Considerazioni chiave sulla progettazione, futuro dei sensori IoT

Questo blog si propone di discutere, seppur ad alto livello, di come questi cambiamenti influenzino i vincoli alla progettazione dei sensori e cosa i consumatori di moduli sensore probabilmente cercheranno con l'avanzare di queste tendenze.

Sensori dentro IoT

Praticamente qualsiasi sensore può ora essere considerato un sensore IoT. Fonte: onsemi

Considerazioni chiave sulla progettazione dei sensori per IoT

I fattori emergenti nel mercato IoT stanno spingendo la progettazione dei sensori verso l'integrazione, con più sensori e tecnologie di elaborazione combinate in un singolo chip. Questo approccio riduce l'utilizzo dello spazio e migliora le capacità di fusione dei sensori.

Tuttavia, mentre i sensori inerziali come accelerometri e giroscopi possono sfruttare la produzione MEMS e integrarsi con i processi dei semiconduttori, i sensori ad alta frequenza e magnetici richiedono materiali speciali e uno sviluppo SiP complesso, che richiede investimenti sostanziali.

Inoltre, la progettazione moderna dei sensori affronta errori intrinseci e problemi di interferenza; ad esempio, i sensori piezoelettrici sono sensibili a impatti, vibrazioni e interferenze elettromagnetiche. Sebbene le tecniche di elaborazione dei dati come la media e il windowing possano ridurre gli errori, sono necessarie tecnologie di elaborazione del segnale più avanzate per migliorare l'accuratezza e la fedeltà dei dati a velocità di trasmissione dati più elevate.

Tre passaggi per ottenere la connettività dei sensori intelligenti

    1. selezione degli standard di connettività wireless

    2. selezione dei moduli di connettività/antenna IoT

    3. Certificazione e test di conformità

Futuro di IoT progettazione del sensore

Elettronica e sensori ad alta frequenza da integrare insieme all'elettronica di elaborazione del segnale digitale ad alta velocità e aumentare notevolmente il tempo di risposta e la fedeltà dei sensori costruiti con questa tecnologia. Ciò include radar per autoveicoli, sensori di prossimità basati su radar e sistemi di imaging a microonde/onde millimetriche.

Esiste anche un crescente corpo di ricerca e sforzi di ricerca focalizzati sulla realizzazione di metamateriali (metastrutture) più complessi su chip per trasduttori di sensori migliorati e capacità di elaborazione del segnale. Esempi includono polarizzatori di metamateriali utilizzati per sostituire i polarizzatori di guida d'onda per l'ottimizzazione topologica dei fotosensori su chip. Le metastrutture integrate insieme ai sensori potrebbero essere un fattore chiave nella riduzione di errori e rumore nei dati dei sensori fornendo un condizionamento del segnale passivo che non aggiunge un ritardo sostanziale nel segnale dei dati del sensore.

Come per molte altre tecnologie, la miniaturizzazione, l'efficienza migliorata e una maggiore accuratezza sono le richieste future per le tecnologie dei sensori IoT. Questa è una sfida crescente, soprattutto perché molte tecnologie dei sensori sono limitate nel loro potenziale di miniaturizzazione o integrazione con tecnologie di elaborazione o comunicazione. Quindi, è probabile che ci sia spazio per nuove tecnologie dei sensori più integrabili per sostituire le tecnologie dei sensori legacy non così facilmente realizzate per adattarsi ai fattori di forma compatti e altamente ottimizzati dei sistemi IoT.