Kluczowe zagadnienia projektowe, przyszłość czujników IoT

Celem tego bloga jest omówienie, choć ogólnie rzecz biorąc, w jaki sposób te zmiany wpływają na ograniczenia w projektowaniu czujników i jakich modułów czujników będą prawdopodobnie szukać konsumenci w miarę postępu tych trendów.

Czujniki w IoT

Praktycznie każdy czujnik można teraz uznać za czujnik IoT. Źródło: onsemi

Kluczowe zagadnienia dotyczące projektowania czujników IoT

Nowe czynniki na rynku IoT napędzają projektowanie czujników w kierunku integracji, przy czym wiele czujników i technologii przetwarzania jest łączonych w jeden układ. Takie podejście zmniejsza wykorzystanie przestrzeni i zwiększa możliwości łączenia czujników.

Jednakże, podczas gdy czujniki bezwładnościowe, takie jak akcelerometry i żyroskopy, mogą wykorzystywać produkcję układów MEMS i integrować się z procesami półprzewodnikowymi, czujniki wysokoczęstotliwościowe i magnetyczne wymagają specjalnych materiałów i złożonego rozwoju SiP, co z kolei wiąże się ze znacznymi nakładami inwestycyjnymi.

Ponadto, współczesne konstrukcje czujników napotykają na nieodłączne błędy i problemy z zakłóceniami; na przykład czujniki piezoelektryczne są podatne na uderzenia, wibracje i zakłócenia elektromagnetyczne. Chociaż techniki przetwarzania danych, takie jak uśrednianie i okienkowanie, mogą zmniejszyć błędy, potrzebne są bardziej zaawansowane technologie przetwarzania sygnałów, aby poprawić dokładność i wierność danych przy wyższych szybkościach transmisji danych.

Trzy kroki do osiągnięcia łączności inteligentnych czujników

    1. Wybór standardów łączności bezprzewodowej

    2. Wybór modułów łączności/anteny IoT

    3. Certyfikacja i testowanie zgodności

Przyszłość IoT konstrukcja czujnika

Elektronika i czujniki wysokiej częstotliwości mają być zintegrowane z elektroniką przetwarzania sygnałów cyfrowych o wysokiej prędkości i znacznie zwiększyć czas reakcji i wierność czujników zbudowanych w tej technologii. Obejmuje to radary samochodowe, czujniki zbliżeniowe oparte na radarach i systemy obrazowania mikrofalowego/milimetrowego.

Coraz więcej badań i wysiłków badawczych koncentruje się na realizacji bardziej złożonych metamateriałów (metastruktur) na chipie w celu ulepszonych przetworników czujników i możliwości przetwarzania sygnałów. Przykłady obejmują polaryzatory metamateriałów stosowane w celu zastąpienia polaryzatorów falowodowych w celu optymalizacji topologicznej fotosensorów na chipie. Zintegrowane metastruktury obok czujników mogą być kluczowym czynnikiem w redukcji błędów i szumów w danych czujników poprzez zapewnienie pasywnego kondycjonowania sygnału, które nie dodaje znacznego opóźnienia w sygnale danych czujników.

Podobnie jak w przypadku wielu innych technologii, miniaturyzacja, zwiększona wydajność i większa dokładność to przyszłe wymagania dla technologii czujników IoT. Jest to rosnące wyzwanie, zwłaszcza że wiele technologii czujników ma ograniczony potencjał miniaturyzacji lub integracji z technologiami przetwarzania lub komunikacji. Stąd prawdopodobnie istnieje miejsce na nowe, bardziej integrowalne technologie czujników, które zastąpią starsze technologie czujników, które nie są tak łatwo dostosowane do kompaktowych i wysoce zoptymalizowanych współczynników kształtu systemów IoT.