Het Internet of Things wint de afgelopen vijf jaar sterk aan bekendheid. Het wordt vooral gezien als de volgende logische stap na domotica, die enorm populair is geweest. We beginnen nu pas de toepassing van het Internet of Things te begrijpen, omdat de connectiviteit die het impliceert de potentie heeft bijna alles wat we doen te veranderen. Verbonden zijn met ons huis is één ding, maar verbonden zijn met een plek aan de andere kant van de wereld is iets heel anders. Dit roept vragen op over wat er verder kan worden gedaan dan alleen de bediening van lineaire actuators en andere tools.
Wat is het Internet of Things?
De geschiedenis van het Internet of Things gaat feitelijk meerdere decennia terug. De enige reden dat het nu pas in de publieke belangstelling staat, zijn de beperkingen van onze technologie destijds. Nu onze technologie het punt heeft bereikt waarop zulke dingen haalbaar zijn, staat het Internet of Things klaar voor de volgende grote sprong. Onderzoekers geloven dat de verbindingen tussen al onze apparaten een snellere en vrijere uitwisseling van informatie mogelijk zullen maken. Dit stelt ons in staat om altijd nauwer verbonden en in contact te staan met elkaar en met onze huizen. De eerste toepassingen hiervan lagen op het gebied van domotica.
Automatisering heerst in de moderne wereld. Aanvankelijk ingezet in fabrieken om mensen te ontlasten van fysiek zware en repetitieve werkzaamheden, hebben geautomatiseerde apparaten en cobots de werkvloer verlaten en zich verspreid over een enorme reeks activiteiten. Omdat we het gemak en comfort waarderen dat deze onvermoeibare stille assistenten brengen, hebben we ze in onze huizen uitgenodigd, waar ze onze alledaagse klusjes en vrijetijdsbesteding stroomlijnen. Geautomatiseerde snufjes overspoelden onze keukens en slaapkamers, hobbyruimtes en garages, en veranderden ze in hightech oases waar mensen kunnen ontspannen en technologieën naar al hun wensen laten handelen.
De volgende logische stap op weg naar volledige automatisering van onze omgeving is alle apparaten met elkaar verbinden, zodat ze kunnen samenwerken in plaats van veel ervan geïsoleerd te benaderen. Deze stap is gezet met de introductie van IoT – het Internet of Things.
Het IoT en actuators
Lineaire actuators zijn zo belangrijk voor het Internet of Things omdat ze een integraal onderdeel vormen van veel verschillende apparatuur, zowel in huis als daarbuiten. Beveiligingssystemen zijn hier een goed voorbeeld van. Omdat lineaire actuators in veel systemen worden gebruikt om het gebruik en bereik van een camera uit te breiden, kan het Internet of Things daar op uiteenlopende manieren gebruik van maken. Zo kan het activeren van de sensoren van het systeem betekenen dat het Internet of Things wordt getriggerd om informatie van het beveiligingssysteem naar een of ander mobiel apparaat te sturen. IoT-actuators kunnen, om bij de analogie van het beveiligingssysteem te blijven, ook worden aangestuurd. Na het detecteren van een mogelijk probleem kan het IoT de actuators overnemen en de camera draaien om beter te zien wat er gebeurt.
Zonder actuators zou het Internet of Things de noodzakelijke wijzigingen niet zelfstandig kunnen doorvoeren en zou het dus worden gereduceerd tot enkel het aansturen en interacteren met verschillende apparaten. Het Internet of Things is afhankelijk van elektrische actuators om beweging te realiseren. Actuators zijn ook een goede manier om het Internet of Things uit te breiden, omdat ze ons in staat stellen op afstand wijzigingen aan te brengen en communicatie over grotere afstanden te ondersteunen.
Hoe actuators via het IoT kunnen worden aangestuurd
Automatisering binnen het Internet of Things kan worden aangestuurd via een open-sourceplatform zoals Raspberry Pi of Arduino. Hoewel Raspberry Pi eenvoudiger is dan Arduino, is het een kleine computer die met diverse randapparaten en in/uit-schakelaars kan worden gebruikt. Hiermee kan iemand met zo’n computer via het Internet of Things alle actuators aansturen die ermee verbonden zijn.
Het bouwen van het Internet of Things met het open-sourceplatform Arduino is uiteraard iets anders dan met Raspberry Pi, vooral door de formaatverschillen. Arduino is een open-sourceplatform dat zowel met input- als outputsignalen werkt. Als het een specifieke input herkent waarop het is getraind, of die op de een of andere manier rechtstreeks is aangesloten, kan het elders een signaal sturen. De toepassingen voor lineaire actuators zijn daarom duidelijk. Eén signaal dat in Arduino wordt ontvangen, kan de trigger zijn voor sommige lineaire actuators om in bepaalde machines te starten, als zij zelf een uitgaand signaal ontvangen. Dankzij de enorme verspreiding van Arduino en zijn open-sourceplatform zijn de mogelijkheden voor lineaire technologie binnen het Internet of Things vrijwel eindeloos.
Hoe IoT-apparaten werken
IoT-systemen functioneren volgens een drielaagse architectuur.
Laag 1
Laag 1 is fysiek. Ze omvat verbonden sensoren die gegevens verzamelen en verder doorgeven. Aangezien deze sensoren in potentie elk soort gegevens kunnen produceren, is het voor industriële IoT-toepassingen belangrijk om de ontvangen informatie te filteren om irrelevante berichten eruit te zeven en urgente te markeren, zoals dreigingsdetectie, plotselinge uitschakelingen, enzovoort. Als de IoT-gegevensverzameling een daaropvolgende diepgaande analyse vereist, moeten ze niet op de computers van het bedrijf worden opgeslagen, maar naar de cloud worden verplaatst.
Laag 2
Laag 2 is in wezen een IoT-sensornetwerk met een DAS (data-acquisitiesysteem). Dit wordt gebruikt om signalen van datasensoren, meestal analoge golfvormen, om te zetten in digitale waarden die door een computer worden verwerkt. Vervolgens stuurt de internetgateway de gedigitaliseerde gegevens via wifi of een bekabeld lokaal netwerk door naar laag 3. Een andere onmisbare voorwaarde voor gegevensoverdracht is middleware. Dit is software die de database en applicaties verbindt en de samenhang en het beheer van alle IoT-componenten waarborgt.
Laag 3
Laag 3 is waar de reactie op de gegevens plaatsvindt. De hiervoor verantwoordelijke apparaten ontvangen een opdracht om te gaan functioneren volgens de vooraf ingestelde algoritmen.
IoT-sensoren
Deze sensoren zijn modules die veranderingen in de omgeving detecteren om informatie te verkrijgen over de andere elementen van het systeem waarmee ze zijn verbonden. De signalen over de toestand van de omgeving worden omgezet in digitale code. Een IoT-sensor is dus een subtype van een transducer, een apparaat dat de ene vorm van energie in een andere omzet. Het verschil tussen sensoren en transducers is dat de laatste een algemenere term is die alle apparaten omvat die energietransformatie mogelijk maken, terwijl de eerste alleen fysieke fenomenen omzet in elektrische signalen.
Tegenwoordig is de verscheidenheid aan sensoren verbazingwekkend. Passieve sensoren hebben bijvoorbeeld geen externe stroombron nodig om te functioneren, terwijl actieve die wel nodig hebben. Afhankelijk van de toegepaste detectiemethode worden sensoren ingedeeld in mechanische, thermische, elektrische en chemische typen. Al deze zijn sensoren, wat betekent dat ze slechts een waarde kunnen meten en de ontvangen input niet kunnen analyseren, omdat ze niet met processors zijn uitgerust. De IoT-sensortechnologie maakt gebruik van twee totaal verschillende soorten apparaten.
- Slimme sensoren zijn uitgerust met digitale bewegingsprocessors (DMP's) die de verkregen gegevens kunnen analyseren voordat ze deze via de communicatiemodule naar de netwerkschakel verzenden. Dergelijke sensoren kunnen ook compensatiefilters, versterkers en andere componenten bevatten die hun werking vergemakkelijken.
- Intelligente sensoren zijn verbeterde slimme sensoren die, bovenop wat laatstgenoemden kunnen, in staat zijn tot zelfvalidatie en identificatie, evenals aanpassing en testen. Bovendien kunnen ze zelfs fungeren als een IoT-controller die reacties afhandelt, waardoor ze in feite gespecialiseerde hardware zijn.
Hoe belangrijk sensoren voor IoT ook zijn, uiteindelijk bepalen apparaten in laag 3 de uitvoering van taken.
Een voorbeeld van de werking van het IoT
Het volgende voorbeeld bekijkt IoT-actuators in de landbouw.
Sensors van het Internet of Things verzamelen informatie over de hoeveelheid vocht in de bodem om te bepalen hoe intensief gewassen moeten worden beregend. Deze gegevens worden aangevuld met de weersverwachting die via internet wordt verkregen en aangeeft of er op korte termijn regen wordt verwacht in een bepaald gebied. Op basis van deze invoergegevens schakelt het irrigatiesysteem automatisch in als een droge periode wordt voorzien en geeft het precies de hoeveelheid water af die de gewassen nodig hebben.
Zoals je ziet, hangt de goede werking van het gehele systeem in hoge mate af van sensoren voor het Internet of Things.
Conclusie
Het Internet of Things groeit zo snel dat talloze mogelijkheden zichtbaar worden voor wat we ermee kunnen doen. Hoewel de meeste mensen het kennen via domotica, is er veel meer aan het Internet of Things. IoT-sensoren en actuators zorgen voor nauwkeurige gegevensverzameling en exacte reacties volgens de voorafgaande programmering, en effenen zo de weg naar het stroomlijnen van tal van aspecten van ons leven. Dit artikel ging in op hoe met name lineaire actuators door het Internet of Things zouden worden beïnvloed, en hoe we ze kunnen aansturen en gebruiken.