Les capteurs passifs intelligents apportent de nouvelles options pour la détection omniprésente, permettant de surveiller la pression, la température, l'humidité ou la distance, éliminant les problèmes pris en compte par les capteurs intelligents traditionnels tels que le volume, la consommation d'énergie et le coût. Les concepteurs d'appareils peuvent désormais étendre les systèmes intelligents et l'IOT à des zones et des applications inaccessibles dans le passé, sans contraintes de taille ou de prix.

La dépendance croissante à * La technologie et à l'Internet des objets (IOT) alimente la demande de capteurs qui peuvent être facilement déployés de petites quantités à de grandes quantités, avec des coûts d'expansion faibles et sans maintenance.

Les progrès technologiques ont permis l'interconnexion entre de nombreux types d'appareils. L'interconnexion qui a commencé avec les smartphones a évolué vers la mise en réseau de thermostats, d'appareils ménagers, de véhicules et d'autres appareils appelés Internet des objets (IOT). L'IOT se compose de nombreux appareils qui transmettent des données d'avant en arrière via diverses interfaces, et les interfaces Cloud sans fil sont des interfaces courantes. À mesure que le nombre d'appareils interconnectés augmente, la demande de plus de données augmente également.

Les sources de production de données sont nombreuses et les capteurs électroniques sont souvent utilisés pour collecter des données sur les appareils connectés. Un capteur est un dispositif qui convertit des caractéristiques physiques ou environnementales telles que la température et l'humidité en signaux électriques.

La demande de données alimente la croissance du marché des différents types de capteurs, tels que les capteurs de température, d'humidité, de pression et de distance qui fournissent aux systèmes les données dont ils ont besoin pour fonctionner. Grâce à l'énergie cinétique de l'Internet des objets qui traite les données de différents canaux, les capteurs électroniques seront plus répandus. Selon Markets and Markets Research, le marché des capteurs devrait dépasser les 38 milliards de dollars en 2022. La nécessité d'obtenir plus de données de capteurs à partir d'un plus grand nombre d'emplacements stimulera le développement de nouveaux types de capteurs qui sont plus petits, consomment moins d'énergie et coûtent moins cher, et sont faciles à déployer en grand nombre et dans des espaces restreints.

Structure du capteur électronique

Les capteurs électroniques traditionnels contiennent les mêmes modules fonctionnels, quelle que soit leur conception. Le module central du capteur est l'élément de détection réel. L'élément de détection est la partie du capteur qui répond à l'environnement du capteur et convertit les conditions environnementales en paramètres électriques. En plus des éléments de détection, le capteur nécessite une alimentation électrique pour les composants électroniques et les circuits de traitement de données et d'interconnexion à l'intérieur du capteur. La plupart des capteurs électroniques comprennent un élément de détection, un module d'alimentation et un module de traitement de données situé à chaque noeud de détection. Comme plus de données de détection sont nécessaires, le coût nécessaire pour étendre à plusieurs nœuds de détection devient un obstacle pour certaines applications. Les dimensions physiques des dispositifs nécessaires aux modules d'alimentation et de communication des capteurs limitent le choix de capteurs de petite taille, tandis que les capteurs alimentés par batterie posent des problèmes de maintenance et d'environnement, ce qui limite également le déploiement des capteurs dans certaines applications. Le coût et la taille des capteurs électroniques traditionnels limitent l'expansion des réseaux de capteurs ou le déploiement de systèmes multicapteurs ou de capteurs jetables pour la détection intelligente, entravant ainsi le développement de l'IOT.

Une alternative est donc nécessaire, idéalement sans compter sur des batteries lourdes et coûteuses, des microcontrôleurs (MCU) et des circuits associés. De nombreux capteurs connectés passent la plupart de leur temps en mode veille ou veille pour prolonger l'utilisation de la batterie, nécessitant une alimentation et une intelligence uniquement pendant qu'ils sont réveillés pour échanger de petits paquets de données avec le système hôte. Si les capteurs peuvent être alimentés temporairement par une source d'alimentation externe et que la majeure partie du traitement des données est effectuée en externe, une extension rentable du réseau de capteurs est possible et des innovations telles que les capteurs Multi - capteurs ou les capteurs jetables sont économiquement viables.

Une technologie peut apporter une solution: le capteur passif sans fil peut déjà être chargé par une mémoire, interrogé ou réécrit par un lecteur sans fil et activé par l'énergie dans le champ RF transmis par le lecteur. Les normes de communication RFID traditionnelles ont fait leurs preuves et sont stables et fiables, offrant une plate - forme puissante pour le développement de nouveaux capteurs passifs intelligents qui séparent les fonctions de détection des circuits d'alimentation et de contrôle nécessaires aux capteurs électroniques traditionnels.

Capteurs passifs intelligents les capteurs passifs intelligents peuvent exploiter davantage le potentiel de la technologie et des normes RFID pour soutenir un échange de données sans fil pratique et hautement efficace sur le plan énergétique. La figure 1 montre les éléments fonctionnels clés d'un capteur passif intelligent, y compris une antenne, un détecteur de stimulus et un circuit intégré de commande de bloc de capteur, permettant la fonction d'étiquetage passif du capteur en intégrant une antenne imprimée et une boucle de détection de stimulus et un circuit intégré radiofréquence.

Les capteurs passifs intelligents communiquent en utilisant le Protocole UHF Gen 2 standard de l'industrie et peuvent être lus avec un lecteur RFID approprié. Certains lecteurs commerciaux fixes ou portables ont déjà passé la vérification de l'étiquetage et de la fonctionnalité. L'écosystème de capteurs passifs intelligents d'ansenmei Semiconductor fournit un lecteur portable alimenté par batterie avec une antenne intégrée, une interface utilisateur graphique et des fonctionnalités d'interconnexion IOT qui peuvent servir de centre de collecte des données d'étiquetage des capteurs.

Lorsque le lecteur initie la communication, le capteur d'autorégulation IC détecte l'humidité ou la pression en mesurant les variations d'impédance dans la boucle de stimulation et transmet ces données au lecteur, ainsi que les données de température numérisées du capteur de température sur la puce. Les capteurs surveillent plusieurs paramètres, y compris la distance de détection, l'intensité du signal reçu (RSSI) pour le mouvement ou la présence, ainsi que la température et l'humidité. Chaque capteur possède également un code EPC Programmable comme identification *. L'extrémité avant RFID compense automatiquement les changements environnementaux pour détecter l'humidité, la pression et d'autres paramètres.

Figure 1: le capteur passif intelligent combine la technologie RFID avec un bloc de détection passif sans MCU *.

Applications typiques

Les capteurs passifs à faible coût ou jetables peuvent bénéficier d'un grand nombre d'applications importantes. Par exemple, en surveillant la température à plusieurs endroits à l'intérieur d'un rack de serveur de centre de données ou d'une connexion de disjoncteur haute puissance à l'intérieur d'un commutateur d'alimentation industriel, il est possible de surveiller l'évolution de la température et de détecter rapidement des températures anormalement élevées afin d'effectuer une maintenance préventive ou de prendre des mesures correctives. Connectés directement à des composants tels que des boîtiers métalliques, des boîtiers de dispositifs ou des ailettes de refroidissement, les capteurs passifs intelligents répondent aux interrogations périodiques émises par les lecteurs dans la gamme RF de tous les capteurs.

La stratégie de surveillance illustrée à la figure 2, basée sur des capteurs passifs intelligents et des lecteurs / émetteurs - récepteurs RFID connectés au Cloud, peut fournir un moyen plus immédiat et rentable de protéger les appareils que d'autres méthodes telles que la thermométrie artificielle ou l'imagerie thermique.

Figure 2: plusieurs capteurs passifs intelligents peuvent surveiller la température de plusieurs sites de manière rentable.

Les étiquettes de capteurs intelligents passifs conviennent également aux applications agricoles numériques, par exemple dans les applications de surveillance du bétail qui peuvent vérifier les maladies du bétail ou vérifier le cycle d'ovulation du bétail. Les agriculteurs utilisent également des étiquettes RFID pour l'identification et le suivi des animaux, et les normes de l'industrie pour les étiquettes injectables sont bien établies. En augmentant les investissements dans les équipements ou les systèmes, les capteurs passifs intelligents aident à améliorer encore la santé animale et à augmenter la production agricole.

De même, la détection de l'humidité ou de la pression à l'aide de capteurs passifs intelligents a trouvé des applications dans des domaines tels que les tests médicaux, industriels et le confort et la sécurité automobiles. Dans le domaine médical, un capteur d'humidité peut être fixé discrètement au linge de lit de l'hôpital pour détecter l'occupation et la marge de lit du patient, et un capteur de température non invasif peut être connecté à la peau du patient et surveillé sans fil à l'aide d'un lecteur à proximité.

D'autres applications incluent les tests de fuite d'eau dans l'industrie automobile: l'installation rapide et terrestre d'un ensemble de capteurs passifs intelligents dans une voiture avant le début des tests de fuite d'eau élimine la détection manuelle laborieuse tout en simplifiant la collecte et l'analyse des données.

En outre, la détection de l'humidité et de la pression et la détection supplémentaire de la distance pour détecter l'état de la ceinture de sécurité de la voiture permettent une détection plus intelligente de l'occupation de la voiture que les systèmes câblés ou airbag traditionnels. Les capteurs passifs intelligents distinguent le corps humain des objets placés sur le Siège, ce qui permet d'étendre facilement la détection au siège passager arrière et aux sièges mobiles pour un coût supplémentaire minime.

De la domotique aux voitures connectées, en passant par le contrôle industriel, le contrôle de la qualité, l'agriculture, le médical, la construction et la gestion de la chaîne d'approvisionnement, les étiquettes de capteur passif intelligentes permettent également de détecter les fuites d'eau, de détecter l'occupation et de surveiller les niveaux de température ou d'humidité.

résumé

Les capteurs passifs intelligents apportent de nouvelles options pour la détection omniprésente, permettant de surveiller la pression, la température, l'humidité ou la distance, éliminant les problèmes pris en compte par les capteurs intelligents traditionnels tels que le volume, la consommation d'énergie et le coût. Les concepteurs d'appareils peuvent désormais étendre les systèmes intelligents et l'IOT à des zones et des applications inaccessibles dans le passé, sans contraintes de taille ou de prix.