Ключевые соображения по проектированию, будущее датчиков Интернета вещей

Целью этого блога является обсуждение, хотя и на высоком уровне, того, как эти изменения влияют на ограничения при проектировании датчиков и на что, скорее всего, будут обращать внимание потребители сенсорных модулей по мере развития этих тенденций.

Датчики в IoT

Практически любой датчик теперь можно считать датчиком IoT. Источник: onsemi

Ключевые соображения по конструкции датчика для IoT

Новые факторы на рынке IoT подталкивают разработку датчиков к интеграции, когда несколько датчиков и технологий обработки объединяются в один чип. Такой подход сокращает использование пространства и расширяет возможности слияния датчиков.

Однако в то время как инерциальные датчики, такие как акселерометры и гироскопы, могут использовать технологию МЭМС и интегрироваться с полупроводниковыми процессами, высокочастотные и магнитные датчики требуют специальных материалов и сложной разработки SiP, что требует значительных инвестиций.

Кроме того, современные конструкции датчиков сталкиваются с присущими им ошибками и проблемами помех; например, пьезоэлектрические датчики восприимчивы к ударам, вибрациям и электромагнитным помехам. Хотя методы обработки данных, такие как усреднение и оконная обработка, могут уменьшить ошибки, необходимы более совершенные технологии обработки сигналов для повышения точности и достоверности данных при более высоких скоростях передачи данных.

Три шага к подключению интеллектуальных датчиков

    1. Выбор стандартов беспроводной связи

    2. Выбор модулей подключения/антенн для Интернета вещей

    3. Сертификация и испытания на соответствие

Будущее IoT конструкция датчика

Высокочастотная электроника и датчики будут интегрированы вместе с высокоскоростной цифровой обработкой сигналов и значительно увеличат время отклика и точность датчиков, созданных с использованием этой технологии. Это включает автомобильные радары, датчики приближения на основе радаров и системы визуализации микроволновых/миллиметровых волн.

Также растет объем исследований и исследовательских усилий, направленных на реализацию более сложных метаматериалов (метаструктур) на чипе для усовершенствованных датчиков и возможностей обработки сигналов. Примерами являются метаматериальные поляризаторы, используемые для замены волноводных поляризаторов для топологической оптимизации фотодатчиков на чипе. Интегрированные метаструктуры вместе с датчиками могут стать ключевым фактором в снижении ошибок и шума в данных датчиков, обеспечивая пассивное кондиционирование сигнала, которое не добавляет существенной задержки в сигнал данных датчика.

Как и во многих других технологиях, миниатюризация, повышенная эффективность и большая точность являются будущими требованиями к сенсорным технологиям IoT. Это растущая проблема, особенно потому, что многие сенсорные технологии ограничены в своем потенциале миниатюризации или интеграции с технологиями обработки или связи. Следовательно, вероятно, есть место для новых, более интегрируемых сенсорных технологий, чтобы заменить устаревшие сенсорные технологии, которые не так легко подходят для компактных и высокооптимизированных форм-факторов систем IoT.