Cos'è un sensore intelligente e come funziona?

Un sensore intelligente è un dispositivo che riceve input dall'ambiente fisico e utilizza risorse di calcolo integrate per eseguire funzioni predefinite al rilevamento di input specifici e quindi elaborare i dati prima di trasmetterli.

I sensori intelligenti consentono una raccolta più accurata e automatizzata di dati ambientali con meno rumore errato tra le informazioni registrate accuratamente. Questi dispositivi vengono utilizzati per meccanismi di monitoraggio e controllo in una varietà di ambienti, tra cui reti intelligenti, ricognizione sul campo di battaglia, esplorazione e molte applicazioni scientifiche.

Il sensore intelligente è anche un elemento cruciale e integrante dell’Internet delle cose. La tecnologia IoT consente di fornire un identificatore univoco per quasi qualsiasi cosa e di trasmettere dati da o su tali cose tramite Internet o una rete di sensori simile. Un'implementazione dei sensori intelligenti è quella come componenti di una rete di sensori e attuatori wireless, che può avere migliaia di nodi. Ogni nodo è collegato a uno o più altri sensori e hub di sensori nonché a singoli attuatori.

I microprocessori mobili a basso consumo in genere forniscono risorse di elaborazione negli ambienti IoT. Come minimo, un sensore intelligente è costituito da un sensore, un microprocessore e una tecnologia di comunicazione wireless di qualche tipo. Le risorse di calcolo devono essere parte integrante della progettazione fisica. Un sensore che invia semplicemente i propri dati per l'elaborazione remota non è considerato un sensore intelligente.

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Un sensore intelligente potrebbe includere anche diversi altri componenti oltre al sensore primario. Questi componenti possono includere trasduttori, amplificatori, controllo dell'eccitazione, filtri analogici, convertitori analogico-digitali e compensazione che fornisce una correzione incorporata di misurazioni o output non ideali. Un sensore intelligente incorpora anche elementi definiti dal software che forniscono funzioni come la conversione dei dati, l'elaborazione digitale e la comunicazione con dispositivi esterni.

Un sensore intelligente collega un sensore di base grezzo a risorse di elaborazione integrate che consentono l'elaborazione dell'input del sensore. Il sensore di base è il componente che fornisce la capacità di rilevamento. Potrebbe essere progettato per percepire il calore, la luce o la pressione. Spesso il sensore di base produce un segnale analogico proveniente da un algoritmo applicativo che deve essere elaborato prima di poter essere utilizzato. Questo processo è anche chiamato elaborazione del segnale.

A questo punto entra in gioco la tecnologia integrata di un sensore intelligente. Nell'elaborazione del segnale, un microprocessore integrato utilizza una tecnica chiamata filtraggio per rimuovere il rumore del segnale e convertire il segnale del sensore in un formato digitale utilizzabile.

La tecnologia dei sensori intelligenti contiene anche funzionalità di comunicazione integrate che consentono loro di connettersi a un ambiente di cloud computing privato o a Internet. Ciò consente loro di comunicare con dispositivi esterni.

I sensori intelligenti hanno molti usi. Si trovano comunemente negli ambienti industriali e sono la forza trainante dell'Industria 4.0 e dell'automazione industriale, della robotica e di altra strumentazione avanzata.

Le fabbriche utilizzano spesso sensori intelligenti per scopi diagnostici. I sensori di temperatura intelligenti assicurano che le macchine non si surriscaldino e i sensori di vibrazione monitorano le macchine che rischiano di vibrare. I sensori intelligenti consentono inoltre il controllo del processo, ad esempio monitorando un processo di produzione e apportando le modifiche necessarie affinché possa soddisfare gli obiettivi di qualità o produzione. Un tempo questi erano processi manuali, ma i sensori intelligenti li hanno automatizzati.

I sensori intelligenti svolgono anche un ruolo chiave nel progresso dei moderni sistemi di sicurezza. I sensori di immagini termiche rilevano il calore corporeo di un intruso. Allo stesso modo, dispositivi come serrature intelligenti, sensori di movimento e sensori per porte e finestre sono comunemente collegati a una rete comune. Ciò consente ai sensori di sicurezza di lavorare insieme per creare un quadro completo dello stato di sicurezza attuale. Sono spesso utilizzati nelle case e nelle applicazioni industriali per rilevare varie perdite.