صنایع و سازمان‌ها مدتها است که از سنسورهای مختلف استفاده می‌کنند اما ظهور اینترنت اشیا سیر تکامل حسگرها را به سطح کاملاً متفاوتی منتقل کرده است.
پلتفرم‌های IoT انواع مختلفی از اطلاعات و داده‌ها را با استفاده از سنسورهای مختلف پشتیبانی می‌کنند. این سیستم‌ها برای جمع‌آوری داده‌ها، انتقال و به اشتراک‌گذاری آنها در کل شبکه مورد استفاده قرار می‌گیرند. تمام داده‌های جمع‌آوری شده این امکان را برای دستگاه‌های هوشمند که بطور مستقل عمل می‌کنند، فراهم می‌کند و باعث می‌شود کل اکوسیستم هر روز "باهوش‌تر" شود.
با ترکیب مجموعه‌ای از سنسورها و یک شبکه ارتباطی، دستگاه‌ها اطلاعات را با یکدیگر به اشتراک می‌گذارند و کارایی و عملکرد آنها بهبود می‌یابد.
وسایل نقلیه تسلا به عنوان یک نمونه است. همه سنسورهای موجود در این خودرو، درک خود را از محیط اطراف ثبت می‌کنند و اطلاعات را در یک پایگاه داده عظیم بارگذاری می‌کنند. سپس داده‌ها پردازش می‌شوند و کلیه اطلاعات مهم و جدید به کلیه وسایل نقلیه دیگر ارسال می‌شود. این روند به صورت مداوم ادامه دارد و به این صورت هر روز ناوگان وسایل نقلیه تسلا باهوش‌تر می‌شوند.
در این پست، و پست‌های آینده نگاهی به برخی از سنسورهای کلیدی می‌اندازیم که بطور گسترده در دنیای IoT مورد استفاده قرار می‌گیرند.
1. سنسور دما
دستگاهی ست که برای اندازه‌گیری مقدار انرژی گرما استفاده می‌شود و می‌تواند تغییرات فیزیکی دمای یک منبع خاص را تشخیص داده و داده‌ها را به دستگاه یا کاربر ارسال کند.این سنسورها مدت هاست که در دستگاه‌های مختلف مستقر شده‌اند بااین‌حال با ظهور IoT ، آنها اهمیت بیشتری برای حضور در اغلب دستگاه‌ها پیدا کرده‌اند.
تا همین چند سال پیش، کاربردهای آنها بیشتر شامل کنترل A/C ، یخچال و فریزر و دستگاه‌های مشابه بود که برای کنترل محیط‌زیست مورد استفاده قرار می‌گرفت اما با پیشرفت دنیای IoT، آنها نقش خود را در فرآیندهای تولیدی، کشاورزی و صنعت بهداشت پیدا کرده‌اند. در فرایند تولید، بسیاری از ماشین‌ها به دمای محیط خاص و همچنین دمای دستگاه نیاز دارند. با این نوع اندازه‌گیری، فرایند تولید همیشه می‌تواند بهینه باقی بماند.
از طرف دیگر در کشاورزی دمای خاک برای رشد محصول بسیار مهم است و به تولید گیاهان و به حداکثر رساندن بازده کمک می‌کند.
چند زیرمجموعه از سنسورهای دما شامل موارد زیر می‌شود:
- ترموکوپل‌ها: اینها سنسورهای ولتاژی هستند که اندازه‌گیری دما را با تغییر ولتاژ نشان می‌دهند. با افزایش دما، ولتاژ خروجی ترموکوپل بالا می‌رود.
- آشکارسازهای مقاومتی (RTD): این نوع سنسورهای دما به طور مستقیم با دما متناسب هستند، هنگامی‌که درجه حرارت بالا می‌رود، مقاومت در جهت مثبت افزایش می‌یابد.
- ترمیستورها: یک مقاومت حساس به دما است که با تغییر دما مقاومت آن تغییر می‌کند.
- IC (نیمه‌هادی): اینها قطعات نیمه‌هادی با عملکرد خطی هستند که رسانش آنها صورت خطی با افزیش دما افزایش می‌یابد و از خواص مقاومت متغیر مواد نیمه‌هادی استفاده می‌کنند. این سنسورها می‌توانند برای خواندن درجه حرارت مستقیم به صورت دیجیتال به ویژه در دماهای پایین استفاده کرد.
- سنسورهای مادون قرمز: این سنسور با متوقف کردن بخشی از انرژی مادون‌قرمز منتشر شده از جسم یا ماده و تشخیص دما از آن، دما را تشخیص می‌دهد و می‌توان برای اندازه‌گیری دمای مواد جامد و مایعات از آن استفاده کرد زیرا به دلیل ماهیت شفاف آن استفاده از آن برای گازها امکان‌پذیر نیست.
- سنسورهای القایی یا مجاورتی: دستگاهی که وجود یا عدم وجود یک شیء در نزدیکی یا خصوصیات آن شیء را تشخیص داده و آن را به سیگنالی تبدیل می‌کند که توسط کاربر یا یک ابزار الکترونیکی ساده بدون تماس با آنها به راحتی قابل خواندن است.
2. سنسورهای مجاورتی
سنسورهای مجاورتی عمدتاً در صنعت خرده‌فروشی مورد استفاده قرار می‌گیرند زیرا می‌توانند حرکت و ارتباط بین مشتری و کالای موردعلاقه خود را تشخیص دهند و بلافاصله یک کاربر از تخفیف‌ها و پیشنهادهای ویژه محصولات اطراف خود مطلع می‌شود. همچنین از آنها برای دسترسی به پارکینگ در مکان‌هایی نظیر مراکز خرید، استادیوم یا فرودگاه استفاده می‌شود.
انواع سنسورهای مجاورتی
- سنسورهای القایی: از حسگرهای القایی برای تشخیص حالت غیر تماسی استفاده می‌شود تا بتوان از وجود اشیاء فلزی با استفاده از میدان الکترومغناطیسی یا پرتوی الکترومغناطیسی آگاه شد. این سنسور می‌تواند با سرعت بیشتری نسبت به سوئیچ‌های مکانیکی کار کند و همچنین به دلیل استحکام آن قابل‌اطمینان‌تر است.
- سنسورهای خازنی: سنسورهای مجاورتی خازنی می‌توانند هم اهداف فلزی و هم غیرفلزی را تشخیص دهند. تقریباً تمام مواد دی‌الکتریک آن با هوا متفاوت است و می‌توان اشیاء بسیار کوچکتر را با آن حس کرد. به‌طورکلی در کاربردهای دشوار و پیچیده استفاده می‌شود.
- سنسورهای فوتوالکتریکی: سنسور فوتوالکتریک از قطعات حساس به نور ساخته شده است و از یک پرتوی نور برای تشخیص وجود یا عدم وجود یک جسم استفاده می‌کند. این سنسور یک جایگزین ایده‌آل برای حسگرهای القایی است و برای سنجش از راه دور یا برای حس کردن جسم غیرفلزی استفاده می‌شود.
- سنسورهای اولتراسونیک: از سنسورهای اولتراسونیک نیز برای تشخیص حضور یا اندازه‌گیری فاصله اهداف استفاده می‌شود و عملکرد آن مشابه رادار یا سونار است. این سنسورها یک راهکار مطمئن برای شرایط سخت و نیازمند به ایمنی بیشتر است.
3. سنسور فشار
حسگر فشار وسیله‌ای است که فشار را حس می‌کند و آن را به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کند. مقدار آنالوگ سیگنال به میزان فشار اعمال شده بستگی دارد.
دستگاه‌های زیادی وجود دارند که به فشار مایع یا اشکال دیگر متکی هستند. این سنسورها برای استفاده در سیستم‌های IoT که بر دستگاه‌ها و سیستم‌های فشار نظارت می‌کنند، مناسب‌اند. با هرگونه انحراف از محدوده فشار استاندارد ، مشکل دستگاه باید برطرف شود و به مدیر سیستم اطلاع می‌دهد.
این سنسورها نه تنها در ساخت بلکه در نگهداری سیستم‌های آبی و سیستم‌های گرمایشی بسیار مفید هستند، زیرا تشخیص هرگونه نوسان یا افت فشار با استفاده از آنها بسیار آسان است.
4. سنسور کیفیت آب
از سنسورهای کیفیت آب برای تشخیص کیفیت آب و میزان یون در سیستم‌های توزیع آب استفاده می‌شود. آب در همه‌جا کاربرد دارد. این سنسورها با نظارت بر کیفیت آب برای اهداف مختلف نقش مهمی را ایفا می‌کنند و در صنایع مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
انواع سنسورهای آب
- سنسور سنجش میزان کلر: این سنسور باقیمانده کلر (یعنی کلر آزاد کلر، مونو کلرامین و کلر کل) را در آب اندازه‌گیری می‌کند و به دلیل کارایی آن به عنوان ضد عفونی کننده بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- سنسور سنجش کربن آلی: سنسور TOC برای اندازه‌گیری عنصر آلی در آب استفاده می‌شود.
- سنسور اندازه‌گیری کدر بودن آب: این سنسورها، مواد جامد معلق در آب را اندازه‌گیری می‌کنند و به طور معمول در اندازه‌گیری اب رودخانه و رودها و فاضلاب استفاده می‌شود.
- سنسور رسانایی: اندازه‌گیری رسانایی در فرایندهای صنعتی در درجه اول انجام می‌شود تا اطلاعاتی در مورد غلظت یونی کل (یعنی ترکیبات حل شده) در محلول‌های آب بدست آید.
- سنسور pH: برای اندازه‌گیری سطح pH در آب محلول استفاده می‌شود، که نشان می‌دهد چقدر اسیدی یا قلیایی است.
- سنسور اندازه‌گیری میزان کاهش اکسیژن: اندازه‌گیری ORP بینشی از سطح واکنش‌های اکسیداسیون / کاهش رخ داده در محلول را ارائه می‌دهد.
