A Internet das Coisas vem ganhando cada vez mais destaque aos olhos do público nos últimos cinco anos, aproximadamente. Ela é vista principalmente como o próximo passo lógico após a automação residencial, que tem sido extremamente popular. Só agora começamos a entender as aplicações da Internet das Coisas, já que a conectividade que ela traz tem o potencial de mudar quase tudo o que fazemos. Estar conectado à nossa casa é uma coisa; estar conectado a um lugar do outro lado do mundo é algo completamente diferente. Isso levanta questões sobre o que pode ser feito além do controle de atuadores lineares e outras ferramentas.
O que é a Internet das Coisas?
A história da Internet das Coisas remonta, na verdade, a várias décadas. O motivo de ela só ganhar atenção pública agora são as limitações tecnológicas que tínhamos à época. Agora que a tecnologia chegou a um ponto em que isso é viável, a Internet das Coisas deve ser o próximo grande salto. Pesquisadores acreditam que as conexões entre todos os nossos dispositivos permitirão um intercâmbio de informações mais rápido e livre. Isso nos deixará mais conectados e em contato uns com os outros e com nossas casas o tempo todo. Os usos iniciais ocorreram no âmbito da automação residencial.
A automação no mundo moderno reina soberana. Inicialmente empregada em plantas e fábricas para poupar os humanos de operações fisicamente trabalhosas e repetitivas, dispositivos automatizados e cobots saíram do chão de fábrica e se espalharam por uma enorme variedade de atividades. Valorizando a conveniência e o conforto que esses incansáveis e silenciosos assistentes proporcionam, nós os convidamos para nossas casas, onde passaram a simplificar tarefas do dia a dia e atividades de lazer. Artifícios automatizados inundaram nossas cozinhas e quartos, escritórios e garagens, transformando-os em refúgios de alta tecnologia onde as pessoas podem relaxar e deixar que as tecnologias atendam a todos os seus caprichos.
O próximo passo lógico rumo à automação total do nosso ambiente é interligar todos os dispositivos para que cooperem entre si, em vez de lidar com muitos deles de forma isolada. Esse passo foi dado com a inauguração do IoT – a Internet das Coisas.
A IoT e os Atuadores
Os atuadores lineares são muito importantes para a Internet das Coisas porque fazem parte integrante de muitos tipos de equipamentos, dentro e fora de casa. Sistemas de segurança são um bom exemplo. Como os atuadores lineares são usados em muitos sistemas para ampliar o uso e o alcance de uma câmera, a Internet das Coisas pode aproveitá-los de várias formas. Por exemplo, quando os sensores do sistema são acionados, a IoT pode ser disparada para enviar informações do sistema de segurança para algum dispositivo móvel. Os atuadores na IoT também podem ser controlados — retomando a analogia do sistema de segurança. Ao detectar um possível problema, a IoT pode assumir o controle dos atuadores e girar a câmera para ver com mais clareza o que está acontecendo.
Sem atuadores, a Internet das Coisas não conseguiria realizar por conta própria as mudanças necessárias e se reduziria a simplesmente controlar e interagir com diversos dispositivos. A Internet das Coisas depende de atuadores elétricos para obter movimento. Os atuadores também são uma ótima forma de expandir a IoT por si só, pois nos permitem fazer alterações remotamente e favorecem a comunicação a longas distâncias.
Como os Atuadores Podem ser Controlados pela IoT
A automação da Internet das Coisas pode ser controlada por meio de uma plataforma de código aberto, como Raspberry Pi ou Arduino. Embora o Raspberry Pi seja mais básico que o Arduino, ele é um pequeno computador que pode ser usado com vários periféricos e interruptores de entrada/saída. Isso permite que alguém com esse tipo de computador o utilize, via IoT, para controlar quaisquer atuadores conectados a ele.
Construir a Internet das Coisas com a plataforma de código aberto do Arduino é, claro, um pouco diferente de usar o Raspberry Pi, principalmente por causa das diferenças de tamanho. O Arduino é uma plataforma open source que lida tanto com sinais de entrada quanto de saída. Se ele reconhecer uma entrada específica para a qual foi treinado ou que esteja diretamente conectada a ele de alguma forma, pode enviar um sinal para outro lugar. Os usos para atuadores lineares são, portanto, fáceis de perceber. Um sinal recebido por algo no Arduino pode ser o gatilho para que alguns atuadores lineares iniciem uma determinada máquina, caso recebam eles próprios um sinal de saída. Devido ao ecossistema amplo do Arduino e ao seu caráter open source, as possibilidades para a tecnologia linear na Internet das Coisas são quase infinitas.
Como os Dispositivos de IoT Funcionam
O funcionamento dos sistemas de IoT envolve uma arquitetura de três camadas.
Camada 1
A Camada 1 é física. Ela inclui sensores conectados que coletam dados e os transferem adiante. Como esses sensores podem potencialmente produzir qualquer tipo de dado, para aplicações industriais de IoT é importante filtrar as informações recebidas, a fim de descartar mensagens irrelevantes e destacar as urgentes — por exemplo, detecção de ameaças, desligamentos abruptos etc. Se a coleta de dados de IoT exigir uma análise profunda posterior, eles não devem ser armazenados nos computadores da empresa, mas sim na nuvem.
Camada 2
A Camada 2 é essencialmente uma rede de sensores de IoT equipada com um DAS (data acquisition system, ou sistema de aquisição de dados). Este é usado para converter sinais obtidos dos sensores, geralmente formas de onda analógicas, em valores digitais processados por um computador. Em seguida, o gateway de internet direciona os dados digitalizados para a Camada 3 via Wi‑Fi ou rede local cabeada. Outro pré-requisito obrigatório para a transmissão de dados é o middleware — um software que conecta o banco de dados às aplicações e garante a coesão e a gestão de todos os componentes de IoT.
Camada 3
A Camada 3 é onde ocorre a reação aos dados. Os dispositivos responsáveis por ela recebem uma ordem para começar a operar de acordo com algoritmos predefinidos.
Sensores de IoT
Esses sensores são módulos que detectam mudanças no ambiente para fornecer informações sobre os demais elementos do sistema ao qual estão vinculados. Os sinais sobre a condição do mundo ao redor são convertidos em código digital. Um sensor de IoT é, portanto, um subtipo de transdutor — dispositivo que transforma um tipo de energia em outro. A diferença entre sensores e transdutores é que este último é um termo mais geral, que engloba todos os aparelhos que possibilitam a conversão de energia, enquanto o primeiro converte apenas fenômenos físicos em sinais elétricos.
Hoje, a variedade de sensores é impressionante. Sensores passivos, por exemplo, não requerem fonte de alimentação externa para funcionar, enquanto os ativos requerem. De acordo com o método de detecção implementado neles, os sensores são divididos em tipos mecânicos, térmicos, elétricos e químicos. Todos eles são sensores, o que significa que podem apenas medir algum valor, mas não analisar a entrada recebida, pois não estão equipados com processadores. A tecnologia de sensores para IoT utiliza dois tipos de dispositivos completamente diferentes.
- Sensores inteligentes são equipados com processadores digitais de movimento (DMPs) que podem analisar os dados obtidos antes de transmiti‑los, via módulo de comunicação, para a camada de rede. Tais sensores também podem conter filtros de compensação, amplificadores e outros componentes que facilitam sua operação.
- Sensores inteligentes avançados são versões aprimoradas dos sensores inteligentes que, além do que estes podem fazer, são capazes de autovalidação e identificação, bem como de adaptação e testes. Além disso, eles podem até atuar como um controlador de IoT, lidando com as respostas — o que os torna, na prática, um hardware especializado.
Por mais importantes que sejam os sensores para a IoT, são os dispositivos da Camada 3 que, em última instância, determinam a execução das tarefas.
Um Exemplo de Funcionamento da IoT
O exemplo a seguir analisa atuadores da IoT na agricultura.
Os sensores da Internet das Coisas coletam informações sobre a umidade do solo para determinar quão intensa deve ser a irrigação das lavouras. Esses dados são complementados pela previsão do tempo obtida na internet, que informa se há expectativa de chuva em determinado local em breve. Em resposta a esses dados de entrada, o sistema de irrigação liga automaticamente quando se antecipa um período de seca e libera a medida exata de água de que as culturas precisam.
Como você pode ver, o funcionamento adequado de todo o sistema depende em grande parte dos sensores para a Internet das Coisas.
Conclusão
A Internet das Coisas está crescendo tão rápido que inúmeras possibilidades estão surgindo sobre o que podemos fazer com ela. Embora a maioria das pessoas a conheça pela automação residencial, a Internet das Coisas vai muito além. Sensores e atuadores de IoT garantem a coleta precisa de dados e reações exatas estipuladas pela programação prévia, abrindo caminho para otimizar inúmeros aspectos da nossa vida. Este artigo detalhou como, especificamente, os atuadores lineares seriam impactados pela Internet das Coisas e como poderíamos controlá‑los e utilizá‑los.