Consideraciones clave de diseño: el futuro de los sensores IoT

Este blog tiene como objetivo discutir, aunque sea a un alto nivel, cómo estos cambios influyen en las limitaciones del diseño de sensores y qué módulos de sensores probablemente buscarán los consumidores a medida que estas tendencias progresen.

Sensores en IoT

En la actualidad, prácticamente cualquier sensor puede considerarse un sensor IoT. Fuente: onsemi

Consideraciones clave sobre el diseño de sensores para IoT

Los factores emergentes en el mercado de IoT están impulsando el diseño de sensores hacia la integración, con múltiples sensores y tecnologías de procesamiento que se combinan en un solo chip. Este enfoque reduce el uso de espacio y mejora las capacidades de fusión de sensores.

Sin embargo, mientras que los sensores inerciales como los acelerómetros y giroscopios pueden aprovechar la fabricación de MEMS e integrarse con los procesos de semiconductores, los sensores magnéticos y de alta frecuencia requieren materiales especiales y un desarrollo SiP complejo, lo que demanda una inversión sustancial.

Además, el diseño moderno de sensores se enfrenta a errores inherentes y problemas de interferencia; por ejemplo, los sensores piezoeléctricos son susceptibles a impactos, vibraciones e interferencias electromagnéticas. Aunque las técnicas de procesamiento de datos, como el promediado y el uso de ventanas, pueden reducir los errores, se necesitan tecnologías de procesamiento de señales más avanzadas para mejorar la precisión y la fidelidad de los datos a velocidades de transmisión de datos más altas.

Tres pasos para lograr la conectividad de sensores inteligentes

    1. Selección de estándares de conectividad inalámbrica

    2. Selección de módulos de conectividad/antena IoT

    3. Pruebas de certificación y cumplimiento

Futuro de IoT diseño de sensores

La electrónica y los sensores de alta frecuencia se integrarán con la electrónica de procesamiento de señales digitales de alta velocidad y aumentarán enormemente el tiempo de respuesta y la fidelidad de los sensores construidos con esta tecnología. Esto incluye radares para automóviles, sensores de proximidad basados ​​en radar y sistemas de imágenes de microondas y ondas milimétricas.

También hay un creciente número de investigaciones y esfuerzos de investigación centrados en la realización de metamateriales más complejos (metaestructuras) en chip para mejorar los transductores de sensores y la capacidad de procesamiento de señales. Algunos ejemplos incluyen polarizadores de metamateriales utilizados para reemplazar los polarizadores de guía de ondas para la optimización topológica de fotosensores en chip. Las metaestructuras integradas junto con los sensores podrían ser un factor clave para reducir el error y el ruido en los datos de los sensores al proporcionar un acondicionamiento pasivo de la señal que no agregue un retraso sustancial a la señal de datos del sensor.

Al igual que con muchas otras tecnologías, la miniaturización, la mejora de la eficiencia y una mayor precisión son las demandas futuras de las tecnologías de sensores de IoT. Se trata de un desafío creciente, especialmente porque muchas tecnologías de sensores tienen un potencial limitado de miniaturización o integración con tecnologías de procesamiento o comunicación. Por lo tanto, es probable que haya espacio para nuevas tecnologías de sensores más integrables que reemplacen a las tecnologías de sensores heredadas que no están tan fácilmente diseñadas para adaptarse a los factores de forma compactos y altamente optimizados de los sistemas de IoT.