Los sensores pasivos inteligentes traen nuevas opciones para la detección omnipresente, que puede monitorear la presión, la temperatura, la humedad o la distancia, eliminando las consideraciones de los sensores inteligentes tradicionales, como el volumen, el consumo de energía y el costo. Los diseñadores de dispositivos ahora pueden extender sistemas inteligentes e Internet de las cosas a áreas y aplicaciones que antes eran difíciles de alcanzar sin restricciones de tamaño o precio.

La creciente dependencia de * la tecnología y el Internet de las cosas (iot) impulsa la demanda de sensores que se pueden desplegar fácilmente desde pequeños hasta grandes cantidades y ofrecen bajos costos de expansión y sin mantenimiento.

Los avances tecnológicos han permitido la interconexión entre muchos tipos diferentes de dispositivos. La interconexión que comenzó con los teléfonos inteligentes se ha convertido en una red de controladores de temperatura, electrodomésticos, vehículos y otros dispositivos conocidos como Internet de las cosas (iot). El Internet de las cosas está compuesto por muchos dispositivos que transmiten datos de ida y vuelta a través de varias interfaces, y las interfaces inalámbricas en la nube son interfaces comunes. A medida que aumenta el número de equipos de interconexión, también aumenta la demanda de más datos.

Hay muchas fuentes de datos generados, y los sensores electrónicos se utilizan generalmente para recopilar datos de dispositivos conectados. El sensor es un dispositivo que convierte características físicas o ambientales como la temperatura y la humedad en señales eléctricas.

La demanda de datos impulsa el crecimiento del mercado de diferentes tipos de sensores, como los sensores de temperatura, humedad, presión y distancia que proporcionan al sistema los datos necesarios para trabajar. Debido a que el Internet de las cosas procesa datos de diferentes canales con energía cinética, los sensores electrónicos serán más populares. Según el estudio de mercados y mercados, se espera que el mercado de sensores supere los 38.000 millones de dólares en 2022. La necesidad de obtener más datos de sensores de más lugares impulsará el desarrollo de nuevos sensores, que son más pequeños, consumen menos energía y cuestan menos, y son fáciles de desplegar en grandes cantidades y en espacios reducidos.

Estructura del sensor electrónico

Los sensores electrónicos tradicionales, independientemente de su diseño, contienen el mismo módulo funcional. El módulo central del sensor es el componente sensorial real. El elemento sensor forma parte del sensor, que responde al entorno del sensor y convierte las condiciones ambientales en parámetros eléctricos. Además de los componentes sensores, los sensores también necesitan energía para los componentes electrónicos y los circuitos de procesamiento de datos e interconexión dentro de los sensores. La mayoría de los sensores electrónicos incluyen componentes sensores, módulos de alimentación y módulos de procesamiento de datos ubicados en cada nodo sensor. A medida que se necesitan más datos de detección, el costo de expandirse a múltiples nodos de detección se ha convertido en un obstáculo para algunas aplicaciones. Las dimensiones físicas de los dispositivos necesarios para la fuente de alimentación del sensor y el módulo de comunicación limitan la selección de sensores de pequeño tamaño, mientras que los sensores alimentados por la batería implican problemas de mantenimiento y medio ambiente, lo que también limita el despliegue del sensor en algunas aplicaciones. El costo y el tamaño de los sensores electrónicos tradicionales limitan la expansión de las redes de sensores o el despliegue de sistemas multisensores o sensores desechables para la detección inteligente, lo que dificulta el desarrollo ulterior de Internet de las cosas.

Por lo tanto, se necesita una alternativa, idealmente sin depender de baterías pesadas y caras, unidades de microcontrol (mcu) y circuitos relacionados. Muchos sensores conectados pasan la mayor parte del tiempo en modo de espera o sueño para prolongar el uso de la batería y solo necesitan energía e inteligencia durante el despertar para intercambiar pequeños paquetes con el sistema anfitrión. Si los sensores pueden ser alimentados temporalmente por una fuente de alimentación externa y la mayor parte del procesamiento de datos se realiza externamente, se puede lograr una expansión rentable de la red de sensores y hacer que innovaciones como sensores multisensores o sensores desechables sean económicamente viables.

Hay una tecnología que puede proporcionar soluciones: los sensores pasivos inalámbricos ya están cargados por la memoria, preguntados o reescritos a través de lectores inalámbricos y activados por la energía en el campo de radiofrecuencia transmitido por el lector. Los estándares tradicionales de comunicación RFID han sido verificados y son estables y confiables, proporcionando una plataforma poderosa para separar la función de detección de la fuente de alimentación y el circuito de control necesarios para los sensores electrónicos tradicionales y desarrollar nuevos sensores pasivos inteligentes.

Los sensores pasivos inteligentes los sensores pasivos inteligentes pueden aprovechar mejor el potencial de la tecnología y los estándares RFID para apoyar el intercambio de datos inalámbricos conveniente y eficiente energéticamente. La figura 1 muestra los componentes funcionales clave de los sensores pasivos inteligentes, incluyendo antenas, detectores de estímulos y IC de control de bloques de sensores, que implementan la función de etiqueta de sensores pasivos integrando una antena impresa y un circuito de detección de estímulos y un IC de radiofrecuencia.

Los sensores pasivos inteligentes se comunican utilizando el Protocolo UHF gen 2 estándar de la industria y se pueden leer con lectores RFID adecuados. Algunos lectores comerciales fijos o portátiles han pasado la verificación de etiquetas y funciones. El ecosistema inteligente de sensores pasivos de ansenmei Semiconductor ofrece un lector portátil alimentado por baterías con antenas incorporadas, interfaces gráficas de usuario y funciones de Internet de las cosas como centro para recopilar datos de etiquetas de sensores.

Cuando el lector inicia la comunicación, el sensor de autorregulación IC detecta la humedad o la presión midiendo los cambios de resistencia en el circuito de estimulación y envía estos datos, así como los datos digitales de temperatura del sensor de temperatura en la placa, al lector. Los sensores monitorean varios parámetros, incluyendo la distancia de detección, la intensidad de la señal recibida (rssi) de movimiento o presencia, y la temperatura y la humedad. Cada sensor también tiene un código EPC programable como identificación de *. La parte delantera de la RFID compensa automáticamente los cambios ambientales para detectar la humedad, la presión y otros parámetros.

Figura 1: los sensores pasivos inteligentes combinan la tecnología RFID con bloques de sensores pasivos y sin mcu.

Aplicaciones típicas

Los sensores pasivos de bajo costo o desechables pueden beneficiar a un gran número de aplicaciones importantes. Por ejemplo, al monitorear la temperatura en varios lugares de la conexión del disyuntor de alta potencia en el marco del servidor del Centro de datos o en el interruptor de alimentación industrial, se puede monitorear la tendencia de cambio de temperatura y detectar rápidamente el aumento anormal de la temperatura para el mantenimiento preventivo o la adopción de medidas correctivas. Los sensores pasivos inteligentes están conectados directamente a componentes como carcasas metálicas, encapsulamientos de dispositivos o disipadores de calor, lo que puede responder a las preguntas periódicas emitidas por lectores dentro del rango de radiofrecuencia de todos los sensores.

La estrategia de monitoreo mostrada en la figura 2 se basa en sensores pasivos inteligentes y lectores / transceptores RFID conectados a la nube, que pueden proporcionar métodos más inmediatos y rentables para dispositivos de protección que otros métodos como la medición manual de temperatura o la imagen térmica.

Figura 2: varios sensores pasivos inteligentes pueden monitorear la temperatura en varios lugares de manera rentable.

Las etiquetas de sensores inteligentes pasivos también son adecuadas para aplicaciones agrícolas digitales, como en aplicaciones de monitoreo del ganado donde se pueden detectar enfermedades del ganado o verificar ciclos de ovulación del ganado. Los agricultores también utilizan etiquetas RFID para la identificación y seguimiento de animales, y se han establecido estándares de la industria para etiquetas inyectables. Al aumentar la inversión en equipos o sistemas, los sensores pasivos inteligentes ayudan a mejorar aún más la salud animal y aumentar la producción acuícola.

Del mismo modo, el uso de sensores pasivos inteligentes para la detección de humedad o presión se ha aplicado en pruebas médicas, industriales y de comodidad y seguridad automotriz. En el ámbito médico, los sensores de humedad pueden adherirse de forma discreta a las sábanas del hospital para detectar la ocupación del paciente y el margen de cama, y los sensores de temperatura no invasivos pueden conectarse a la piel del paciente y ser monitoreados de forma inalámbrica con lectores cercanos.

Más aplicaciones incluyen pruebas de fugas de agua en la industria automotriz: instalar un conjunto de sensores pasivos inteligentes en el automóvil de manera rápida y terrestre antes del inicio de las pruebas de fugas de agua elimina la detección manual laboriosa y simplifica la recopilación y análisis de datos.

Además, la detección de humedad y presión y la detección adicional de distancia para detectar el Estado del cinturón de seguridad del automóvil pueden lograr una detección más inteligente de la ocupación del automóvil que los sistemas tradicionales de cable o airbag en el asiento. Los sensores pasivos inteligentes pueden distinguir entre el cuerpo humano y los objetos colocados en los asientos, y con pocos costos adicionales, la detección se puede expandir fácilmente a los asientos de pasajeros traseros y los asientos móviles.

Desde la automatización del hogar y los vehículos conectados hasta el control industrial, la detección de calidad, la agricultura, la atención médica, la construcción, la gestión de la cadena de suministro y muchas otras aplicaciones, la etiqueta inteligente de sensores pasivos también puede completar muchas otras pruebas de fugas de agua, detección de ocupación y monitoreo de niveles de temperatura o humedad.

resumen

Los sensores pasivos inteligentes traen nuevas opciones para la detección omnipresente, que puede monitorear la presión, la temperatura, la humedad o la distancia, eliminando las consideraciones de los sensores inteligentes tradicionales, como el volumen, el consumo de energía y el costo. Los diseñadores de dispositivos ahora pueden extender sistemas inteligentes e Internet de las cosas a áreas y aplicaciones que antes eran difíciles de alcanzar sin restricciones de tamaño o precio.