¿Qué es un sensor inteligente y cómo funciona?

Un sensor inteligente es un dispositivo que recibe información del entorno físico y utiliza recursos informáticos integrados para realizar funciones predefinidas al detectar una entrada específica y luego procesar datos antes de transmitirlos.

Los sensores inteligentes permiten una recopilación más precisa y automatizada de datos ambientales con menos ruido erróneo entre la información registrada con precisión. Estos dispositivos se utilizan para mecanismos de monitoreo y control en una variedad de entornos, incluidas redes inteligentes, reconocimiento en el campo de batalla, exploración y muchas aplicaciones científicas.

El sensor inteligente también es un elemento crucial e integral en el Internet de las cosas. La tecnología IoT permite proporcionar un identificador único para casi cualquier cosa y transmitir datos desde o sobre esas cosas a través de Internet o una red de sensores similar. Una implementación de sensores inteligentes es como componentes de una red inalámbrica de sensores y actuadores, que puede tener miles de nodos. Cada nodo está conectado a uno o más sensores y concentradores de sensores, así como a actuadores individuales.

Los microprocesadores móviles de bajo consumo suelen proporcionar recursos informáticos en entornos de IoT. Como mínimo, un sensor inteligente está compuesto por un sensor, un microprocesador y algún tipo de tecnología de comunicación inalámbrica. Los recursos informáticos deben ser una parte integral del diseño físico. Un sensor que simplemente envía sus datos para su procesamiento remoto no se considera un sensor inteligente.

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Un sensor inteligente también puede incluir otros componentes además del sensor principal. Estos componentes pueden incluir transductores, amplificadores, control de excitación, filtros analógicos, convertidores analógicos a digitales y compensación que proporciona una corrección incorporada de mediciones o salidas que no son ideales. Un sensor inteligente también incorpora elementos definidos por software que brindan funciones como conversión de datos, procesamiento digital y comunicación con dispositivos externos.

Un sensor inteligente conecta un sensor base sin procesar a recursos informáticos integrados que permiten procesar la entrada del sensor. El sensor base es el componente que proporciona la capacidad de detección. Podría estar diseñado para detectar calor, luz o presión. A menudo, el sensor base producirá una señal analógica a partir de un algoritmo de aplicación que debe procesarse antes de poder usarse. Este proceso también se llama procesamiento de señales.

En este punto entra en juego la tecnología integrada de un sensor inteligente. En el procesamiento de señales, un microprocesador integrado utiliza una técnica llamada filtrado para eliminar el ruido de la señal y convertir la señal del sensor a un formato digital utilizable.

La tecnología de sensores inteligentes también contiene capacidades de comunicación integradas que les permiten conectarse a un entorno de computación en la nube privada o a Internet. Esto les permite comunicarse con dispositivos externos.

Los sensores inteligentes tienen muchos usos. Se encuentran comúnmente en entornos industriales y son la fuerza impulsora detrás de la Industria 4.0 y la automatización industrial, la robótica y otros instrumentos avanzados.

Las fábricas suelen utilizar sensores inteligentes con fines de diagnóstico. Los sensores de temperatura inteligentes garantizan que las máquinas no se sobrecalienten y los sensores de vibración monitorean las máquinas que corren el riesgo de vibrar. Los sensores inteligentes también permiten el control de procesos, como monitorear un proceso de fabricación y realizar los ajustes necesarios para que pueda cumplir con los objetivos de calidad o producción. Alguna vez fueron procesos manuales, pero los sensores inteligentes los han automatizado.

Los sensores inteligentes también desempeñan un papel clave en el avance de los sistemas de seguridad modernos. Los sensores de imágenes térmicas detectan el calor corporal de un intruso. De manera similar, dispositivos como cerraduras inteligentes, sensores de movimiento y sensores de puertas y ventanas suelen estar conectados a una red común. Esto permite que los sensores de seguridad trabajen juntos para crear una imagen completa del estado de seguridad actual. Se utilizan con frecuencia en hogares y aplicaciones industriales para detectar diversas fugas.

Se utilizan muchos tipos de sensores de propósito especial. En los entornos industriales de IoT se utilizan habitualmente cinco tipos principales de sensores inteligentes:

Otros sensores inteligentes pueden monitorear el consumo de energía eléctrica; vibración, como en el caso de los equipos de fábrica; humedad; humedad; y ligero.

Los sensores inteligentes ofrecen una serie de ventajas, pero también presentan desafíos e inconvenientes.

Las ventajas de los sensores inteligentes son más destacadas cuando se utilizan para la recopilación de datos en lugares austeros o remotos. Las siguientes ventajas dependen de la implementación del tipo correcto de sensor donde más se necesita:

Los desarrolladores de sensores inteligentes han mejorado constantemente sus ofertas para abordar inconvenientes de larga data y seguirán haciéndolo en el futuro. Dicho esto, puede pasar algún tiempo antes de que se aborden las desventajas actuales de estos dispositivos:

Los sensores inteligentes incluyen un procesador de movimiento digital (DMP) integrado, mientras que los sensores básicos no incluyen uno. Un DMP es un microprocesador que está integrado en el sensor. Permite que el sensor realice el procesamiento integrado de los datos del sensor. Esto podría significar normalizar los datos, filtrar el ruido de las señales eléctricas o realizar otros tipos de acondicionamiento de señales. En cualquier caso, un sensor inteligente realiza un procesamiento digital de conversión de datos antes de cualquier comunicación con dispositivos externos.

Un sensor base es simplemente un sensor que no está equipado con un DMP u otros recursos informáticos que le permitan procesar datos. Mientras que un sensor inteligente produce una salida lista para usar, la salida de un sensor base está sin procesar y normalmente debe convertirse a un formato utilizable.

Los sensores inteligentes generalmente se prefieren a los sensores básicos porque incluyen capacidades de procesamiento nativas. Aun así, hay situaciones en las que podría resultar más ventajoso utilizar un sensor base. Si un ingeniero está diseñando un dispositivo y necesita un control total sobre la entrada del sensor, entonces sería preferible un sensor base. Los sensores básicos también cuestan menos que los sensores inteligentes porque contienen menos componentes.

Aunque los sensores inteligentes suelen asociarse con equipos industriales, IoT no podría existir sin ellos. Obtenga más información sobre los usos y beneficios de los sensores inteligentes para IoT.