Negli ultimi cinque anni circa, l'Internet delle Cose sta guadagnando sempre più attenzione. È per lo più visto come il passo logico successivo rispetto alla domotica, che è stata estremamente popolare. Solo ora iniziamo a comprenderne le applicazioni, poiché la connettività che implica ha il potenziale di cambiare quasi tutto ciò che facciamo. Essere connessi alle nostre case è una cosa, ma essere connessi a luoghi dall'altra parte del mondo è tutt'altra. Questo solleva domande su cosa si possa fare oltre al controllo degli attuatori lineari e di altri strumenti.
Che cos'è l'Internet delle Cose?
La storia dell'Internet delle Cose risale in realtà a diverse decadi fa. L'unico motivo per cui solo ora raggiunge l'attenzione del grande pubblico è dovuto ai limiti tecnologici dell'epoca. Ora che la nostra tecnologia ha raggiunto un punto in cui tali cose sono realizzabili, l'Internet delle Cose è destinato a essere il prossimo grande salto. I ricercatori ritengono che le connessioni tra tutti i nostri dispositivi consentiranno uno scambio di informazioni più rapido e libero. Questo ci permetterà di essere sempre più connessi e in contatto tra noi e con le nostre case. Gli usi iniziali sono stati nell'ambito della domotica.
L'automazione nel mondo moderno regna sovrana. Inizialmente impiegati negli impianti e nelle fabbriche per risparmiare agli esseri umani operazioni fisicamente gravose e ripetitive, i dispositivi automatici e i cobot hanno lasciato i reparti produttivi e si sono diffusi in una vasta gamma di attività. Apprezzandone la comodità e il comfort, li abbiamo invitati nelle nostre case, dove hanno iniziato a semplificare le faccende quotidiane e i momenti di svago. I gadget automatizzati hanno invaso cucine e camere da letto, studi e garage, trasformandoli in rifugi hi-tech in cui possiamo rilassarci e lasciare che la tecnologia assecondi ogni nostra esigenza.
Il passo logico successivo sulla strada verso l'automazione totale dell'ambiente è mettere in rete tutti i dispositivi per farli cooperare, invece di gestirli isolatamente. Questo passo è stato compiuto con l'avvento dell'IoT – l'Internet delle Cose.
L'IoT e gli Attuatori
Gli attuatori lineari sono fondamentali per l'Internet delle Cose perché costituiscono una parte integrante di molte apparecchiature, dentro e fuori casa. Un buon esempio sono i sistemi di sicurezza. Poiché in molti sistemi gli attuatori lineari vengono usati per estendere l'uso e la portata di una telecamera, l'IoT può sfruttarli in vari modi. Ad esempio, se scattano i sensori del sistema, l'IoT può inviare informazioni dall'impianto di sicurezza a un dispositivo mobile. Restando nell'analogia del sistema di sicurezza, è anche possibile controllare gli attuatori IoT: rilevato un potenziale problema, l'IoT può prendere il controllo degli attuatori e orientare la telecamera per vedere più chiaramente cosa sta accadendo.
Senza attuatori, l'Internet delle Cose non potrebbe apportare autonomamente le modifiche necessarie e si ridurrebbe al solo controllo e all'interazione con vari dispositivi. L'IoT dipende dagli attuatori elettrici per generare movimento. Gli attuatori sono anche un ottimo modo per espandere l'Internet delle Cose, perché ci consentono di intervenire da remoto e favoriscono la comunicazione su distanze maggiori.
Come gli Attuatori potrebbero essere controllati tramite l'IoT
L'automazione dell'Internet delle Cose può essere controllata tramite piattaforme open-source come Raspberry Pi o Arduino. Sebbene Raspberry Pi sia più basilare di Arduino, è un piccolo computer che può essere utilizzato con varie periferiche e interruttori in\out. Ciò consente a chi dispone di questo tipo di computer di utilizzarlo, tramite l'IoT, per controllare gli attuatori ad esso collegati.
Realizzare soluzioni IoT con la piattaforma open-source Arduino è, naturalmente, leggermente diverso dall'uso di Raspberry Pi, soprattutto per differenze di dimensioni e architettura. Arduino è una piattaforma open-source che gestisce segnali di input e di output. Se riconosce un ingresso specifico per cui è stato programmato, o che è collegato direttamente in qualche modo, può inviare un segnale altrove. Le applicazioni per gli attuatori lineari sono quindi evidenti. Un segnale ricevuto da un componente su Arduino potrebbe essere il trigger affinché alcuni attuatori lineari si avviino in determinate macchine, se ricevono a loro volta un segnale in uscita. Grazie all'ampiezza dell'ecosistema Arduino e alla natura open-source, le possibilità per la tecnologia lineare nell'IoT sono quasi infinite.
Come funzionano i dispositivi IoT
Il funzionamento dei sistemi IoT prevede un'architettura a tre livelli.
Livello 1
Il Livello 1 è fisico. Include sensori connessi che raccolgono dati e li trasmettono. Poiché questi sensori possono potenzialmente generare qualsiasi tipo di dato, nelle applicazioni IoT industriali è importante filtrare le informazioni ricevute per scartare i messaggi irrilevanti e mettere in evidenza quelli urgenti. Ad esempio, rilevamento di minacce, arresti improvvisi e così via. Se la raccolta di dati IoT richiede un'analisi approfondita successiva, i dati non dovrebbero essere archiviati sui computer aziendali, ma demandati al cloud.
Livello 2
Il Livello 2 è essenzialmente una rete di sensori IoT dotata di DAS (Data Acquisition System, sistema di acquisizione dati). Quest'ultimo serve a convertire i segnali provenienti dai sensori, di solito forme d'onda analogiche, in valori digitali elaborati da un computer. Il gateway Internet indirizza quindi i dati digitalizzati al Livello 3 tramite Wi‑Fi o rete LAN cablata. Un altro prerequisito indispensabile per la trasmissione dei dati è il middleware. È un software che connette database e applicazioni e garantisce coesione e gestione di tutti i componenti IoT.
Livello 3
Il Livello 3 è dove avviene la reazione ai dati. I dispositivi preposti ricevono l'ordine di operare secondo algoritmi preimpostati.
Sensori IoT
Questi sensori sono moduli che rilevano cambiamenti ambientali e informazioni sugli altri elementi del sistema a cui sono collegati. I segnali sullo stato dell'ambiente circostante vengono convertiti in codice digitale. Un sensore IoT è quindi un sottotipo di trasduttore, un dispositivo che trasforma un tipo di energia in un altro. La differenza tra sensori e trasduttori è che il secondo è un termine più generale che comprende tutti gli apparati che consentono la conversione di energia, mentre i primi convertono solo fenomeni fisici in segnali elettrici.
Oggi la varietà di sensori è sorprendente. I sensori passivi, ad esempio, non richiedono alcuna alimentazione esterna per funzionare, mentre quelli attivi sì. In base al metodo di rilevazione, i sensori si dividono in tipi meccanici, termici, elettrici e chimici. Tutti questi sono comunque sensori, il che significa che possono solo misurare un valore senza analizzare l'input ricevuto, poiché non sono dotati di processori. La tecnologia dei sensori per l'IoT impiega due tipologie di dispositivi completamente diverse.
- I sensori smart sono dotati di processori digitali di movimento (DMP) che possono analizzare i dati ottenuti prima di trasmetterli, tramite il modulo di comunicazione, al livello di rete. Tali sensori possono anche contenere filtri di compensazione, amplificatori e altri componenti che ne facilitano il funzionamento.
- I sensori intelligenti sono sensori smart evoluti che, oltre a quanto fanno i precedenti, sono in grado di autovalidazione e identificazione, nonché di adattamento e test. Inoltre, possono persino funzionare come un controller IoT gestendo le risposte, il che li rende di fatto hardware specializzato.
Per quanto i sensori siano importanti per l'IoT, sono i dispositivi del Livello 3 a determinare in ultima analisi l'esecuzione dei compiti.
Un esempio di funzionamento dell'IoT
L'esempio seguente esamina gli attuatori IoT in agricoltura.
I sensori dell'Internet delle Cose raccolgono informazioni sulla quantità di umidità nel suolo per determinare quanto intensa debba essere l'irrigazione delle colture. Questi dati sono integrati dalle previsioni meteo ottenute da internet, che indicano se è prevista pioggia a breve in una determinata area. In risposta a questi input, il sistema di irrigazione si avvia automaticamente se si prevede un periodo secco e rilascia la quantità esatta d'acqua necessaria alle colture.
Come si vede, il corretto funzionamento dell'intero sistema dipende in gran parte dai sensori per l'Internet delle Cose.
Conclusione
L'Internet delle Cose sta crescendo così rapidamente che stanno emergendo numerose possibilità su ciò che potremmo farci. Anche se la maggior parte delle persone lo conosce grazie alla domotica, l'IoT è molto di più. Sensori e attuatori IoT garantiscono una raccolta accurata dei dati e reazioni precise secondo la programmazione, aprendo la strada alla semplificazione di numerosi aspetti della nostra vita. Questo articolo ha approfondito in che modo, in particolare, gli attuatori lineari sarebbero interessati dall'Internet delle Cose e come potremmo controllarli e utilizzarli.