در دو مطلب گذشته به معرفی برخی از سنسورهای کاربردی در اینترنت اشیا، کاربرد آنها در صنایع و نقش پلتفرم‌های اینترنت اشیا در جمع‌آوری داده‌ها پرداختیم، در بخش پایانی این مطلب به بررسی دیگر سنسورهای کاربردی در اینترنت اشیا سنسورهای تشخیص حرکت، شتاب سنج، ژیروسکوپ، رطوبت و نوری می‌پردازیم.
11. سنسورهای تشخیص حرکت
آشکارساز حرکت وسیله‌ای الکترونیکی است که برای تشخیص حرکت فیزیکی یک جسم یا انسان در یک منطقه معین استفاده می‌شود و حرکت را به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کند.
تشخیص حرکت نقش مهمی در صنعت امنیت دارد. از این سنسورها در مناطقی استفاده می‌کنند که در آنجا هیچ حرکتی نباید شناسایی شود و بتوان متوجه حضور شخص یا جسم خاصی شد. این سنسورها در درجه اول برای سیستم‌های تشخیص نفوذ، کنترل درب اتوماتیک، تشخیص موانع، دوربین هوشمند، سیستم‌های پارکینگ اتوماتیک، خشک کن دست اتوماتیک، سیستم‌های مدیریت انرژی و غیره مورد استفاده قرار می‌گیرند. از طرف دیگر این سنسورها می‌توانند انواع مختلفی از حرکات را رمزگشایی کرده و در برخی صنایع مفید باشند به گونه‌ای که مشتری بتواند با تکان دادن دست یا با انجام یک عمل مشابه با سیستم ارتباط برقرار کند.
درصورتی‌که استفاده از آنها در صنعت امنیت پایدار باشد با پیشرفت فناوری میزان استفاده از آن در برنامه‌های کاربردی بیشتر می‌شود.
در لیست زیر انواع مختلفی از حسگرهای حرکتی آورده شده‌اند:
- سنسورهای IR: این سنسور گرمای بدن (انرژی مادون قرمز) را تشخیص می‌کند. از این رو در سیستم‌های امنیتی خانگی از آن استفاده می‌شود.
- اولتراسونیک: پالسهای امواج فراصوتی ارسال می‌کند و با ردیابی سرعت امواج صوتی میزان انعکاس آنها را از یک جسم متحرک اندازه‌گیری می‌کند.
- مایکروویو: پالسهای موج رادیویی را ارسال می‌کند و بازتاب یک جسم متحرک را اندازه‌گیری می‌کند. این نوع سنسورهای تشخیص حرکت، مساحتی بزرگتر از سنسورهای مادون قرمز و اولتراسونیک را پوشش می‌دهند اما تداخل الکتریکی دارند و گران‌تر هستند.
12. سنسورهای شتاب سنج
شتاب سنج یک مبدل است که برای اندازه‌گیری شتاب فیزیکی که توسط یک جسم به دلیل نیروهای اینرسی ایجاد شده است استفاده می‌شود و حرکت مکانیکی را به یک خروجی الکتریکی تبدیل می‌کند. این سنسور بر اساس نرخ تغییر سرعت نسبت به زمان عمل می‌کند.
سنسورهای شتاب سنج اکنون در میلیون‌ها دستگاه نظیر تلفن‌های هوشمند موجود هستند. کاربردهای آنها شامل تشخیص لرزش‌ها، کج شدن و به طور کلی اندازه‌گیری شتاب اجسام است. این سنسور برای نظارت بر شتاب رانندگی یا استفاده از یک گام شمار هوشمند فوق‌العاده است. در بعضی موارد از آنها به عنوان نوعی محافظ در برابر سرقت استفاده می‌شود زیرا در صورت جابجایی شی که باید ثابت بماند، می‌تواند از طریق سیستم هشدار ارسال کند.
سنسورهای شتاب سنج به طور گسترده در دستگاه‌های سلولی و رسانه‌ای، اندازه‌گیری لرزش، کنترل و تشخیص اتومبیل، ردیابی سقوط آزاد، هواپیما و صنایع هواپیمایی، تشخیص حرکت، نظارت بر رفتار ورزشکاران، برق مصرفی، اماکن صنعتی و ساختمانی و غیره مورد استفاده قرار می‌گیرند.
انواع مختلفی از شتاب سنج وجود دارد که در پروژه‌های IoT استفاده می‌شود:
- شتاب سنج‌های Hall-effect: شتاب سنج‌های هال تغییرات ولتاژ ناشی از تغییر در یک میدان مغناطیسی در اطراف آنها را اندازه‌گیری می‌کند.
- شتاب سنج‌های خازنی: شتاب سنج‌های خازنی بسته به ولتاژ خروجی فاصله بین دو سطح مسطح را حس می‌کنند. شتاب سنج‌های خازنی کمتر در معرض سر و صدا و تغییر دما هستند.
- شتاب سنج‌های پیزوالکتریک: شتاب سنج‌های مبتنی بر پیزو برای اندازه‌گیری لرزش، شوک و فشار استفاده می‌شوند.
فناوری شتاب سنج مزایا و معایب خاص خود را دارد. قبل از انتخاب شتاب سنج مناسب مهم است که تفاوت‌های اساسی انواع مختلف و الزامات تست آنها را بدانید.
13. سنسور ژیروسکوپ
سنسور یا دستگاهی که برای اندازه‌گیری سرعت زاویه‌ای استفاده می‌شود، به عنوان سنسورهای Gyro شناخته می‌شود. سرعت زاویه‌ای برای اندازه‌گیری سرعت چرخش در اطراف یک محور تعریف می‌شود. ژیرسوکوپ وسیله‌ای است که برای هدایت و اندازه‌گیری سرعت زاویه‌ای و چرخشی در جهت‌های 3 محوره استفاده می‌شود. مهمترین کاربرد آنها نظارت بر جهت‌گیری یک شی است.
کاربردهای اصلی این سنسورها شامل سیستم‌های ناوبری اتومبیل، کنترلرهای بازی، دستگاه‌های همراه و دوربین، برق مصرفی، کنترل رباتیک، هلیکوپتر، کنترل پهپاد، کنترل وسیله نقلیه و موارد دیگر می‌شود.
چند نوع سنسور ژیرو وجود دارد که بر اساس مکانیسم کار، نوع خروجی، قدرت، دامنه سنجش و شرایط محیطی انتخاب می‌شوند.
- ژیروسکوپ‌های دوار (کلاسیک)
- ژیروسکوپ ارتعاشی
- ژیروسکوپ نوری
- ژیروسکوپ MEMS (سیستم‌های میکرو الکترومکانیکی)
این سنسورها همیشه با شتاب سنجها ترکیب می‌شوند. استفاده از این دو سنسور فیدبک بهتری از سیستم را ایجاد می‌کند. به‌عنوان‌مثال، ورزشکاران با نصب سنسورهای ژیروسکوپ روی بسیاری از دستگاه‌ها می‌توانند به بهبود اثر و بازده حرکات روی بدن خود کمک کنند. از آنجا که نقش این سنسور تشخیص چرخش یا پیچش است، کاربرد آن در اتوماسیون و برخی فرایندهای تولید نیز بسیار مهم است.
14. سنسورهای رطوبت
رطوبت، میزان بخار آب در جو، هوا یا سایر گازها تعریف می‌شود. سنسورهای رطوبت معمولاً از حسگرهای دما استفاده می‌کنند زیرا بسیاری از فرایندهای تولید نیاز به شرایط دمایی مناسب دارند. از طریق اندازه‌گیری رطوبت، می‌توانید اطمینان حاصل کنید که کل فرایند بدون نقص اجرا می‌شود و در صورت ایجاد تغییر ناگهانی فوراً مطلع شوید زیرا سنسورها تقریباً بطور لحظه‌ای تغییر را تشخیص می‌دهند. کاربردهای زیادی از این سنسورها را می‌توان در زمینه‌های صنعتی، منازل مسکونی برای کنترل سیستم‌های گرمایشی و تهویه، محافظت از داروها، موزه‌ها، فضاهای صنعتی و گلخانه‌ها، ایستگاه‌های هواشناسی، صنایع رنگ و پوشش، بیمارستان‌ها و صنایع داروسازی مشاهده کرد.
15. سنسورهای نوری
سنسوری که میزان اشعه‌های نور را اندازه‌گیری کرده و آن را به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کند که توسط کاربر یا یک وسیله الکترونیکی به راحتی قابل خواندن باشد، سنسور نوری نامیده می‌شود. حسگرهای نوری بسیار مورد علاقه متخصصان IoT قرار گرفته است زیرا آنها برای اندازه‌گیری پدیده‌های مختلف به صورت همزمان استفاده می‌شود. فناوری موجود در این سنسور به آن اجازه می‌دهد انرژی الکترومغناطیسی که شامل برق، نور و غیره است را نیز جذب و آشکار کنند.
با توجه به این واقعیت این سنسورها در مراقبت‌های بهداشتی، نظارت بر محیط‌زیست، انرژی، هوافضا و بسیاری از صنایع دیگر کاربرد پیدا کرده‌اند. با حضور آنها در شرکت‌های نفتی، شرکت‌های داروسازی و شرکت‌های معدن ضمن حفظ امنیت کارمندان، تغییرات محیطی نیز قابل ردیابی هستند.
از جمله کاربرد اصلی این سنسورها می‌توان به تشخیص نور محیط، سوئیچ‌های نوری دیجیتال، ارتباطات فیبر نوری، کاربردهای نفت و گاز، زمینه‌های عمرانی و حمل‌ونقل، سیستم‌های شبکه با سرعت بالا، کنترل درب آسانسور، شمارنده‌های خط مونتاژ و سیستم‌های ایمنی اشاره داشت.
در ادامه نوع اصلی از سنسورهای نوری آورده شده‌اند:
- آشکار ساز نوری: از مواد نیمه هادی حساس به نور مانند فوتوسل‌ها، فتودودیودها یا ترانزیستورهای حساس به نور برای آشکارسازی نور استفاده می‌کند.
- فیبر نوری: فیبرهای نوری هیچگونه جریانی ندارند، بنابراین در برابر تداخل الکتریکی و الکترومغناطیسی و حتی در شرایط آسیب دیده نیز مصون نیستند و موجب بروز خطر جرقه یا شوک نمی‌شوند.
- پیرومتر: با سنجش رنگ نور درجه حرارت یک شی را تخمین می‌زند. اشیاء در هر دمایی نوری از خود تابش می‌کنند و که رنگ و طیف نوری خاصی در آن دما توسط سنسور نوری شناسایی می‌شود.
- سنسورهای القایی و مادون قرمز: این نوع سنسورها از میزان نزدیکی نور برای حس کردن اشیاء استفاده می‌کنند.
روشن است که با گسترش IoT فرایندهای زیادی ارتقا خواهند یافت. اینترنت اشیا به سادگی اتوماسیون کمک می‌کند و این موضوع سیستم‌ها را هم برای مصرف‌کنندگان و هم برای فروشندگان کارآمد خواهند کرد. گرچه ما هنوز شاهد پتانسیل کامل این فناوری نیستیم زیرا کل این پلتفرم از طریق به‌کارگیری کل سنسورهای فوق هوشمندتر می‌شود اما باید این واقعیت را در نظر گرفت که همه داده‌های اندازه‌گیری شده و جمع‌آوری شده قابل تجزیه‌وتحلیل هستند پس بدیهی است که IoT در آینده هوشمندتر می‌شود.
