سنسور هوشمند چیست و چطور کار می‌کند؟

814 بازدید
سنسور هوشمند چیست و چطور کار می_کند؟

سنسور هوشمند چیست؟ سنسور هوشمند، وسیله‌ایست که از محیط فیزیکی، اطلاعات دریافت می‌کند و از منابع رایانشِ داخلی خود به منظور انجام وظایفِ از‌ پیش تعریف‌ شده استفاده می‌کند و آنگاه پیش از انتقال داده‌ها، آن‌ها را پردازش می‌کند.

سنسورهای هوشمند، امکان گردآوری دقیق‌تر و خودکارِ داده‌های زیست‌محیطی، -با نویز خطاآمیزِ کمتر-، را در میان اطلاعاتی که دقیقاً ثبت‌ شده‌اند، فراهم می‌سازد. از این وسایل، برای رصد و کنترل سازوکارها در محیط‌های گوناگونی استفاده می‌شود، از جمله: شبکه‌ها یا گِریدهای هوشمند، شناسایی در میدان نبرد، کاوش‌گری و بسیاری از مصارف علمی.

سنسور هوشمند، یک المان حیاتی و لاینفک در اینترنت اشیاء (IoT) نیز است؛ اینترنت اشیاء محیطی است که تقریباً هر چیزی در آن، به یک شناساگرِ منحصربفرد تجهیز شده است و می‌تواند روی اینترنت یا شبکه‌ای مشابه، داده رد و بدل نماید. پیاده‌سازی سنسورهای هوشمند، جزئی از یک شبکه عملگر و حسگرِ بیسیم (WSAN – wireless sensor and actuator network) است که گره‌های آن ممکن است به چند هزار گره برسد، که هر یک از آن‌ها به یک یا بیش از یک سنسور و سنسور-هاب (sensor hub) و عملگرهای مجزا متصل است.

شبکه عملگر و حسگرِ بیسیم (WSAN - wireless sensor and actuator network) - سنسور هوشمند چیست و چطور کار می‌کند؟

 منابع رایانشی معمولاً توسط ریزپردازنده‌های سیارِ کم‌توان تأمین می‌شود. یک سنسور هوشمند، دست‌کم از یک سنسور، یک ریزپردازنده و یک فناوری ارتباطی تشکیل می‌شود. منابع رایانشی باید بخشی لاینفک از طراحی فیزیکی باشند – یک سنسور که صرفاً داده‌های خود را ارسال می‌کند تا در جایی دیگر پردازش شود، یک سنسور هوشمند تلقی نمی‌شود.

اجزای سنسور هوشمند - سنسور هوشمند، دارای سه جزء است: سنسوری که داده‌ها را جذب می‌کند، ریزپردازنده‌ای که داده‌های خروجیِ سنسور را از طریق برنامه‌نویسی و قابلیت‌های ارتباطاتی، رایانش می‌کند.
سنسور هوشمند، دارای سه جزء است: سنسوری که داده‌ها را جذب می‌کند، ریزپردازنده‌ای که داده‌های خروجیِ سنسور را از طریق برنامه‌نویسی و قابلیت‌های ارتباطاتی، رایانش می‌کند.

یک سنسور هوشمند، شامل چند مولفه‌ی دیگر علاوه بر سنسور اصلی است. این اجزاء شامل مبدل، آمپلی‌فایر، کنترل تحریک، فیلترهای آنالوگ و جبران‌سازها می‌شود. یک سنسور هوشمند، شامل اِلمان‌های نرم‌افزاری نیز هست؛ این المان‌ها کارهایی از قبیل تبدیل داده، پردازش و ارتباط دیجیتال را برای وسایل خارجی انجام می‌دهند.

حتما بخوانید:   شهر هوشمند چیست؟ چرا هوشمند سازی شهرها اهمیت دارد؟

سنسورهای هوشمند چگونه کار می‌کنند؟

یک سنسور هوشمند، یک ردیف سنسور پایه را به منابع رایانشی وصل می‌کند که پردازش داده‌های ورودیِ سنسور را امکانپذیر می‌سازد.

پیشنهاد مطالعه: انتقال داده وهر آنچه باید درباره آن بدانید

سنسور پایه، مولفه‌ای است که قابلیت حسگری دارد. آن را می‌توان برای حسِ گرما، نور یا فشار استفاده کرد. سنسورِ پایه، غالباً یک سیگنال آنالوگ تولید خواهد کرد که پیش از اینکه استفاده‌ شود، باید پردازش گردد. این جایی‌ست که فناوری سنسور هوشمند، وارد بازی می‌شود. ریزپردازنده‌ی داخل سنسور هوشمد، نویز سیگنال را فیلتر می‌کند و سیگنال سنسور را به یک فرمتِ دیجیتالِ قابل‌استفاده تبدیل می‌کند.

سنسورهای هوشمند، حاوی قابلیت‌های ارتباطاتیِ درونی هستند که توسط آن به یک شبکه‌ی خصوصی یا اینترنت وصل می‌شوند. این قابلیت، امکان برقراری ارتباط سنسور با وسایل خارجی را فراهم می‌‌سازد.

سنسورهای هوشمند، چه هستند و چه کاربردی دارند؟
سنسورهای هوشمند، چه هستند و چه کاربردی دارند؟

سنسورهای هوشمند کاربردهای پُرشماری دارند. آنها کاربرد زیادی در محیط‌های صنعتی دارند و نیروی محرکه‌ی industry 4.0 هستند. کارخانجات اغلب از سنسورهای هوشمند دما استفاده می‌کنند تا اطمینان یابند که ماشین‌ها دچار اضافه‌ دما نمی‌شوند و از سنسورهای لرزش استفاده می‌کنند تا مطمئن شوند ماشین‌ها در معرض ریسکِ شل‌شدن بر اثر لرزش قرار نداشته باشند.

سنسورهای هوشمند، امکان کنترلِ فرایند –مثلاً رصد یک فرایند- را نیز فراهم می‌سازند؛ مثلاً فرایند تولید یک کالا و انجام تنظیماتی که به منظور حفظ کیفیت یا اهداف تولید، مورد نیاز هستند. این کار زمانی به‌صورت دستی انجام می‌شد اما از سنسورهای هوشمند می‌توان به منظور خودکارسازیِ کنترل فرایند استفاده کرد.

سنسورهای هوشمند نیز نقشی کلیدی در سیستم‌های امنیت مدرن دارند. از سنسورهای تصویرگرِ گرمایی، می‌توان جهت تشخیص گرمای بدن مهاجم استفاده کرد. به همین نحو، وسایلی نظیر قفل‌های هوشمند، سنسورهای حرکتی و سنسورهای درب و پنجره، به یک شبکه‌ی مشترک وصل می‌شوند. به این ترتیب، سنسورهای امنیت متعددی وجود خواهند داشت تا با هم کار کنند تا تصویری جامع از وضعیت امنیت فعلی، ترسیم نمایند.

حتما بخوانید:   اینترنت اشیا چیست ؟

انواع مختلف سنسورهای هوشمند

سنسورهای هوشمند، چه هستند و چه کاربردی دارند؟

پنج نوع سنسور هوشمند وجود دارد که در محیط‌های صنعتی بکار می‌روند. اگرچه سنسورهای مختلفی وجود دارند که هر یک هدفی خاص دارند، آن‌ها عموماً ذیلِ پنج نوع سنسور زیر قرار می‌گیرند.

۱. سنسورهای سطح (Level sensors). از یک سنسورِ سطح، به منظور سنجش حجم فضایِ یک مخزن استفاده می‌شود. گِیج یا سنجنده‌ی سطح سوخت یک خودرو، باید به سنسور سطح متصل شود تا سطح سوخت در مخزن را نشان دهد.

۲. سنسورهای دما (Temperature sensors). یک سنسور دما، سنسوری است که می‌تواند دمای یک قطعه را اندازه بگیرد تا در صورت لزوم بتوان یک کنشِ اصلاحی انجام داد. مثلاً در یک فضای صنعتی، از یک سنسور دما می‌توان به منظور جلوگیری از داغ شدنِ ماشین‌آلات استفاده کرد.

۳. سنسور فشار (Pressure sensor). غالباً از سنسورهای فشار به منظور رصدِ فشار گازها یا مایعات درون یک خط‌ لوله استفاده می‌شود. افت ناگهانی فشار، نشان‌دهنده‌ی وجود نشتی یا وجود ایراد در کنترل جریان است.
پیشنهاد مطالعه: ۱۰ نمونه از کاربردهای هوش مصنوعی

۴. سنسورهای فروسرخ (Infrared sensors). برخی سنسورهای فروسرخ، نظیر آن‌هایی که در دوربین‌های تصویرگریِ حرارتی استفاده می‌شوند یا ترمومترهای فروسرخِ غیرتماسی، به منظور رصد دما بکار می‌روند. سایر سنسورهای فروسرخ، سنسورهای نوری هستند که روی فرکانسی خاص تنظیم می‌شوند و می‌توانند نور را در طیفِ فروسرخ مشاهده کنند. از این نوع سنسورها، در تجهیزات پزشکی استفاده می‌شود، نظیر دستگاه‌های اکسیژن‌سنج و دستگاه‌های الکترونیکی که طوری طراحی شده‌اند که توسط کنترل ا -راه دور، قابل فعال‎‌شدن هستند.

۵. سنسورهای مجاورتی (Proximity sensors). از یک سنسور مجاورتی، به منظور تشخیص موقعیت مکانی یک شخص یا شیء نسبت به سنسور، استفاده می‌شود. در محیط‌های فروشگاهی، سنسورهای مجاورتی قادرند حرکات مشتری در فروشگاه را ردگیری کنند.

حتما بخوانید:   اینترنت اشیا چگونه باعث کاهش آلودگی هوا می شود؟

سنسورهای هوشمند تا چه اندازه با سنسورهای پایه متفاوت هستند؟
سنسورهای هوشمند تا چه اندازه با سنسورهای پایه متفاوت هستند؟

سنسورهای هوشمند، شامل یک پردازشگرِ حرکت دیجیتالِ توکار (DMP – Digital Motion Processor) هستند، اما سنسورهای پایه اینگونه نیستند. یک DMP صرفاً یک ریزپردازنده است که در یک سنسور تعبیه شده است. این ریزپردازنده، سنسور را قادر می‌سازد تا داده‌های ورودیِ خود را به‌صورت داخلی پردازش نماید. این به معنای نرمال‌سازی داده‌ها، فیلترکردنِ نویز یا اجرای سایر انواع شکل‌دهی به سیگنال است. در هر حالت، یک سنسور هوشمند، پردازش دیجیتالیِ تبدیل داده را پیش از برقراری ارتباط با دیوایس‌های خارجی، نشان می‌دهد.

یک سنسور پایه، از یک حسگر تشکیل شده است که به یک DMP یا سایر منابع رایانشی – که بتواند داده‌های ورودی را پردازش کند، مجهز نیست. در حالی که یک سنسور هوشمند، داده‌هایی را تولید می‌کند که آماده‌ی استفاده‌اند؛ خروجیِ سنسورِ پایه به‌صورت خام است و باید به یک فرمت قابل‌استفاده تبدیل شود.

سنسورهای هوشمند، عموماً بر سنسورهای پایه ترجیح داده می‌شوند زیرا دارای قابلیت‌های پردازشگریِ بومی یا درونی هستند. با این‌حال، در برخی شرایط، استفاده از سنسورِ پایه دارای مزایای بیشتری است. اگر یک مهندس وسیله یا دیوایسی را طراحی کند و لازم باشد بر داده‌های ورودیِ سنسور کنترل کامل داشته باشد، آنگاه استفاده از یک سنسورِ پایه، معقول‌تر از استفاده از یک سنسور هوشمند است. سنسورهای پایه، نسبت به سنسورهای هوشمند، کم‌هزینه‌تر نیز هستند، چون قطعات کمتری دارند.

سخن پایانی

اگرچه سنسورهای هوشمند، غالباً با تجهیزات صنعتی مرتبط هستند، اما IoT نمی‌تواند بدون سنسورهای هوشمند وجود داشته باشد. به همین دلیل شناخت و توسعه‌ی این حسگرها از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.

آیا این مطلب را می پسندید؟
https://hamrah.academy/blog/?p=3211
اشتراک گذاری:
واتساپتوییترفیسبوکپینترستلینکدین

نظرات

0 نظر در مورد سنسور هوشمند چیست و چطور کار می‌کند؟

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

هیچ دیدگاهی نوشته نشده است.