Các loại cảm biến IoT thông dụng và tầm quan trọng của các cảm biến IoT

by Louis Vu
3 comments

IoT sensor – Cảm biến IoT là gì ?

Dictionary.com định nghĩa một cảm biến là một thiết bị cơ hoặc điện nhạy cảm với ánh sáng, nhiệt độ, mức độ bức xạ hoặc tương tự, truyền tín hiệu đến một thiết bị đo hoặc điều khiển.

Đây là một định nghĩa dễ hiểu, có thể được điều chỉnh lại một chút trong ngữ cảnh của các ứng dụng IoT: một cảm biến là một thiết bị, nói chung là nhỏ và cơ học, nhạy cảm với một tham số vật lý có thể đo được và cung cấp mức tín hiệu có thể đo được liên quan trực tiếp đến đo được số lượng tham số vật lý đó.

Ví dụ: thiết bị IoT có thể đo một tham số vật lý cụ thể, chẳng hạn như nhiệt độ, tại một vị trí cho mục đích ứng dụng. Các phép đo tham số vật lý này yêu cầu các cảm biến có khả năng đo, ghi và truyền giá trị cụ thể của tham số vật lý đó cho ứng dụng IoT để thực hiện các chức năng của nó.

Đọc Thêm :   Giới thiệu khung framework 6 giai đoạn chuyển đổi số trong sản xuất của doanh nghiệp

Cảm biến thường là các mạch tích hợp được thiết kế cho các loại ứng dụng IoT này vì kích thước nhỏ và chi phí thấp khiến chúng trở thành lựa chọn phù hợp.Ví dụ trong điện thoại các cảm biến bao gồm gia tốc kế, nhiệt kế, con quay hồi chuyển, từ kế và máy đo nhịp tim, chỉ để đặt tên cho một số. Nhưng có những cảm biến khác là đặc thù duy nhất cho một ngành hoặc thị trường cụ thể.

Trong một hệ sinh thái Internet of Things (IoT), có hai điều rất quan trọng: Internet và các thiết bị vật lý như cảm biến và cơ cấu chấp hành . Như được hiển thị trong hình dưới, lớp dưới cùng của hệ thống IoT bao gồm kết nối cảm biến và mạng để thu thập thông tin. Lớp này là một phần thiết yếu của hệ thống IoT và có kết nối mạng với lớp tiếp theo, đó là lớp cổng và lớp mạng.

Các loại ứng dụng khác nhau đòi hỏi các loại cảm biến khác nhau để thu thập dữ liệu từ môi trường.

 

Các lớp kiến ​​trúc IoT

Hình 1: Các lớp kiến ​​trúc IoT (nguồn: www.coursera.org)

Mục đích chính của cảm biến là thu thập dữ liệu từ môi trường xung quanh. Các cảm biến, hoặc ‘vật – things ‘ của hệ thống IoT, tạo thành mặt trước. Chúng được kết nối trực tiếp hoặc gián tiếp với các mạng IoT sau khi chuyển đổi và xử lý tín hiệu.

Bài viết này xem xét một số cảm biến IoT phổ biến

4 giai đoạn xử lý của kiến trúc IoT

Giai đoạn 1. Những thứ được nối mạng (cảm biến không dây và cơ cấu chấp hành )

Tính năng nổi bật về cảm biến là khả năng chuyển đổi thông tin thu được ở thế giới bên ngoài thành dữ liệu để phân tích. Nói cách khác, điều quan trọng là bắt đầu với việc đưa các cảm biến vào 4 giai đoạn của khung kiến ​​trúc IoT để có được thông tin trong một diện mạo có thể được xử lý thực sự.

Đối với các thiết bị truyền động, quá trình này còn đi xa hơn – các thiết bị này có thể can thiệp vào thực tế vật lý. Ví dụ, họ có thể tắt đèn và điều chỉnh nhiệt độ trong phòng.

Bởi vì điều này, giai đoạn cảm nhận và kích hoạt bao trùm và điều chỉnh mọi thứ cần thiết trong thế giới vật lý để đạt được những hiểu biết cần thiết để phân tích sâu hơn.

Giai đoạn 2. Hệ thống tổng hợp dữ liệu cảm biến và chuyển đổi dữ liệu tương tự sang số

Mặc dù giai đoạn này của kiến ​​trúc IoT vẫn có nghĩa là hoạt động gần với các cảm biến và cơ cấu chấp hành, các cơ sở thu thập dữ liệu Internet và hệ thống thu thập dữ liệu (DAS) cũng xuất hiện ở đây. Cụ thể, sau này kết nối với mạng cảm biến và đầu ra tổng hợp, trong khi các mạng Internet hoạt động thông qua Wi-Fi, mạng LAN có dây và thực hiện xử lý thêm.

Tầm quan trọng quan trọng của giai đoạn này là xử lý lượng thông tin khổng lồ được thu thập ở giai đoạn trước và ép nó đến kích thước tối ưu để phân tích thêm. Bên cạnh đó, việc chuyển đổi cần thiết về thời gian và cấu trúc xảy ra ở đây. Nói tóm lại, Giai đoạn 2 làm cho dữ liệu được số hóa và tổng hợp.

Giai đoạn 3. Sự xuất hiện của các hệ thống IT edge

Trong thời điểm này trong số các giai đoạn của kiến ​​trúc IoT, dữ liệu đã chuẩn bị được chuyển sang thế giới CNTT. Đặc biệt, các hệ thống CNTT cạnh thực hiện phân tích nâng cao và xử lý trước tại đây.

Ví dụ, nó đề cập đến công nghệ máy học và hình dung. Đồng thời, một số xử lý bổ sung có thể xảy ra ở đây, trước giai đoạn vào trung tâm dữ liệu – Data Center.

Tương tự như vậy, Giai đoạn 3 được liên kết chặt chẽ với các giai đoạn trước trong việc xây dựng kiến ​​trúc của IoT. Bởi vì điều này, vị trí của các hệ thống CNTT biên gần với vị trí đặt cảm biến và cơ cấu chấp hành .

Giai đoạn 4. Phân tích, quản lý và lưu trữ dữ liệu

Các quy trình chính trên giai đoạn cuối của kiến ​​trúc IoT xảy ra trong trung tâm dữ liệu hoặc đám mây. Chính xác, nó cho phép xử lý chuyên sâu, cùng với sửa đổi tiếp theo để phản hồi.

Ở đây, các kỹ năng của cả chuyên gia CNTT và OT (công nghệ vận hành) là cần thiết. Nói cách khác, giai đoạn này đã bao gồm các kỹ năng phân tích của cấp bậc cao nhất, cả trong thế giới kỹ thuật số và con người.

Do đó, dữ liệu từ các nguồn khác có thể được đưa vào đây để đảm bảo phân tích chuyên sâu.

Sau khi đáp ứng tất cả các tiêu chuẩn và yêu cầu chất lượng, thông tin được đưa trở lại thế giới vật lý – nhưng trong một diện mạo được xử lý và phân tích chính xác đã có.

Một số loại cảm biến IoT phổ biến

Kết quả hình ảnh cho iot sensor

Cảm biến nhiệt độ

Các thiết bị này đo lượng năng lượng nhiệt được tạo ra từ một vật thể hoặc khu vực xung quanh. Họ tìm thấy ứng dụng trong điều hòa không khí, tủ lạnh và các thiết bị tương tự được sử dụng để kiểm soát môi trường. Chúng cũng được sử dụng trong các quy trình sản xuất, nông nghiệp và công nghiệp y tế.

Cảm biến nhiệt độ có thể được sử dụng gần như trong mọi môi trường IoT, từ sản xuất đến nông nghiệp. Trong sản xuất, cảm biến được sử dụng để theo dõi nhiệt độ của máy. Trong nông nghiệp, chúng có thể được sử dụng để theo dõi nhiệt độ của đất, nước và thực vật.

Cảm biến nhiệt độ bao gồm cặp nhiệt điện, nhiệt điện trở, đầu dò nhiệt độ điện trở (RTD) và mạch tích hợp (IC). Một số loại cảm biến nhiệt độ phổ biến được thể hiện trong hình 2.

Cảm biến nhiệt độ - Cảm biến IoT

Hình 2: Cảm biến nhiệt độ

Cảm biến độ ẩm

Lượng hơi nước trong không khí, hoặc độ ẩm, có thể ảnh hưởng đến sự thoải mái của con người cũng như nhiều quy trình sản xuất trong các ngành công nghiệp. Vì vậy, theo dõi mức độ ẩm là quan trọng. Các đơn vị được sử dụng phổ biến nhất để đo độ ẩm là độ ẩm tương đối (rh), điểm sương / sương (D / F PT) và các bộ phận trên một triệu (PPM).

Cảm biến độ ẩm HPP801A031

Hình 3: Cảm biến độ ẩm HPP801A031

Cảm biến chuyển động

Cảm biến chuyển động không chỉ được sử dụng cho mục đích an ninh mà còn trong điều khiển cửa tự động, hệ thống đỗ xe tự động, bồn rửa tự động, bồn cầu tự động, máy sấy tay, hệ thống quản lý năng lượng, v.v. Bạn sử dụng các cảm biến này trong IoT và giám sát chúng từ điện thoại thông minh của bạn hoặc máy vi tính. Cảm biến hồng ngoại thụ động HC-SR501 (Pir) là một cảm biến chuyển động phổ biến cho các dự án sở thích.

Cảm biến chuyển động Pir

Hình 4: Cảm biến chuyển động Pir

Cảm biến khí

Những cảm biến này được sử dụng để phát hiện khí độc. Các công nghệ cảm biến được sử dụng phổ biến nhất là điện hóa, ion hóa và bán dẫn. Với những tiến bộ kỹ thuật và thông số kỹ thuật mới, có vô số cảm biến khí có sẵn để giúp mở rộng kết nối có dây và không dây được triển khai trong các ứng dụng IoT.

Cảm biến khí

Hình 5: Cảm biến khí

Cảm biến khói

Máy dò khói đã được sử dụng trong các gia đình và các ngành công nghiệp trong một thời gian khá dài. Với sự ra đời của IoT, ứng dụng của họ đã trở nên thuận tiện và thân thiện hơn với người dùng. Hơn nữa, việc thêm kết nối không dây vào đầu báo khói cho phép các tính năng bổ sung tăng tính an toàn và tiện lợi.

Cảm biến khói tương thích Arduino

Hình 6: Cảm biến khói tương thích với Arduino

Cảm biến áp suất

Những cảm biến này được sử dụng trong các hệ thống IoT để giám sát các hệ thống và thiết bị được điều khiển bởi tín hiệu áp suất. Khi phạm vi áp suất vượt quá ngưỡng, thiết bị sẽ thông báo cho người dùng về các vấn đề cần khắc phục.

Ví dụ, BMP180 là một cảm biến áp suất kỹ thuật số phổ biến để sử dụng trong điện thoại di động, PDA, thiết bị định vị GPS và thiết bị ngoài trời. Cảm biến áp suất cũng được sử dụng trong các phương tiện thông minh và máy bay để xác định lực và độ cao tương ứng. Trong xe, hệ thống giám sát áp suất lốp (TPMS) được sử dụng để cảnh báo người lái khi áp suất lốp quá thấp và có thể tạo ra tình trạng lái xe không an toàn.

Tổng quan về TPMS

Hình 7: Tổng quan về TPMS (Lịch sự: www.mwrf.com)

Cảm biến hình ảnh

Những cảm biến này được tìm thấy trong máy ảnh kỹ thuật số, hệ thống hình ảnh y tế, thiết bị nhìn đêm, thiết bị hình ảnh nhiệt, radar, sonar, nhà truyền thông và hệ thống sinh trắc học. Trong ngành bán lẻ, các cảm biến này được sử dụng để giám sát khách hàng ghé thăm cửa hàng thông qua mạng IoT. Trong các văn phòng và tòa nhà công ty, chúng được sử dụng để giám sát nhân viên và các hoạt động khác nhau thông qua mạng IoT.

Các loại cảm biến hình ảnh khác nhau

Hình 8: Các loại cảm biến hình ảnh khác nhau

Cảm biến gia tốc

Những cảm biến này được sử dụng trong điện thoại thông minh, xe cộ, máy bay và các ứng dụng khác để phát hiện hướng của vật thể, lắc, chạm, nghiêng, chuyển động, định vị, sốc hoặc rung. Các loại gia tốc kế khác nhau bao gồm gia tốc kế hiệu ứng Hall, gia tốc kế điện dung và gia tốc kế áp điện.

Nhiều loại cảm biến gia tốc

Hình 9: Nhiều loại cảm biến gia tốc

Cảm biến hồng ngoại

Những cảm biến này có thể đo nhiệt lượng phát ra từ các vật thể. Chúng được sử dụng trong các dự án IoT khác nhau bao gồm chăm sóc sức khỏe để theo dõi lưu lượng máu và huyết áp, điện thoại thông minh để sử dụng làm điều khiển từ xa và các chức năng khác, thiết bị đeo được để phát hiện lượng ánh sáng, nhiệt kế để theo dõi nhiệt độ và phát hiện điểm mù trong xe.

Cảm biến hồng ngoại

Hình 10: Cảm biến hồng ngoại

Cảm biến tiệm cận

Các cảm biến này phát hiện sự hiện diện hoặc vắng mặt của một vật thể gần đó mà không có bất kỳ tiếp xúc vật lý nào. Các loại cảm biến tiệm cận khác nhau là cảm ứng, điện dung, quang điện, siêu âm và từ tính. Chúng chủ yếu được sử dụng trong các đối tượng, giám sát quá trình và kiểm soát.

Cảm biến tiệm cận khác nhau

Hình 11: Các cảm biến tiệm cận khác nhau

Còn rất nhiều loại cảm biến khác nhau trong hệ thống IoT,  dưới đây là danh sách 50 ứng dụng cùng các cảm biến IoT thông dụng của Libelium. Bạn có thể điền thông tin email để nhận file này nhé.

This form is currently undergoing maintenance. Please try again later.

Có thể bạn quan tâm

3 comments

Cảm biến IoT và cơ cấu chấp hành IoT là gì ? – Industrial IoT & Smart Factory VN 06/12/2019 - 10:17

[…] Các loại cảm biến IoT thông dụng và tầm quan trọng của các cảm biến IoT […]

Reply
Phan trong nghia 12/01/2020 - 07:09

Smartfactoryvn có nhiều bài viết hay, có hệ thống .
Làm cách nào để đăng ký thành viên nhỉ?!

Reply
Louis Vu 12/01/2020 - 15:53

Chào bạn, mình đang lên kế hoạch tạo fanpage cho web, hiện tại chức năng đăng ký thành viên tạm thời mình disable. BẠn có thể đăng ký nhận email marketing de thường xuyên nhận thông tin nhé.

Reply

Leave a Comment