12 tipos de sensores IoT para ficar de olho [com exemplos]
Hoje, mais do que nunca, a conectividade IoT permite que todos os tipos de sensores físicos enviem seus dados diretamente para dashboards virtuais, praticamente sem interação humana.
Isto só é possível graças aos recentes avanços nas IoT , como IoT celular e LPWAN (Low-Power Wide Area Networking), que estão mudando radicalmente a forma como os sensores são usados; desde medições ocasionais até monitoramento remoto contínuo e em tempo real em diversas aplicações industriais e de consumo.
Com isso dito, os sensores não são exatamente uma coisa nova.
Usado principalmente para medir variáveis do mundo real, como temperatura ou pressão, as primeiras adaptações do dispositivo remontam ao século XVI.
Como Kelvin Tech aponta em uma de suas postagens no blog:
A medição de temperatura já existe há muito tempo, datando de 150 DC. Mas estima-se que a verdadeira ciência dos termômetros não evoluiu até 1500. Ao longo dos anos, diferentes tipos de termômetros foram desenvolvidos.
Isso foi há mais de 400 anos!
Os humanos sempre sentiram a necessidade de medir as coisas com mais rapidez, precisão e eficiência do que com adaptações anteriores. Está na nossa natureza.
E é exatamente por isso que os sensores IoT estão em ascensão.
Índice
Afinal, o que é um sensor “ IoT ”?
Antes IoT existir, já existiam muitos tipos de dispositivos de medição disponíveis no mercado, incluindo termômetros, magnetômetros (dos quais as bússolas são um exemplo notável), altímetros e muitos, muitos mais.
A lista nunca termina.
Os sensores usados nesses dispositivos destinam-se a detectar, medir e relatar uma variável do mundo real por vez. Todo o seu propósito é ajudar-nos a compreender o mundo que nos rodeia de uma forma mensurável e universal que “qualquer pessoa” possa compreender.
Já viu a cabine de um piloto antes?
Esses dashboards são preenchidos com instrumentos de voo que relatam dados variáveis de todos os tipos de sensores. Alguns exemplos são níveis de combustível, pressão do sistema e assim por diante.
IoT da próxima geração é que, através do uso dos chamados módulos IoT , esses dispositivos possam agregar e enviar seus dados diretamente para um dashboard IoT , tornando muito mais rápido e fácil a tomada de decisões importantes.
A manutenção preditiva é uma das principais áreas em que IoT prometem mudar a forma como a produção e a indústria são operadas. casos de uso interessantes também estão ganhando popularidade.
Abaixo, veremos 12 tipos de sensores IoT que permitem esses casos de uso, bem como alguns exemplos de dispositivos reais de vários fabricantes.
Vamos começar.
12 tipos de sensores para a Internet das Coisas
Aqui você tem uma lista de sensores IoT classificados do mais para o menos popular (de acordo com dados do Google Trends), incluindo temperatura, proximidade, pressão e muito mais.
Se você estiver curioso para saber mais sobre como esses sensores podem ser usados em aplicações da vida real, também incluímos links para hardware existente com o caso de uso pretendido ou cenário ideal destacado entre parênteses.
1. Sensores de pressão
Sensores de pressão são dispositivos que medem a pressão (a força necessária para impedir a expansão de um fluido) em gases ou líquidos. Eles podem vir em todos os tamanhos e formatos e são um dos exemplos mais populares de sensores IoT principalmente devido às aplicações industriais que estão adotando totalmente esse novo esforço de conectividade.
Os sensores de pressão podem ser de diferentes tipos:
- Sensores de pressão barométrica, contidos na maioria das estações meteorológicas. Estes destinam-se a medir mudanças na pressão atmosférica.
- Sensores de pressão de gás destinados a monitorar mudanças de pressão em gases, especialmente em aplicações de petróleo, energia e serviços públicos.
Embora não sejam tecnicamente transdutores de pressão, as células de carga também são uma variação dos sensores de pressão e podem ser um método preferido quando se trata de medir peso (por exemplo, peso animal ou nível de um tanque ou silo).
Estes tipos de sensores constituem a espinha dorsal da nossa infraestrutura de gás e energia porque, sem eles, não seríamos capazes de monitorizar a pressão do sistema. Conecte um módulo IoT a um deles e seus dados estarão prontos para serem exibidos na tela do computador.
Exemplos de sensores de pressão IoT :
- O sensor de pressão sem fio de longo alcance da NCD (Industrial)
- O E8PC da Omron (Industrial)
2. Sensores de luz
Também conhecidos como dispositivos fotoelétricos ou fotossensores, os sensores de luz são mais comuns do que você imagina. São dispositivos fotoelétricos passivos que convertem energia luminosa (fótons) em energia elétrica (elétrons).
Fantasia, certo?
No entanto, esses dispositivos são mais do que apenas seu princípio de funcionamento. Assim como os sensores de pressão, os sensores de luz podem servir a todos os tipos de finalidades e são muito usados no controle de brilho, segurança e até na agricultura.
Acompanhar as mudanças na luz é útil para o monitoramento do clima, bem como para aplicações na agricultura, onde a medição da luz absorvida pelo solo é fundamental.
Esses sensores também podem ser uma alternativa mais simples e econômica aos sensores de movimento, permitindo a detecção de presença, por exemplo, em um quarto de hotel, armazém ou corredor.
Seeed Studio publicou recentemente um artigo detalhado sobre o tema sensores de luz, com exemplos de hardware relevantes de sua própria linha de produtos.
Exemplos de sensores de luz IoT :
- Os sensores inteligentes da Enlighted (consumidor e empresa)
- O sensor de luz ambiente de longo alcance da NCD (Industrial)
3. Sensores de temperatura e umidade
Os sensores de temperatura e umidade são tão populares e amplamente utilizados quanto nossas duas primeiras escolhas. Eles geralmente vêm agrupados em módulos IoT pré-fabricados.
Por um lado, os sensores de temperatura medem a quantidade de energia térmica em uma fonte e destinam-se a medir mudanças de temperatura. Por outro lado, os sensores de umidade medem a quantidade de vapor d'água na atmosfera de vários gases.
O monitoramento de temperatura é um caso de uso comum em ambientes industriais onde as máquinas precisam operar a uma determinada temperatura por longos períodos de tempo.
Outros casos de uso que normalmente vemos em nossa base de clientes são:
- Conformidade com Segurança Alimentar
- Monitoramento da cadeia de frio em saúde e hotelaria
- Gerenciamento de armazém e estoque
- Monitoramento de Sistemas HVAC
A umidade também costuma ser monitorada junto com a temperatura. Medir o primeiro é útil para aquecimento, ar condicionado, estações meteorológicas e até mesmo umidade do solo.
Exemplos de sensores de temperatura e umidade IoT :
- O Sentrius™ RS1xx da Laird (Industrial)
- DHT-22 2302 sem marca (faça você mesmo)
4. Sensores giroscópicos e de aceleração
Muitos de vocês já conhecem giroscópios e acelerômetros. Eles são os sensores que permitem ao seu smartphone detectar se o telefone está na vertical ou no modo paisagem e são amplamente utilizados no design de jogos para dispositivos móveis.
Em termos de aplicações IoT , esses pequenos sensores são tão populares quanto os usados no seu telefone. Embora tenham diferenças, a maioria dos chips acelerômetros também vem com um giroscópio, por isso os combinamos em uma seção.
A diferença entre os dois é a seguinte:
- Conforme relatado pela LiveScience :
Um giroscópio é um dispositivo que utiliza a gravidade da Terra para ajudar a determinar a orientação. Seu design consiste em um disco de rotação livre denominado rotor, montado em um eixo giratório no centro de uma roda maior e mais estável. À medida que o eixo gira, o rotor permanece estacionário para indicar a atração gravitacional central e, portanto, a direção para baixo .
- Por outro lado:
Um acelerômetro é um dispositivo compacto projetado para medir aceleração não gravitacional. Quando o objeto ao qual está integrado passa da paralisação para qualquer velocidade, o acelerômetro é projetado para responder às vibrações associadas a tal movimento.
Na IoT , os acelerômetros estão no centro dos sensores de vibração que podem transformar dados de aceleração em frequências de vibração (que são Gs em Hz!), comumente usados para detectar operações subnormais de máquinas industriais.
Os giroscópios podem ser usados para determinar a direção do movimento de um objeto rastreado por GPS, bem como a direção do vento em aplicações climáticas e de energia limpa.
Exemplos de sensores giroscópicos e de aceleração IoT :
- A série KX de acelerômetros da Kionix (Industrial)
- O Acelerômetro ADXL335 da Analog Devices (DIY)
5. Sensores de proximidade e movimento
Por ser um tipo de dispositivo muito comum, um sensor de proximidade é usado em inúmeras aplicações IoT . Os sensores de proximidade são capazes de detectar a presença de objetos próximos sem qualquer contato físico, emitindo um campo eletromagnético ou um feixe de radiação eletromagnética (por exemplo, infravermelho) e procurando alterações no campo.
Também conhecidos como sensores de alcance, alguns desses dispositivos utilizam ondas ultrassônicas para medir a distância entre eles e o objeto detectado. Alguns ótimos exemplos destes são fabricados pela Maxbotix .
Sensores de proximidade podem ser confundidos com sensores de movimento, mas não são a mesma coisa. Embora um sensor de proximidade possa ser usado para detectar movimento medindo a distância de um objeto, PIR (infravermelho piroelétrico) são uma boa alternativa especializada e de baixo custo para detecção de movimento, pois sua saída é principalmente binária: 1 ou 0.
Eles são normalmente usados em detectores de movimento que podem ser empregados para qualquer coisa, desde acender uma luz até alertar a polícia em caso de movimento suspeito.
Exemplos de sensores de proximidade e movimento IoT :
- O sensor de proximidade e luz sem fio de longo alcance da NCD (Industrial)
- Vários sensores de proximidade da Seeed (faça você mesmo e modular)
6. Sensores de fluxo e gás
Sensores de fluxo são dispositivos usados para medir a vazão ou quantidade de um líquido ou gás em movimento e estão de alguma forma relacionados aos sensores de gás, que são dispositivos eletrônicos que detectam e identificam diferentes tipos de gases.
Os sensores de fluxo abrangem todos os tipos de dispositivos usados para medir fluxos de líquidos e gases. Os casos de uso incluem monitoramento de processos industriais, HVAC, bem como aplicações de gerenciamento de gás e água. O mesmo vale para sensores de gás.
A medição inteligente é uma das áreas mais afetadas pelos sensores de fluxo. Aqui, medidores de vazão ultrassônicos são emparelhados com IoT para enviar dados para um local remoto.
Com o advento das tecnologias IoT NB- IoT e LTE-M — e os benefícios óbvios para as empresas de serviços públicos e também para os utilizadores finais — espera-se que os sensores de fluxo, de gás e elétricos cresçam significativamente até 2025 .
Isto mostra claramente uma forte tendência na medição inteligente, bem como um aumento geral na utilização destes tipos de sensores para fins industriais.
Olhando especificamente para os sensores de gás, estes são dispositivos tradicionalmente volumosos que só recentemente se transformaram em adaptações de baixo consumo de energia para monitorar coisas como a qualidade do ar em ambientes locais. O tema da qualidade do ar é discutido mais detalhadamente no item 11 da lista.
Exemplos de sensores de gás e fluxo IoT :
- Vários sensores de fluxo da Sensirion (Industrial)
- Vários sensores de gás da Spec Sensors (faça você mesmo e modulares)
7. Sensores de som
Os sensores de som não são tão usados como outros tipos de sensores da nossa lista, mas ainda assim valem a pena mencioná-los devido às suas propriedades únicas e casos de uso interessantes.
Em primeiro lugar, o que é um sensor sonoro?
Um sensor sonoro é definido como um módulo que detecta ondas sonoras através de sua intensidade, convertendo-as em sinais elétricos. Quando o dispositivo detecta uma mudança na intensidade, ele pode enviar os dados de volta ao seu dashboard .
Sensores de som simples como os oferecidos pelo Seeed Studio são bastante baratos e podem ajudá-lo a descobrir alguns casos de uso diferentes. Por exemplo, detectar a presença de som em uma sala silenciosa.
Existem também gravadores de som disponíveis que não apenas detectam o som, mas também o gravam assim que a intensidade muda. Isso é particularmente útil em segurança.
Por último, um caso de uso avançado envolve os chamados medidores de nível de som/ruído ; dispositivos que avaliam o ruído em uma faixa de frequência.
Isso permite aplicações mais complexas de medição de ruído ambiente.
Exemplos de sensores de som IoT :
- O apropriadamente chamado SoundSensor da SensorTeam (Construção)
- O IoT de som e ruído da IoT sens (cidades inteligentes)
8. Sensores de umidade
Os sensores de umidade são fundamentais para os avanços recentes na agricultura, permitindo que os agricultores monitorem constantemente a saúde do solo. Como aponta a AgriTech Tomorrow
Aqui está o que eles têm a dizer sobre sensores de solo IoT :
...devido aos recentes desenvolvimentos na monitorização do solo e da água, a informação crítica está a ser recebida em medições do campo em tempo real, ajudando os agricultores a tomarem decisões mais rápidas e precisas sobre a produção agrícola.
A maioria dos sensores de umidade são de ponto único, o que significa que medem a umidade do solo em um local fixo e único.
Este tipo de sensor deve ser instalado em vários locais em um campo de cultivo para aumentar a precisão das medições.
A profundidade também desempenha aqui um papel importante, uma vez que os efeitos da irrigação podem ser mais fortes ou mais fracos em diferentes níveis. Os dispositivos de umidade geralmente são equipados com sondas longas que penetram profundamente no solo e medem a umidade em diferentes profundidades.
Exemplos de sensores de umidade IoT :
- Os sensores sem fio de umidade do solo da Sensoterra (Agricultura)
- O sensor IoT de longo alcance da NCD (Agricultura)
9. Sensores de imagem
Um sensor é um dispositivo que coleta informações sobre o mundo físico para fornecer um conjunto de medições ao longo do tempo. Sob essa mesma lógica, podemos pensar em uma câmera como um sensor óptico/IR bidimensional que fornece uma matriz de medições ao longo do tempo.
As câmeras são amplamente utilizadas como mecanismo de detecção, desde aplicativos de contagem de pessoas até reconhecimentos de padrões alimentados por IA.
Por exemplo, uma abordagem única é a tecnologia PigVision da Asimetrix : um sensor baseado em imagem que mede o peso do porco em tempo real com base em modelos de IA treinados.
Aqui está um vídeo explicando como a tecnologia funciona:
Conforme mostrado na imagem acima, a Sony também é uma grande defensora dessas tecnologias em ambientes industriais, utilitários e de aviação. Você pode conferir a tecnologia de imagem Pregius nos recursos abaixo.
Exemplos de sensores de imagem IoT :
10. Sensores Magnéticos
Sensores magnéticos são usados em aplicações de consumo e industriais para detectar grandes corpos metálicos, como carros, painéis, habitações, etc. Esses dispositivos detectam mudanças e perturbações em um campo magnético, como fluxo, força e direção.
Existem três tipos de sensores magnéticos normalmente usados em IoT :
- Sensores TMR (Magnetorresistivos de Tunelamento)
- Interruptores Reed
- Sensores de efeito Hall
A magnetorresistência do túnel é um fenômeno da mecânica quântica bastante complexo, portanto não entraremos em detalhes científicos neste artigo.
No entanto, os sensores TMR estão se tornando cada vez mais populares para medir deslocamento mecânico e movimento em aplicações industriais, automotivas (pense em estacionamento automatizado e carros autônomos) e de consumo.
Nossa segunda entrada – a chave reed – é uma chave elétrica operada por um campo magnético. Essas chaves podem ser acionadas por uma bobina eletromagnética e são comumente utilizadas em sistemas de segurança para controlar o fluxo de eletricidade e acionar uma ação caso seja detectada a presença de um visitante indesejado.
Por último, temos o sensor de efeito Hall, dispositivo utilizado para medir a magnitude de um campo magnético. Diodes tem um ótimo artigo explicando seu papel na IoT .
Além disso, há alguns anos, executamos um projeto usando dois sensores magnéticos diferentes, caracterizados por baixo consumo de energia e alta sensibilidade:
Confira a série para ver alguma ação prática com sensores magnéticos!
Exemplos de sensores magnéticos IoT :
- Sensores magnéticos personalizados da HyperTech (rastreamento de ativos)
- A série CT8xx da Crocus Technology (setor de energia)
11. Sensores de qualidade do ar
Embora a qualidade do ar e da água sejam funções de vários tipos de sensores usados em conjunto, pensamos que ambos mereciam uma categoria própria.
A primeira coisa que vem à mente quando falamos em qualidade do ar é a poluição. Mas como medimos isso? Usando os chamados sensores de material particulado . Estes são compostos principalmente de dois tipos com base no tamanho das partículas encontradas no ar :
- PM10
- PM2,5
Sensores de partículas que podem detectar os primeiros são mais comuns porque as partículas são maiores (geralmente 10 micrômetros, daí o nome). A detecção de partículas finas com 2,5 micrômetros ou menores torna-se gradualmente mais difícil.
Sensores industriais de partículas da Sensirion e de outros fabricantes podem detectar essas partículas finas e ajudar na implementação de sistemas de qualidade do ar.
Conforme discutido nas seções anteriores, os sensores de gás também desempenham um papel importante no reconhecimento de mudanças no ar e geralmente são incorporados junto com sensores PM.
Exemplos de sensores de qualidade do ar IoT :
- Vários sensores de qualidade do ar da ams (industrial)
- Monitor de partículas PM2.5 de clima ambiente (casa inteligente)
12. Sensores de qualidade da água
A água é algo que a maioria de nós considera um dado adquirido, mas muitas populações no mundo não têm acesso claro a este recurso crucial. E se o fizerem, a sua qualidade poderá ser fraca ou totalmente tóxica. É aí que entram os sensores de qualidade da água.
Tal como na secção anterior, existem diversas variáveis que contribuem para a qualidade da água, algumas das quais estão sujeitas a medições físicas através de sensores como:
- Sensores de pH
- Sensores de Turbidez
- Sensores ORP (potencial de redução de oxidação)
Quando usados em conjunto, esses sensores formam uma imagem completa da qualidade da água. Por exemplo, aqui está o que o USGS tem a dizer sobre o pH:
O pH é uma medida da quantidade relativa de hidrogênio livre e íons hidroxila na água. A água que possui mais íons de hidrogênio livres é ácida, enquanto a água que possui mais íons hidroxila livres é básica. O pH pode ser afetado por produtos químicos na água e é um importante indicador de que a água está mudando quimicamente.
Com base nisso, os sensores de pH desempenham um papel importante no monitoramento da qualidade da água, observando sua alcalinidade. Os sensores de turbidez desempenham um papel semelhante, medindo a quantidade de luz espalhada pelos sólidos suspensos na água. Menos luz significa menor qualidade.
Finalmente, os sensores de potencial de oxidação-redução medem a capacidade de uma solução atuar como agente oxidante ou redutor. Conforme apontado por Vernier , estes podem ser utilizados em piscinas para medir a capacidade oxidante do cloro.
Exemplos de sensores de qualidade da água IoT :
- O Signet 2724-2726 de Georg Fischer (Industrial)
- O Módulo de Qualidade da Água Waspmote da Libelium (Vários)
Esses foram os 12 tipos de sensores mais relevantes no mundo IoT .
Se você quiser saber mais sobre a participação de mercado de cada tipo de sensor, recomendamos dar uma olhada nos dados compartilhados pela Mordor Intelligence .
Sensores IoT : a espinha dorsal da sua solução IoT
Agora que examinamos os diferentes tipos de IoT , resta perguntar por quê . Por que queremos conectá-los à Internet?
Qual é o valor por trás da parte " IoT "?
Esta provavelmente será a próxima pergunta do seu cliente, e já foi feita por algumas das marcas mais renomadas do mundo.
A Salesforce realizou recentemente uma pesquisa perguntando a clientes sofisticados quais tecnologias eles acreditavam que mais transformariam suas expectativas em relação às empresas.
Aqui está o que eles disseram:
A Internet das Coisas está entre os três primeiros, juntamente com inovações tecnológicas como Cibersegurança e Inteligência Artificial.
Os gestores de contratação também reconheceram plenamente as incríveis mudanças que a IoT já está trazendo para a força de trabalho:
Estas tecnologias de ponta estão a mudar fundamentalmente a forma como vivemos e trabalhamos. Combinados, eles formam o que é conhecido como Quarta Revolução Industrial .
Devido a esta megatendência, as empresas de semicondutores e sensores estão agora a pressionar para inovar mais rapidamente do que nunca, levando a uma diversidade crescente de coisas que podem ser “medidas” e acelerando o ritmo a que estes dispositivos são criados.
Sem esses sensores “inteligentes”, seria impossível pegar uma máquina e conectá-la à internet. Eles simplesmente não foram feitos para interagir com isso.
Empresas em todo o mundo estão percebendo o potencial de agregar dados em dashboards IoT , como os oferecidos pela Ubidots , e estão correndo para conectar suas máquinas à Internet.
No entanto, isso não pode ser feito sem primeiro compreender as possibilidades e os casos de uso permitidos por cada tipo de sensor. Dito isto (e as questões de segurança ), o mundo parece concordar sobre os benefícios de permitir estas possibilidades baseadas em dados.
E é exatamente por isso que a parte da “ IoT ” é importante – hoje mais do que nunca.