работает прямо противоположно в сравнении с датчиком. Он принимает электрический входной сигнал и превращает его в физическое действие. Например, электродвигатель, гидравлическая система и пневматическая система — все это разные типы приводов.

Контроллер

В типичной системе IoT датчик может собирать информацию и направлять ее в центр управления. Там заранее определенная логика диктует решение. В результате соответствующая команда управляет приводом в ответ на входные данные датчика. Таким образом, датчики и приводы в IoT работают вместе с противоположных сторон. 

Позже мы обсудим, где находится центр управления в общей системе IoT.

Разнообразие IoT — ключевой момент

В системе IoT существует множество различных типов датчиков. Датчики расхода, датчики температуры, датчики напряжения, датчики влажности, и список можно продолжать. Кроме того, существует множество способов измерения одного и того же параметра. Например, небольшой пропеллер, подобный тому, который можно увидеть на метеостанции, может измерять поток воздуха. Однако этот метод не будет работать в движущемся автомобиле. В качестве альтернативы транспортные средства могут измерять воздушный поток, нагревая небольшой элемент и измеряя скорость его остывания.

Для разных областей применения требуются разные способы измерения одного и того же объекта. В то же время, одна переменная может вызвать несколько действий. В результате датчики и приводы в IoT должны надежно работать вместе.

Важность точных датчиков

Представьте, что вы владелец бара и хотите измерить количество пива, выходящего из одного из ваших кранов. Один из способов сделать это — установить датчик в линию, идущую от бочонка с пивом к крану. Этот датчик, скорее всего, будет иметь внутри небольшую крыльчатку. Когда пиво проходит через датчик, оно заставляет крыльчатку вращаться, подобно пропеллеру на метеостанции.

Когда крыльчатка вращается, она посылает поток электрических импульсов на компьютер. Компьютер интерпретирует эти импульсы, чтобы определить, сколько пива протекает через датчик. Звучит просто, верно?

Именно здесь датчики начинают вызывать интерес. Если вы вернетесь к нашему описанию, то увидите, что мы никогда напрямую не измеряли количество пива, протекающего через датчик; мы интерпретировали его из потока электрических импульсов. Это означает, что сначала мы должны понять, как его интерпретировать.

Калибровка датчика

Чтобы откалибровать датчик, мы должны взять емкость с известной вместимостью, скажем, пинтовый стакан. Затем мы должны наполнить этот его при различных условиях, чтобы определить, как выглядит электрический импульсный сигнал. Затем проследить за приводом, который отвечает за включение и выключение потока на другом конце.

Например, при первом наливании из нового кега может образоваться больше пены, и показания будут отличаться от показаний при наливании из середины кега, где было только пиво. Только благодаря многократным испытаниям и большому количеству данных мы обретаем уверенность в интерпретации данных. Датчики и приводы в IoT могут работать вместе для автоматизации процессов, например, таких как наполнение бутылок.

Важность точной калибровки

Когда корреляция выявлена, протокол всегда может гарантировать правильность показаний датчика. Этот процесс и есть калибровка. Надежные производители поставляют полностью откалиброванные устройства и предоставляют инструкции по повторной калибровке для проверки точности датчика.

Точность полученных данных имеет первостепенное значение, поскольку вы будете принимать важные решения, основанные на последующем анализе данных, который будет иметь мало ценности, если данные окажутся неверными.

Следующие важные шаги

Датчики и приводы в IoT работают вместе, как связующие звенья. После завершения проектирования устройства вы будете готовы к созданию прототипа вашей IoT-системы. Наиболее эффективным является использование облачного решения IoT, которое может принимать данные с устройств и предоставлять возможность запросов или визуализации данных. 

Материал подготовлен в рамках курса «Разработчик IoT». Если вам интересно узнать подробнее о формате обучения и программе, познакомиться с преподавателем курса — приглашаем на день открытых дверей онлайн. Регистрация здесь.