Internet of Things er noget, der har fået større offentlig opmærksomhed i det sidste halve årti eller deromkring. Det ses mest som det næste logiske skridt fra hjemmeautomation, som har været ekstremt populært. Vi er først nu begyndt at forstå anvendelsen af Internet of Things, da den konnektivitet, det indebærer, har potentiale til at ændre næsten alt, hvad vi gør. At være forbundet til vores hjem er én ting, men at være forbundet til et sted på den anden side af verden er noget helt andet. Dette rejser spørgsmål om, hvad der kan gøres uden for kontrol af lineære aktuatorer og andre værktøjer.
Hvad er Tingenes Internet?
Tingenes Internets historie strækker sig faktisk flere årtier tilbage. Den eneste grund til, at det først når offentlighedens søgelys nu, er på grund af vores teknologis begrænsninger på det tidspunkt. Nu hvor vores teknologi har nået et punkt, hvor sådanne ting er mulige, er Tingenes Internet det næste store spring. Forskere mener, at forbindelserne mellem alle vores enheder vil muliggøre en hurtigere og friere udveksling af information omkring forbindelserne. Dette vil give os mulighed for at være mere forbundet og i bedre kontakt med hinanden og vores hjem til enhver tid. De første anvendelser af dette har været inden for hjemmeautomation.
Automatisering er enestående i den moderne verden. Oprindeligt blev automatiserede enheder, der blev brugt på fabrikker for at skåne mennesker for fysisk besværlige og repetitive operationer, og som oprindeligt blev brugt på fabrikker og anlæg. cobots har forladt værkstederne og spredt sig over en bred vifte af aktiviteter. Vi værdsatte den bekvemmelighed og komfort, som disse utrættelige, tavse assistenter bringer, og inviterede dem ind i vores hjem, hvor de gik i gang med at strømline vores dagligdags pligter og fritidssysler. Automatiserede gimmicks oversvømmede vores køkkener og soveværelser, huler og garager og forvandlede dem til højteknologiske oaser, hvor mennesker kan læne sig tilbage og lade teknologierne fylde alle deres luner.
Det næste logiske skridt på vejen mod total automatisering af vores miljø er at kombinere alle enheder for at muliggøre deres samarbejde i stedet for at håndtere en masse af dem isoleret. Dette skridt blev taget med indførelsen af IoT – Tingenes Internet.
IoT og aktuatorer
Lineære aktuatorer er så vigtige for Tingenes Internet, fordi de udgør en integreret del af mange forskellige apparater, både i hjemmet og udenfor. Sikkerhedssystemer er et godt eksempel på dette. Da lineære aktuatorer bruges i mange systemer til at udvide et kameras anvendelse og rækkevidde, kan Tingenes Internet bruge det på en række forskellige måder. For eksempel kan det, at systemets sensorer udløses, betyde, at Tingenes Internet udløses til at sende information fra sikkerhedssystemet til en mobil enhed af en slags. IoT-aktuatorer kan også styres for at bruge sikkerhedssystemets analogi igen. Når der er registreret et muligt problem, kan IoT overtage kontrollen over aktuatorerne og dreje kameraet for at se, hvad der sker, mere tydeligt.
Uden aktuatorer ville Tingenes Internet ikke være i stand til at foretage de nødvendige ændringer på egen hånd og ville derfor være reduceret til blot at styre og interagere med forskellige enheder. Tingenes Internet er afhængig af elektriske aktuatorer for at opnå bevægelse. Aktuatorer er også en god måde at udvide Tingenes Internet på, da de gør det muligt for os at foretage ændringer på afstand og understøtter kommunikation over større afstande.
Hvordan aktuatorer kan styres via IoT
Automatisering af Internet of Things kan styres via en open source-platform som Raspberry Pi eller Arduino. Selvom Raspberry Pi er mere grundlæggende end Arduino, er det en lille computer, der kan bruges med forskellige eksterne enheder og ind- og udgangskontakter. Dette vil give en person med den type computer mulighed for at bruge den via Internet of Things til at styre alle aktuatorer, der er tilsluttet den.
At bygge Tingenes Internet med Arduinos open source-platform er selvfølgelig en smule anderledes end at bruge Raspberry Pi, primært på grund af størrelsesforskellene. Arduino er en open source-platform, der håndterer både input- og outputsignaler. Hvis den genkender et specifikt input, som den er blevet trænet til at genkende, eller som er direkte knyttet til det på en eller anden måde, kan den sende et signal et andet sted hen. Anvendelserne af lineære aktuatorer er derfor lette at se. Et signal modtaget af noget i Arduino kan være udløseren for, at nogle lineære aktuatorer starter et bestemt maskineri, hvis de selv modtager et udgående signal. På grund af Arduinos enorme natur og dens open source-platform er mulighederne for lineær teknologi i Tingenes Internet næsten uendelige.
Sådan fungerer IoT-enheder
IoT-systemers funktion involverer en trelagsarkitektur.
Lag 1
Lag 1 er fysisk. Det omfatter tilsluttede sensorer, der indsamler data og overfører dem videre. Da disse sensorer potentielt kan producere alle former for data, er det vigtigt at filtrere de modtagne oplysninger i den industrielle IoT-applikation for at frasortere irrelevante meddelelser og fremhæve presserende. For eksempel trusselsdetektion, pludselige nedlukninger osv. Hvis IoT-dataindsamlingen kræver efterfølgende dybdegående analyse, bør den ikke gemmes på virksomhedens computere, men degraderes til skyen.
Lag 2
Lag 2 er i bund og grund et IoT-sensornetværk, der forsynes med DAS (dataopsamlingssystem). Sidstnævnte bruges til at konvertere signaler fra datasensorer, normalt analoge bølgeformer, til digitale værdier, der behandles af en computer. Derefter sender internetgatewayen de digitaliserede data til lag 3 via Wi-Fi eller et kabelbaseret lokalnetværk. En anden obligatorisk forudsætning for datatransmission er middleware. Det er software, der forbinder databasen og applikationerne og sikrer sammenhæng og styring af alle IoT-komponenter.
Lag 3
Lag 3 er der, hvor reaktionen på dataene finder sted. De enheder, der er ansvarlige for dem, modtager en ordre om at begynde at fungere i overensstemmelse med de forudindstillede algoritmer.
IoT-sensorer
Disse sensorer er moduler, der registrerer miljøændringer for at give information om de andre elementer i det system, de er forbundet med. Signalerne om tilstanden i den omgivende verden konverteres til digital kode. En IoT-sensor er således en undertype af en transducer, en enhed, der transformerer én energitype til en anden. Forskellen mellem sensorer og transducere er, at sidstnævnte er en mere generel betegnelse, der omfatter alle apparater, der muliggør energiomdannelse, mens førstnævnte kun konverterer fysiske fænomener til elektriske signaler.
I dag er udvalget af sensorer forbløffende. Passive sensorer kræver for eksempel ikke nogen ekstern strømkilde for at fungere, hvorimod aktive sensorer gør. I henhold til den detektionsmetode, der er implementeret i dem, er sensorer opdelt i mekaniske, termiske, elektriske og kemiske typer. Alle disse er baseret på sensorer, hvilket betyder, at de kun kan måle en vis værdi, men ikke analysere det modtagne input, da de ikke er udstyret med processorer. IoT-sensorteknologi bruger to helt forskellige typer enheder.
- Smarte sensorer er udstyret med digitale bevægelsesprocessorer (DMP'er), der kan analysere de indsamlede data, før de sendes via kommunikationsmodulet til netværkslaget. Sådanne sensorer kan også indeholde kompensationsfiltre, forstærkere og andre komponenter, der letter deres drift.
- Intelligente sensorer er opgraderede smarte sensorer, der udover sidstnævntes evner også er i stand til selvvalidering og identifikation samt tilpasning og testning. Desuden kan de endda fungere som en IoT-controller, der håndterer responser, hvilket gør dem til effektivt specialiseret hardware.
Uanset hvor vigtige sensorer for IoT end måtte være, er det Layer 3-enheder, der i sidste ende bestemmer opgaveimplementeringen.
Et eksempel på IoT's drift
Følgende eksempel undersøger IoT-aktuatorer i landbruget.
Sensorer fra Internet of Things indsamler information om jordens fugtighed for at bestemme, hvor intensiv vanding af afgrøder skal være. Disse data suppleres af vejrudsigter fra internettet, der informerer om, hvorvidt der forventes regn på et givet sted i den nærmeste fremtid. Som reaktion på disse inputdata tænder vandingssystemet automatisk, hvis der forventes en tørkeperiode, og udleder præcis den mængde vand, som afgrøderne har brug for.
Som du kan se, afhænger hele systemets korrekte drift i høj grad af sensorer til Tingenes Internet.
Konklusion
Tingenes Internet vokser så hurtigt, at der dukker adskillige muligheder op for, hvad vi kan gøre med det. Selvom de fleste kender til det fra hjemmeautomation, er der meget mere ved Tingenes Internet. IoT-sensorer og -aktuatorer sikrer nøjagtig dataindsamling og præcis reaktion, der er fastsat af den forudgående programmering, hvilket baner vejen for at strømline adskillige aspekter af vores liv. Denne artikel gik i detaljer om, hvordan specifikt lineære aktuatorer ville blive påvirket af Tingenes Internet, og hvordan de kunne kontrolleres og bruges af os.