صنایع و سازمان‌ها مدت‌ها است که از انواع مختلف سنسورها استفاده می‌کنند اما اختراع اینترنت اشیا تکامل سنسورها را به سطحی کاملا متفاوت سوق داده است.
کارکرد زیرساخت های اینترنت اشیا تحویل انواع مختلفی از داده و اطلاعات با استفاده از سنسورهای مختلف است. وظیفه آنها جمع‌آوری داده، قراردادن آن برروی پشته و اشتراک‌گذاری آن با یک شبکه کامل از دستگاه‌های متصل است. تمام داده‌های جمع‌آوری‌شده این امکان را برای دستگاه‌ها فراهم می‌سازند تا به‌طور مستقل عمل‌کنند، و کل سامانه محیطی هر روز «هوشمندتر» می‌شود.
با ترکیب یک مجموعه از سنسورها و یک شبکه ارتباطاتی، دستگاه‌ها اطلاعات را با یکدیگر به اشتراک می‌گذارند و کارآیی و عملکرد خود را بهبود می‌بخشند.
وسایل نقلیه تسلا یک نمونه از این کاربرد هستند. همه سنسورهای موجود در یک ماشین درک خود را از محیط اطراف ثبت می‌کنند، و اطلاعات را در یک پایگاه داده عظیم بارگذاری می‌کنند.
سپس داده پردازش می‌شود و تمام بخش‌های مهم و جدید اطلاعات به دیگر وسایل نقلیه ارسال می‌شوند. این روندی مداوم است، که از طریق آن یک دسته کامل از وسایل نقلیه تسلا هر روز هوشمندتر می‌شوند.
بیایید نگاهی به برخی از سنسورهای کلیدی بندازیم که به‌طور گسترده در دنیای IOT بکاربرده می‌شوند.
سنسورهای دما
بطورکلی «دستگاهی که برای اندازه‌گیری مقدار انرژی حرارتی استفاده می‌شود و می‌تواند تغییر فیزیکی در دما از منبعی مشخص را تشخیص داده و داده‌ها را به مقادیر قابل درک برای یک دستگاه یا کاربر تبدیل کند، به عنوان سنسور دما شناخته می‌شود.»
این سنسورها مدت‌ها است که در انواع دستگاه‌ها بکارگرفته می‌شوند. بااین‌حال، با ظهور IOT، امکان حضور آنها در دستگاه‌های بیش‌تری فراهم شده است.
تا چندسال پیش، کاربرد آنها عمدتا شامل کنترل تهویه کننده هوا، یخچال‌ها و دستگاه‌های مشابه بود که برای کنترل محیطی بکاربرده می‌شدند. بااین‌حال، با پیدایش دنیای IOT، آنها نقش خود را در فرآیندهای تولیدی، کشاورزی و صنعت سلامت پیداکرده‌اند.
در فرآیند تولید، بسیاری از دستگاه‌ها به دمای محیط خاص و همچنین دمای دستگاه خاص نیاز دارند. با این نوع از اندازه‌گیری، فرآیند تولید همیشه می‌تواند بهینه باقی بماند.
از سوی دیگر، در کشاورزی، دمای خاک برای رشد محصول بسیار مهم است. این امر به تولید گیاهان، و حداکثر کردن خروجی کمک می‌کند.
در زیر برخی از زیرمجموعه های سنسورهای دما آورده شده اند:
- ترموکوپل: این دستگاه اندازه‌گیری دما را با تغییر در ولتاژ نشان می‌دهد. با افزایش دما، ولتاژ خروجی ترموکوپل بالا می‌رود.
- آشکارساز دمای مقاومتی: مقاومت این دستگاه بطور مستقیم متناسب با دما است، با افزایش دما در جهت مثبت، مقاومت بالا می‌رود.
- ترمیستور: یک مقاومت حساس به دما است که مقاومت فیزیکی آن با تغییر دما تغییر می‌کند.
- IC (نیمه‌هادی): دستگاه‌هایی خطی هستند که در آنها رسانایی نیمه‌هادی به‌طورخطی افزایش می‌یابد و از مزایای ویژگی مقاومت متغیر مواد نیمه‌هادی بهره می‌برند. این موضوع می‌تواند امکان یک خوانش دمای مستقیم را به‌صورت دیجیتال، به‌ویژه در دماهای پایین فراهم آورد.
- سنسورهای مادون قرمز: دما را با رهگیری بخشی از انرژی مادون قرمز منتشرشده از شی یا ماده، و سنجش شدت آن شناسایی می‌کنند، و فقط برای اندازه‌گیری دمای جامدات و مایعات بکاربرده می‌شود، اما کاربرد آن برای گازها به دلیل ماهیت شفاف آنها امکان‌پذیر نیست.
سنسورهای مجاورتی
دستگاهی است که می‌تواند حضور یا عدم حضور یک شی مجاور، یا ویژگی‌های آن شی را شناسایی کند، و آن را به یک سیگنال الکتریکی تبدیل کند که می‌تواند به آسانی توسط کاربر یا یک دستگاه الکترونیکی ساده بدون تماس با آنها خوانده شود.
از سنسورهای مجاورتی بطور گسترده در صنعت فروشگاه‌داری استفاده می‌شود، زیرا آنها می‌توانند جابجایی و ارتباط میان مشتری و محصول مورد علاقه او را تشخیص دهند. یک کاربر فورا از تخفیف‌ها یا پیشنهادهای ویژه محصولات محیط اطراف خود مطلع می‌شود.
دیگر مورد کاربردی معروف و نسبتا قدیمی وسایل نقلیه است. کار سنسور مجاورتی این است که وجود یک مانع را هنگام عقب عقب رفتن ماشین هشدار می‌دهد.
همچنین از آنها برای پارک کردن در مکان‌هایی مانند مراکز خرید، ورزشگاه‌ها یا فرودگاه‌ها استفاده می‌شود.
در زیر تعدادی از سنسورهای مجاورتی طبقه بندی شده اند:
- سنسورهای القایی: سنسورهای مجاورتی القایی برای تشخیص غیرتماسی به منظور شناسایی حضور اجسام فلزی با استفاده از میدان الکترومغناطیس یا یک باریکه اشعه الکترومغناطیسی بکاربرده می‌شوند. این سنسور می‌تواند سریع تر از کلیدهای مکانیکی کار کند و همچنین به‌دلیل استحکام آن قابل اطمینان‌تر به‌نظر می‌رسد.
- سنسورهای خازنی: سنسورهای مجاورتی خازنی می‌توانند هر دو هدف فلزی و غیرفلزی را تشخیص دهند. تمام دیگر مواد دی الکتریک تقریبا با هوا متفاوت هستند. این می‌تواند برای سنجش اشیا بسیار کوچک از میان بخش بزرگی از هدف بکار برده شود. بنابراین، بطورکلی در کاربردهای سخت و پیچیده بکاربرده می‌شود.
- سنسورهای نوری: حسگر نوری از بخش‌های حساس به نور ساخته می‌شود و از یک باریکه نور برای تشخیص حضور یا عدم حضور یک شی استفاده می‌کند. این یک جایگزین ایده‌آل برای سنسورهای القایی است. و برای سنجش فاصله‌های طولانی یا شی غیرفلزی بکار برده می‌شود.
- سنسورهای آلتراسونیک: از سنسورهای آلتراسونیک همچنین برای تشخیص حضور یا اندازه‌گیری فاصله اهداف مشابه رادار یا ردیاب صوتی استفاده می‌شود. این راه حلی قابل اطمینان برای شرایط سخت و دشوار است.
سنسورهای فشار
یک سنسور فشار دستگاهی است که فشار را سنجش می‌کند و آن را به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کند. مقدار این سیگنال به سطح فشار اعمال‌شده بستگی دارد.
دستگاه‌های زیادی وجود دارند که به فشار مایع یا اشکال دیگر متکی هستند. این سنسورها امکان ایجاد سامانه‌های IOT را دارند که بر سامانه‌ها و دستگاه‌هایی که تحت فشار قرار دارند نظارت می‌کنند. با هرگونه انحراف از محدوده فشار استاندارد، دستگاه در مورد هر مشکلی که باید برطرف شود، به مدیر سیستم اطلاع می‌دهد.
بکارگیری این سنسورها نه تنها در ساخت، بلکه در نگهداری کل سیستم‌های آبیاری و سیستم‌های گرمایشی بسیار مفید است، زیرا تشخیص هرگونه نوسان یا افت فشار را آسان می‌سازد.
سنسورهای کیفیت آب
سنسورهای کیفیت آب عمدتا برای تشخیص کیفیت آب و پایش یونی در سیستم‌های توزیع آب بکاربرده می‌شوند.
آب عملا در همه جا کاربرد دارد. این سنسورها نقش مهمی را ایفا می‌کنند زیرا کیفیت آب را برای اهداف مختلف پایش می‌کنند. از آنها در صنایع مختلفی استفاده می‌شود.
در زیر فهرستی از متداول‌ترین نوع حسگرهای آب مورد استفاده، آورده شده است:
- سنسور کلر باقی‌مانده: این سنسور کلر باقی‌مانده در آب (یعنی کلر آزاد، مونوکلرامین و مجموع کلر) که عمدتا بخاطر کارآیی آن به‌عنوان ماده گندزدا استفاده می‌شود را اندازه‌گیری می‌کند.
- سنسور کل کربن آلی: سنسور کل کربن آلی برای اندازه‌گیری عنصر آلی بکاربرده می‌شود.
- سنسور میزان کدری: سنسور میزان کدری جامدات معلق در آب را اندازه‌گیری می‌کند، معمولا در اندازه‌گیری رودخانه و آبراهه، اندازه‌گیری فاضلاب و پسماند بکاربرده می‌شود.
- سنسور رسانایی: اندازه‌گیری‌های رسانایی در فرآیندهای صنعتی در درجه اول برای بدست آوردن اطلاعات در مورد غلظت‌های یونی کل (یعنی ترکیبات محلول) در محلول‌های آبی انجام می‌شوند.
- سنسور pH: برای اندازه‌گیری سطح pH در آب محلول استفاده می‌شود، که نشان می‌دهد چقد اسیدی یا بازی (قلیایی) است.
- سنسور پتانسیل اکسایش: اندازه‌گیری ORP دیدکلی نسبت به سطح واکنش‌های اکسیداسیون یا کاهش رخ داده در محلول را ارائه می‌دهد.
سنسورهای شیمیایی
در تعدادی از صنایع مختلف از سنسورهای شیمیایی استفاده می‌شود. هدف آنها نشان دادن تغییرات در مایع یا یافتن تغییرات شیمیایی هوا است. آنها نقش مهمی را در شهرهای بزرگ‌تر که لازم است تغییرات را ردیابی کرده و از جمعیت محافظت کنیم، ایفا می کنند.
موارد اصلی استفاده از سنسورهای شیمیایی را می‌توان در پایش محیط صنعتی و کنترل فرآیند، کشف مواد شیمیایی مضر آزادشده بطور عمدی یا بطور تصادفی، کشف مواد منفجره و رادیواکتیو، فرآیندهای بازیافت در ایستگاه فضایی، صنایع داروسازی و آزمایشگاه وغیره مشاهده کرد.
در زیر رایج ترین نوع حسگرهای شیمایی بیان شده است:
- ترانزیستور اثر میدان شیمیایی
- مقاومت شیمیایی
- سنسور گازی الکتروشیمیایی
- سنسور کلرید فلورسنت
- سنسور سولفید هیدروژن
- سنسور مادون قرمز ناپاشنده
- الکترود شیشه ای pH
- سنسور پتانسیومتری
- سنسور نانومیله اکسید روی
سنسورهای گاز
سنسورهای گاز مشابه سنسورهای شیمایی هستند، اما بطور خاص برای پایش تغییرات کیفیت هوا و تشخیص حضور گازهای مختلف بکاربرده می‌شوند. مثل سنسورهای شیمیایی، آنها در صنایع بی شماری مثل تولید، کشاورزی و بهداشت بکاربرده می‌شوند و از آنها برای پایش کیفیت هوا، تشخیص گاز سمی یا قابل احتراق، نظارت بر گاز خطرناک در معادن زغال سنگ، صنایع نفت و گاز، تحقیقات آزمایشگاهی شیمیایی، تولید رنگ‌ها، پلاستیک، دارو، پتروشیمی و غیره استفاده می‌شود.
برخی سنسورهای گازی متداول عبارتند از:
- سنسور دی اکسید کربن
- دم‌سنج
- آشکارساز مونواکسیدکربن
- سنسور دانه کاتالیز
- سنسور هیدروژن
- سنسور آلودگی هوا
- سنسور اکسید نیتروژن
- سنسور اکسیژن
- نمایشگر اوزون
- سنسور گازی الکترومکانیکی
- آشکارساز گازی
- رطوبت‌سنج
سنسورهای دود
یک سنسور دود، المانی است که دود (ذرات موجود در هوا و گازها) و سطح آن را سنجش می‌کند. مدتی طولانی است که از آنها استفاده می‌شود. بااین‌حال با توسعه IOT، آنها اکنون حتی موثرتر هستند، زیرا به یک سیستم متصل می‌شوند تا فورا کاربر را از هر مشکلی که در صنایع مختلف رخ می‌دهد، مطلع کنند.
سنسورهای دود بطور گسترده توسط صنایع تولیدی، HVAC، ساختمان‌ها و تسهیلات زیربنایی برای شناسایی تلاقی‌های آتش و گاز بکاربرده می‌شوند. این سنسور برای حفاظت از افرادی که در محیط‌های خطرناک کار می‌کنند، عمل می‌کند بطوری‌که کل سیستم در مقایسه با موارد قدیمی‌تر بسیار کارآمدتر است.
نوع متداول سنسورهای دود :
سنسورهای دود حضور دود، گازها و شعله آتش را در ناحیه اطراف خود تشخیص می دهند. حضور این عوامل را می توان بصورت نوری یا با فرآیند فیزیکی یا با استفاده از هر دو روش شناسایی کرد.
- سنسور دود نوری (فتوالکتریک): سنسور دود نوری، از پراکندگی نور به‌عنوان محرک اصلی استفاده می‌کند.
- سنسور دود یونیزاسیون: سنسور دود یونیزاسیون براساس اصل یونیزاسیون کار می‌کند، که در آن ترکیب ذرات حریق با مولکول‌های یونیزه‌شده هوای موجود موجب زنگ هشدار می‌شود.
سنسورهای IR
یک سنسور مادون قرمز سنسوری است که برای سنجش ویژگی‌های خاص پیرامونش با انتشار یا تشخیص اشعه مادون قرمز بکار می‌رود. این سنسور همچنین توانایی اندازه‌گیری حرارت منتشرشده از اشیا را دارد.
این سنسورها در انواع گوناگونی از پروژه‌های IOT به‌ویژه در خدمات درمانی بکار می‌روند، زیرا آنها پایش جریان خون و فشار خون را آسان می‌سازند. از آنها در یک مجموعه گسترده از دستگاه‌های هوشمند مرسوم مانند ساعت‌های هوشمند و تلفن‌های هوشمند نیز استفاده می‌شود.
سایر کاربردهای رایج آنها شامل لوازم خانگی و کنترل از راه دور، تجزیه و تحلیل تنفس، دید مادون قرمز (یعنی تجسم نشت گرما در الکترونیک، پایش جریان خون، برای مشاهده لایه‌های زیرین نقاشی توسط تاریخ نگاران هنر)، الکترونیک‌های پوشیدنی، ارتباط نوری، اندازه‌گیری‌های دمای بدون تماس، تشخیص زوایه کور خودرو است.
کاربرد آنها به همین‌جا ختم نمی‌شود، آنها همچنین ابزاری عالی برای تضمین سطح امنیت بالا در خانه شما هستند. علاوه‌براین، کاربرد آنها شامل بررسی‌های محیطی است، زیرا می‌توانند انواع مواد شیمیایی و نشت‌های حرارتی را تشخیص دهند. به علت داشتن گستره وسیعی از کاربردها نقش مهمی در صنعت خانه هوشمند ایفا می‌کنند.
سنسورهای سطح
سنسوری که برای تعیین سطح یا مقدار سیالات، مایعات یا مواد دیگری که در یک سامانه باز یا بسته جریان می‌یابند، استفاده می‌شود سنسور سطح نامیده می‌شود.
همانند سنسورهای IR، سنسورهای سطح نیز در گستره وسیعی از صنایع حضور دارند. آنها در درجه اول برای اندازه‌گیری سطح سوخت شناخته می‌شوند، اما در کسب و کارهایی که با مواد مایع کار می‌کنند نیز استفاده می‌شوند. برای مثال، صنعت بازیافت، و نیز صنعت آب میوه و الکل برای اندازه‌گیری مقدار مایع موجود در آنها بر این سنسورها متکی هستند.
بهترین موارد استفاده از سنسور سطح، سنجش سوخت و سطوح مایع در مخازن باز یا بسته، پایش سطح دریا و هشدار سونامی، مخازن آب، تجهیزات پزشکی، دستگاه فشردن هوا، مخازن هیدرولیکی، ابزارهای ماشینی، نوشیندنی و فرآوری دارویی، آشکارسازی سطح بالا یا پایین و غیره است.
این امر به کارآیی بهتر هر کدام از این کسب و کارها کمک می‌کند، زیرا سنسورها تمامی داده‌های مهم را در همه زمان‌ها جمع می‌کنند. با استفاده از این سنسورها، هر مدیر محصول به دقت مشاهده می‌کند که چه مقدار مایع برای توزیع آماده است و آیا باید از این حد فراتر رفت.
دو نوع اندازه گیری سطحی پایه وجود دارد:
- سنسورهای سطح نقطه‌ای: سنسورهای سطح نقطه ای معمولا سطح خاص دقیقی را تشخیص می‌دهند و اگر شیی را بالا یا پایین این سطح شناسایی کنند به کاربر پاسخ می‌دهند. با یک دستگاه مجزا برای دریافت هشدار ادغام می‌شود.
- سنسور سطح پیوسته: سنسورهای سطح پیوسته سطوح ماده مایع یا خشک را درون یک محدوده مشخص اندازه‌گیری می‌کنند و خروجی‌هایی را ارائه می‌دهند که بطور پیوسته سطح را نشان می‌دهند. بهترین نمونه آن نمایش سطح سوخت در وسیله نقلیه است.
سنسورهای تصویر
سنسورهای تصویر ابزاری هستند که برای تبدیل تصاویر نوری به سیگنال الکتریکی و نمایش یا ذخیره پرونده‌ها بصورت الکترونیکی بکار می‌روند.
کاربرد عمده سنسور تصویر در دوربین و قطعه دیجیتال، تصویربرداری پزشکی و تجهیزات دید در شب، دستگاه‌های تصویربرداری حرارتی، رادار، ردیاب صوتی، خانه چند رسانه‌ای، دستگاه‌های زیست‌سنجی و IRIS یافت می‌شود.
دو نوع اصلی سنسور تصویر در موارد زیر استفاده می شوند:
- (CCD)
- تصویرگرهای نیمه‌هادی اکسید فلزی تکمیلی ( CMOS)
اگرچه هر نوع سنسور از فن‌آوری متفاوتی برای ثبت تصویر استفاده می‌کند، هر دو تصویرگر CCD و CMOS از نیمه‌هادی‌های اکسید فلزی، که دارای درجه حساسیت به نور مشابه هستند و تفاوت کیفیت ذاتی ندارند، استفاده می‌کنند.
یک مصرف‌کننده عادی فکر می‌کند که یک دوربینی معمولی است، اما اگرچه این از حقیقت دور نیست، سنسورهای تصویر به گستره وسیعی از دستگاه‌های مختلف متصل می‌شوند، و عملکرد آنها را بسیار بهتر می‌کنند.
یکی از شناخته‌شده‌ترین کاربردها صنعت خودرو است، که در شبیه‌سازی نقش بسیار مهمی ایفا می‌کنند. با استفاده از این سنسورها، سیستم می‌تواند علایم، موانع و بسیاری از موارد دیگر که راننده معمولا در جاده می‌بیند را تشخیص دهد. این سنسورها نقش مهمی در صنعت IOT دارند، زیرا آنها بطور مستقیم بر پیشرفت خودروهای بدون راننده تاثیر می‌گذارند.
این سنسورها در سیستم های امنیتی بهبود‌یافته پیاده‌سازی می‌شوند، که در آنها تصاویر به ثبت جزییات در مورد مجرم کمک می‌کنند.
در صنعت فروشگاه‌داری، این سنسورها برای جمع‌آوری اطلاعات در مورد مشتری‌ها، کمک به کسب و کارها برای داشتن دید بهتر نسبت به افرادی که واقعا از فروشگاه آنها بازدید می‌کنند عمل می‌کنند، نژاد، جنسیت، سن تنها بخشی از شاخص‌های مفید هستند که صاحبان فروشگاه با استفاده از این سنسورهای IOT بدست می‌آورند.
سنسورهای تشخیص حرکت
یک آشکارساز حرکت یک دستگاه الکترونیکی است که برای تشخیص حرکت فیزیکی (جنبش) در یک منطقه معین بکار می‌رود و حرکت هر شی یا حرکت انسان را به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کند.
تشخیص حرکت نقش مهمی در صنعت امنیت دارد. کارهای ویژه از این سنسورها در نواحی که نباید هیچ حرکتی وجود داشته باشد استفاده می‌کنند، و تشخیص حضور افراد با نصب این سنسورها آسان است.
این سنسورها عمدتا برای سامانه‌های تشخیص نفوذ، کنترل در خودکار، مانع بازویی، دوربین هوشمند (یعنی فیلم‌برداری یا ضبط فیلم برپایه حرکت)، محل اخذ عوارض، سامانه‌های پارکینگ خودکار، لگن دستشویی یا سیفون توالت خودکار، خشک‌کننده‌های دست، سامانه‌های مدیریت انرژی (نورپردازی خودکار، تهویه‌کننده هوا، پنکه، کنترل لوازم خانگی ) و غیره.
از سوی دیگر، این سنسورها همچنین می‌توانند انواع مختلفی از حرکت‌ها را رمزگشایی کنند، و در صنایعی که مشتری می‌تواند از طریق تکان دادن یک دست یا انجام دادن عملی مشابه با سامانه ارتباط برقرار کند از آنها استفاده کنند. برای مثال، یک نفر می‌تواند در یک فروشگاه در برابر یک سنسور دست خود را تکان دهد و برای خریدی صحیح درخواست کمک کند.
اگرچه کاربرد اصلی آنها در ارتباط با صنعت امنیت است، با پیشرفت فن‌آوری، کاربردهای این سنسورها رو به افزایش است.
در زیر انواع سنسورهای تشخیص حرکت مهم و پرکاربرد بیان شده است:
- سنسور مادون قرمز پسیو: گرمای بدن (انرژی مادون قرمز) را تشخیص می‌دهد و پرکاربردترین سنسور حرکتی در سامانه‌های امنیت خانگی است.
- فراصوت: پالس‌های امواج فراصوت را ارسال می‌کند و با ردیابی سرعت امواج صوتی بازتاب یک جسم متحرک را اندازه‌گیری می‌کند.
- مایکروویو: پالس‌های موج رادیویی را ارسال می‌کند و بازتاب از یک جسم متحرک را اندازه‌گیری می‌کند. آنها ناحیه بزرگ‌تری از سنسورهای مادون قرمز و فراصوت را پوشش می‌دهند، اما نسبت به تداخل الکتریکی آسیب‌پذیر و گران‌قیمت‌تر هستند.
سنسورهای شتاب‌سنج
شتاب‌سنج مبدلی است که برای اندازه‌گیری شتاب‌های فیزیکی یا قابل اندازه‌گیری ایجادشده توسط یک شی به‌دلیل نیروهای داخلی بکاربرده می‌شود و حرکت مکانیکی را به یک خروجی الکتریکی تبدیل می‌کند. و به صورت نرخ تغییرات سرعت نسبت به زمان تعریف می‌شود.
این سنسورها هم اکنون در میلیون‌ها دستگاه، مانند تلفن‌های هوشمند حضور دارند. کاربردهای آنها بطورکلی شامل تشخیص لرزش‌ها، کج شدن و شتاب است. این سنسور برای سنجش شتاب رانندگی شما، یا استفاده از گام‌شمار هوشمند فوق‌العاده است.
در برخی نمونه‌ها، این سنسور به عنوان محافظت در برابر دزدی استفاده می‌شود، زیرا در صورت جابجایی جسمی که باید ساکن بماند سنسور هشداری را از طریق سیستم ارسال می‌کند.
از آنها بطور گسترده در دستگاه‌های سیار و واسط، اندازه‌گیری لرزش، کنترل و تشخیص خودکار، تشخیص سقوط آزاد، فضاپیما و صنایع هوانوردی، تشخیص حرکت، آکادمی ورزشی یا نظارت بر رفتار ورزشکاران، الکترونیک مصرفی، مکان‌های صنعتی و ساختمان‌سازی استفاده می‌شود.
انواع مختلفی از شتاب سنج ها وجود دارند و در زیر تعداد کمی از شتاب سنج های مورد استفاده در پروژه های IOT بیان می شوند:
- شتاب‌سنج‌های اثر هال: شتاب‌سنج‌های اثر هال از اصل هال برای اندازه‌گیری شتاب استفاده می‌کنند، و این اصل تغییرات ولتاژ ناشی از تغییر در یک میدان مغناطیسی اطراف آنها را نشان می‌دهد.
- شتاب‌سنج‌های خازنی: شتاب‌سنج‌های خازنی ولتاژ خروجی را که به فاصله بین دو صفحه بستگی دارد اندازه‌گیری می‌کنند. همچنین نویز و تغییرات دما بر شتاب‌سنج‌های خازنی کم‌تر اثر می‌گذارند.
- شتاب‌سنج‌های پیزوالکتریک: اصل سنجش پیزوالکتریک براساس اثر پیزوالکتریک کار می‌کند. شتاب‌سنج‌های مبتنی بر لایه نازک ماده پیزوالکتریک برای اندازه‌گیری لرزش، شوک و فشار بهترین انتخاب هستند.
هر فن‌آوری سنجش شتاب مزایا و معایب خود را دارد. پیش از انتخاب، مهم است که تفاوت‌های اساسی انواع مختلف و الزامات پروژه را بدانیم.
سنسورهای ژیروسکوپ
سنسور یا دستگاهی که برای اندازه‌گیری سرعت زاویه‌ای یا شتاب زاویه‌ای بکاربرده می‌شود به‌عنوان سنسور ژیروسکوپ شناخته می‌شود. شتاب زاویه‌ای به‌صورت اندازه سرعت چرخش حول یک محور تعریف می‌شود. این سنسور در درجه اول برای ناوبری و اندازه‌گیری سرعت زاویه‌ای و چرخشی در راستای 3 محور بکاربرده می‌شود. مهم‌ترین کاربرد سنجش جهت‌گیری یک شی است.
کاربردهای اصلی آنها در سامانه‌های ناوبری خودرو، کنترل‌کننده‌های بازی، دستگاه‌های سیار و دوربین، الکترونیک مصرفی، کنترل رباتیک، هواپیمای بدون سرنشین و کنترل RC هلی‌کوپتر یا کنترل UAV، کنترل وسیله نقلیه یا ADAS و بسیاری موارد دیگر است.
چندین نوع مختلف از سنسورهای ژیروسکوپ وجود دارد که از طریق ساز وکار کارکرد، نوع خروجی، توان، گستره سنجش و شرایط محیطی آنها انتخاب می‌شوند.
- ژیروسکوپ‌های چرخشی (کلاسیک)
- ژیروسکوپ ساختار ارتعاشی
- ژیروسکوپ‌های نوری
- ژیروسکوپ‌های سیستم‌های میکروالکترومکانیکی
این سنسورها همیشه با شتاب‌سنج‌ها ترکیب می‌شوند. کاربرد این دو سنسور به سادگی بازخورد بیش‌تری برای سامانه ایجاد می‌کند. سنسورهای ژیروسکوپ نصب‌شده در بسیاری از دستگاه‌ها با دسترسی به ورزشکاران در حین فعالیت‌های ورزشی به بهبود بازده حرکت‌های آنها کمک می‌کنند.
این تنها یک نمونه از کاربردهای این سنسور است، با این‌حال، با توجه به نقش این برای تشخیص چرخش یا پیچش، کاربرد آن برای خودکارسازی برخی فرآیندهای تولیدی حیاتی است.
سنسورهای رطوبت
رطوبت مقدار بخارآب در جو هوا یا دیگر گازها است. رایج‌ترین اصطلاح «رطوبت نسبی» است.
این سنسورها معمولا همانند سنسورهای دما کار می‌کنند، زیرا بسیاری از فرآیندهای تولید به شرایط کاری ایده‌آل نیاز دارند. از طریق اندازه‌گیری رطوبت، می‌توانید اطمینان حاصل کنید که کل فرآیند بدون نقص انجام می‌شود، و در صورت ایجاد تغییر ناگهانی می‌توانید بلافاصله اقدام کنید، زیرا سنسورها تقریبا بطور لحظه‌ای تغییر را تشخیص می‌دهند.
این سنسورها در حوزه صنعتی و مسکونی برای گرمایش، تهویه، و کنترل سامانه‌های تهویه مطبوع کاربرد دارند. همچنین از آنها در خودرو، موزه‌ها، فضاهای صنعتی و گلخانه‌ها، ایستگاه‌های هواشناسی و صنایع پوششی، بیمارستان‌ها و صنایع دارویی برای حفاظت از داروها استفاده می‌شود.
.
سنسورهای نور
سنسوری که مقدار دقیق اشعه‌های نور را اندازه گیری می‌کند و آنها را به سیگنال الکتریکی قابل خواندن توسط کاربر یا یک دستگاه الکتریکی تبدیل می‌کند سنسور نور نامیده می‌شود.
متخصصان IOT به سنسورهای نور علاقه دارند، زیرا برای اندازه‌گیری همزمان موارد مختلف قابل استفاده هستند. فن‌آوری موجود در پشت این سنسور به آن اجازه می‌دهد انرژی الکترومغناطیسی، که شامل برق، نور و … است را کنترل کند.
با توجه به این حقیقت، این سنسورها در مراقبت بهداشتی، پایش محیط‌زیست، انرژی، هوافضا و بسیاری صنایع دیگر کاربرد دارند. با حضور آنها شرکت‌های نفتی، شرکت‌های دارویی و شرکت‌های معدن موقعیت بهتری برای پیگیری تغییرات محیطی ضمن حفظ امنیت کارمندان خود دارند.
کاربرد اصلی آنها در تشخیص نور محیط، کلیدهای نوری دیجیتالی، ارتباطات فیبر نوری، به واسطه عایق‌سازی الکتریکی بهترین انتخاب برای کاربردهای نفتی و گازی، حوزه‌های عمرانی و حمل و نقل عمومی، سامانه‌های شبکه با سرعت بالا، کنترل درب آسانسور، شمارنده بخش خط مونتاژ و سامانه‌های امنیتی است.
سنسورهای زیر نوع کلیدی سنسورهای نور هستند:
- آشکارساز نوری: این سنسور از مواد نیمه‌هادی حساس به نور مانند سلول‌های نوری، دیودهای نوری یا مقاومت‌های نوری برای کار به‌عنوان آشکارساز نوری استفاده می‌کند.
- فیبر نوری: فیبرهای نوری حامل جریان نیستد، بنابراین در برابر تداخل الکتریکی و الکترومغناطیسی و حتی در شرایط آسیب‌دیده ایمن هستند و هیچ جرقه یا خطر شوک اتفاق نمی‌افتد.
- آذر سنج: دمای یک شی را با سنجش رنگ نور تشخیص می‌دهد و اشیا نور را براساس دمای خود تابش می‌کنند و در دماهای یکسان رنگ‌های مشابه تولید می‌کنند.
- مجاورتی و مادون قرمز: از نور برای سنجش اشیا نزدیک استفاده می‌کند و از مادون قرمز در جایی‌که نور مریی نامناسب است استفاده می‌شود.
واضح است که IOT بسیار محبوب شده است، و روندهای فعلی نشان می‌دهند که آینده متعلق به IOT است. IOT بسادگی به خودکارسازی فرآیندهای مختلف کمک می‌کند، و سیستم‌ها را برای مصرف‌کنندگان معمولی و کسب و کارهای ما مفید می‌سازد.
ما هنوز شاهد پتانسیل کامل این فن‌آوری نیستیم، زیرا کل این طرح زیربنایی از طریق ادغام تمامی سنسورهای مذکور در حال هوشمندتر شدن است. وقتی این واقعیت را درنظربگیرید که همه داده‌های اندازه‌گیری شده، جمع‌آوری می‌شوند و می‌توانند تجزیه و تحلیل شوند، بدیهی است که IOT در آینده هوشمندتر می‌شود.
