L’Internet des objets est un sujet qui n’a cessé de gagner en visibilité auprès du grand public au cours des cinq dernières années environ. Il est généralement perçu comme la prochaine étape logique après la domotique, devenue extrêmement populaire. Nous commençons seulement à comprendre les applications de l’Internet des objets, car la connectivité qu’il implique a le potentiel de transformer presque tout ce que nous faisons. Être connecté à notre maison est une chose, être connecté à un endroit à l’autre bout du monde en est une autre. Cela soulève des questions sur ce que l’on peut faire au‑delà du simple contrôle des vérins linéaires et d’autres outils.
Qu’est-ce que l’Internet des objets ?
L’histoire de l’Internet des objets remonte en réalité à plusieurs décennies. S’il ne parvient que maintenant sur le devant de la scène, c’est à cause des limites de notre technologie à l’époque. Maintenant que notre technologie a atteint un niveau où ces usages deviennent réalisables, l’Internet des objets s’apprête à franchir un nouveau cap. Les chercheurs estiment que les connexions entre tous nos appareils permettront un échange d’informations plus rapide et plus libre. Cela nous permettra d’être davantage connectés et en contact les uns avec les autres, ainsi qu’avec nos maisons, en permanence. Les premières utilisations se sont situées dans le domaine de la domotique.
L’automatisation règne en maîtresse dans le monde moderne. D’abord employées dans les usines pour épargner aux humains des tâches physiques pénibles et répétitives, les solutions automatisées et les cobots ont quitté les ateliers et se sont diffusés dans une multitude d’activités. Appréciant la commodité et le confort qu’apportent ces assistants infatigables et silencieux, nous les avons invités dans nos maisons, où ils ont commencé à optimiser nos corvées quotidiennes et nos loisirs. Des gadgets automatisés ont envahi nos cuisines et chambres, salons et garages, les transformant en refuges high‑tech où l’on peut se détendre et laisser la technologie répondre à toutes nos envies.
La prochaine étape logique vers l’automatisation totale de notre environnement consiste à relier tous les appareils pour les faire coopérer, plutôt que de traiter chacun isolément. Cette étape a été franchie avec l’avènement de l’IoT – l’Internet des objets.
L’IoT et les actionneurs
Les vérins linéaires sont essentiels à l’Internet des objets, car ils constituent une partie intégrante de nombreux équipements, à la maison comme à l’extérieur. Les systèmes de sécurité en sont un bon exemple. Puisque les vérins linéaires sont utilisés dans de nombreux systèmes pour étendre l’utilisation et la portée d’une caméra, l’Internet des objets peut les exploiter de diverses manières. Par exemple, si les capteurs du système se déclenchent, l’IoT peut envoyer des informations du système de sécurité vers un appareil mobile. Les actionneurs IoT peuvent aussi être pilotés — pour reprendre l’analogie du système de sécurité. Après la détection d’un problème potentiel, l’IoT peut prendre le contrôle des actionneurs et orienter la caméra pour voir plus clairement ce qui se passe.
Sans actionneurs, l’Internet des objets serait incapable d’effectuer lui‑même les changements nécessaires et se limiterait à contrôler et à interagir avec divers appareils. L’Internet des objets dépend d’actionneurs électriques pour produire le mouvement. Les actionneurs sont aussi un bon moyen d’étendre l’IoT en soi, puisqu’ils nous permettent d’apporter des modifications à distance et facilitent la communication sur de plus grandes distances.
Comment les actionneurs pourraient être pilotés via l’IoT
L’automatisation de l’Internet des objets peut être pilotée via une plateforme open‑source telle que Raspberry Pi ou Arduino. Bien que Raspberry Pi soit plus basique qu’Arduino, c’est un micro‑ordinateur qui peut être utilisé avec divers périphériques et des interrupteurs in\out. Cela permettra à quiconque disposant de ce type d’ordinateur de l’utiliser via l’IoT pour contrôler les actionneurs qui y sont connectés.
Construire un système IoT avec la plateforme open‑source Arduino est bien sûr légèrement différent de l’utilisation de Raspberry Pi, principalement en raison des différences de taille. Arduino est une plateforme open‑source qui gère à la fois des signaux d’entrée et de sortie. S’il reconnaît une entrée spécifique pour laquelle il a été configuré, ou qui lui est directement reliée d’une manière ou d’une autre, il peut envoyer un signal ailleurs. Les usages pour les vérins linéaires sont donc évidents. Un signal reçu par un élément sur Arduino peut déclencher le démarrage de certains vérins linéaires dans une machine particulière, s’ils reçoivent eux‑mêmes un signal sortant. En raison de l’ampleur de l’écosystème Arduino et de sa nature open‑source, les possibilités pour la technologie linéaire dans l’Internet des objets sont presque infinies.
Comment fonctionnent les appareils IoT
Le fonctionnement des systèmes IoT repose sur une architecture à trois couches.
Couche 1
La couche 1 est physique. Elle inclut des capteurs connectés qui collectent des données et les transmettent ensuite. Comme ces capteurs peuvent potentiellement produire tout type de données, il est important, pour les applications d’IoT industriel, de filtrer les informations reçues afin d’écarter les messages non pertinents et de mettre en avant les urgents, par exemple la détection de menaces, les arrêts brutaux, etc. Si la collecte de données IoT nécessite une analyse approfondie ultérieure, elles ne doivent pas être stockées sur les ordinateurs de l’entreprise, mais déportées dans le cloud.
Couche 2
La couche 2 est essentiellement un réseau de capteurs IoT doté d’un DAS (data acquisition system). Ce dernier sert à convertir les signaux obtenus des capteurs de données, généralement des formes d’onde analogiques, en valeurs numériques traitées par un ordinateur. La passerelle Internet achemine ensuite les données numérisées vers la couche 3 via le Wi‑Fi ou un réseau local filaire. Un autre prérequis indispensable à la transmission des données est le middleware. Il s’agit d’un logiciel qui relie la base de données et les applications et assure la cohésion et la gestion de tous les composants IoT.
Couche 3
La couche 3 est l’endroit où la réaction aux données a lieu. Les appareils responsables reçoivent un ordre pour fonctionner conformément aux algorithmes prédéfinis.
Capteurs IoT
Ces capteurs sont des modules qui détectent les variations de l’environnement afin de fournir des informations sur les autres éléments du système auquel ils sont reliés. Les signaux relatifs à l’état de l’environnement sont convertis en code numérique. Un capteur IoT est donc un sous‑type de transducteur, un appareil qui transforme une forme d’énergie en une autre. La différence entre capteurs et transducteurs est que le second est un terme plus général englobant tous les dispositifs permettant une conversion d’énergie, tandis que le premier ne convertit que des phénomènes physiques en signaux électriques.
Aujourd’hui, la variété de capteurs est stupéfiante. Les capteurs passifs, par exemple, ne nécessitent aucune source d’alimentation externe pour fonctionner, contrairement aux capteurs actifs. Selon la méthode de détection qu’ils mettent en œuvre, les capteurs se divisent en types mécaniques, thermiques, électriques et chimiques. Tous ces types restent des capteurs, ce qui signifie qu’ils ne peuvent que mesurer une valeur et non analyser l’entrée reçue, car ils ne sont pas équipés de processeurs. La technologie des capteurs IoT utilise deux catégories d’appareils fondamentalement différentes.
- Les capteurs intelligents sont équipés de processeurs de mouvement numériques (DMP) qui peuvent analyser les données obtenues avant de les transmettre via le module de communication à la couche réseau. De tels capteurs peuvent également intégrer des filtres de compensation, des amplificateurs et d’autres composants facilitant leur fonctionnement.
- Les capteurs intelligents perfectionnés sont des capteurs intelligents améliorés qui, en plus de ce que ces derniers peuvent faire, sont capables d’auto‑validation et d’identification, ainsi que d’adaptation et d’auto‑test. Ils peuvent en outre fonctionner comme un contrôleur IoT gérant les réponses, ce qui en fait de fait un matériel spécialisé.
Aussi importants que soient les capteurs pour l’IoT, ce sont les appareils de la couche 3 qui déterminent en fin de compte l’exécution des tâches.
Exemple de fonctionnement de l’IoT
L’exemple suivant examine les actionneurs IoT dans l’agriculture.
Les capteurs de l’Internet des objets recueillent des informations sur la quantité d’humidité dans le sol afin de déterminer l’intensité d’arrosage des cultures. Ces données sont complétées par les prévisions météo obtenues sur Internet, indiquant si de la pluie est attendue prochainement à l’emplacement concerné. En réponse à ces données d’entrée, le système d’irrigation se met automatiquement en marche si une période de sécheresse est anticipée et délivre la quantité exacte d’eau dont les cultures ont besoin.
Comme vous pouvez le voir, le bon fonctionnement de l’ensemble du système dépend largement des capteurs de l’Internet des objets.
Conclusion
L’Internet des objets se développe si vite que de nombreuses possibilités émergent quant à ce que nous pourrions en faire. Bien que la plupart des gens le connaissent via la domotique, l’Internet des objets va bien au‑delà. Les capteurs et actionneurs IoT garantissent une collecte de données précise et des réactions exactes définies par la programmation préalable, ouvrant ainsi la voie à l’optimisation de nombreux aspects de notre vie. Cet article a détaillé la façon dont les vérins linéaires seraient spécifiquement affectés par l’Internet des objets, ainsi que la manière dont nous pourrions les piloter et les utiliser.