Những điều cần biết về cảm biến IoT

Từ bóng đèn thông minh đến máy ảnh và các thiết bị thông minh khác, IoT bao gồm các vật thể hàng ngày “giao tiếp” với nhau. Điều này được thực hiện bằng cách sử dụng phần cứng điện tử được gọi là cảm biến (sensor) có trên các thiết bị thông minh. Khi tạo thành nền tảng của các mạng IoT, các cảm biến đóng vai trò rất quan trọng trong việc định hình thế giới kết nối hiện đại.

Cảm biến IoT là gì?

Cảm biến IoT có phần giống với Network Interface Cards (NIC), kết nối các máy tính thông qua Ethernet hoặc Wi-Fi. Trên thực tế, cảm biến IoT có các địa chỉ IPv6 duy nhất để tiện theo dõi trên mạng IoT. Theo đó, những cảm biến giống như hệ thống thần kinh trên các mạng IoT vì chúng phát hiện và đo lường các hiện tượng trong thế giới thực.

Nói cách khác, chúng chuyển đổi thông tin trong thế giới thực thành tín hiệu điện đi đến bộ điều khiển vi mô (đóng vai trò như bộ não). Từ đây, Big Data (một thuật ngữ cho việc xử lý một tập hợp dữ liệu rất lớn và phức tạp mà các ứng dụng xử lý dữ liệu truyền thống không xử lý được) được gửi tới đám mây (cloud) hoặc node ranh giới/sương mù (edge/fog) để phân tích. Hiện nay có rất nhiều loại cảm biến, sau đây là những ví dụ hữu ích nhất.

Các loại cảm biến IoT chính

1. Cảm biến nhiệt độ

Bạn có thể đã thấy các cảm biến nhiệt độ tương tự trong một nhiệt kế (thủy ngân). Phiên bản kỹ thuật số của chúng bao gồm một mạch tích hợp điện tử (IC) kết hợp với bộ điều khiển vi mô và pin siêu công suất. Thông thường, chúng phổ biến trong máy điều nhiệt kỹ thuật số, lò sưởi phòng, lò vi sóng và v.v...

2. Cảm biến tiệm cận

Nhiều người trong chúng ta đã có trải nghiệm trực tiếp với các cảm biến này (ví dụ như trong iPhone). Cảm biến tiệm cận có thể tìm thấy sự hiện diện của các vật thể gần đó và rất nhạy cảm với các cử chỉ. Về mặt kỹ thuật, chúng có thể sử dụng các tụ điện tạo ra dòng điện từ. Chúng cũng có thể sử dụng các pin quang điện, sonar và tia hồng ngoại. Một số ứng dụng của cảm biến tiệm cận bao gồm đỗ xe thông minh, xe tự hành và giày thông minh.

3. Cảm biến hồng ngoại (IR)

Cảm biến hồng ngoại là một tập hợp con của cảm biến tiệm cận, nhưng có thể có các ứng dụng khác, như báo động thông minh và thiết bị giám sát trẻ. Chúng sử dụng phổ hồng ngoại của ánh sáng vô hình mà thiết bị thu nhận được (một đi-ốt quang nhạy cảm với IR). Chúng cũng có thể sử dụng nhiệt từ cơ thể con người. Một biến trở sẽ thiết lập “phạm vi” tính bằng milimet mà cảm biến có thể phát hiện. Tín hiệu đầu ra sau đó đi đến một máy phát hồng ngoại.

4. Cảm biến chuyển động

Bạn có thể đã từng nhìn thấy những vật hình tròn này trong nhiều tòa nhà. Cảm biến chuyển động rất nhạy và sử dụng các vi sóng để phát hiện sự thay đổi (dịch chuyển) trong môi trường xung quanh, do các vật thể chuyển động tạo ra. Chúng khác với các cảm biến tiệm cận ở tất cả các khía cạnh: Vỏ, mạch và ứng dụng. Tuy nhiên, chúng cũng có thể được sử dụng như cảm biến tiệm cận.

Các mạch thường bao gồm một loạt các cảm biến chuyển động trong bo mạch và bộ điều khiển vi mô. Ngoài ra, đèn LED phát sáng theo đúng hướng khi chúng phát hiện sự thay đổi trong môi trường.

5. Gia tốc kế

Gia tốc kế đang trở nên phổ biến trong điện thoại thông minh vì chúng giúp kiểm soát thiết bị cảm ứng. Trong IoT, chúng được sử dụng trong việc nghiêng, phóng to, lắc và điều hướng một thiết bị thông minh. Rõ ràng, điều này khiến chúng thật tuyệt vời đối với các thiết bị tiêu dùng thông minh như TV OLED có thể cuộn lại. Đáng nói hơn, gia tốc kế là một trong những cảm biến rẻ nhất mà người dùng có thể mua trực tuyến.

6. Cảm biến khói

Thiết bị phát hiện khói thường được gắn trong khách sạn và nhiều ngôi nhà. Thông thường, chúng sử dụng chùm tia laser để phát hiện bụi trong không khí. Trong mọi trường hợp, chúng bắt đầu báo động sau khi lượng bụi phát hiện được đạt đến một mức nhất định. Ngoài công dụng hạn chế việc hút thuốc, những cảm biến này còn được sử dụng trong các thiết bị tiêu dùng, IoT công nghiệp và các tòa nhà thông minh.

7. Cảm biến áp suất

Cảm biến áp suất không khí thường được tìm thấy trong đồng hồ đo áp suất, áp kế và thậm chí trong điện thoại thông minh. Trong thực tế, hãy nhớ đến nó khi điện thoại cho bạn biết độ cao chính xác tính từ mực nước biển. Những cảm biến này có rất nhiều ứng dụng trong nhà thông minh. Ví dụ, hãy tưởng tượng nếu có hiện tượng rò rỉ nước trong nhà, chắc chắn, cảm biến áp suất trên các thiết bị thông minh sẽ tự động kích hoạt và tắt thiết bị. Nhìn chung, giống như gia tốc kế, chúng khá rẻ.

8. Các cảm biến khác

Có nhiều cảm biến khác với những ứng dụng riêng trong IoT, như: cảm biến âm thanh, hóa học và khí đốt (giúp kiểm soát ô nhiễm), rồi đến cảm biến hình ảnh và màu sắc trong máy ảnh hay điện thoại thông minh. Ngoài chúng, còn có các cảm biến cho con quay hồi chuyển, máy bay không người lái và các chuyển động của robot.

Nếu bạn muốn nhìn thấy các cảm biến gần gũi và mang tính cá nhân, hãy xem xét việc mua một bộ cảm biến trực tuyến. Với chưa đến $10 (230.000VND), người dùng có thể sử dụng chúng cho các ứng dụng trên bo mạch Raspberry Pi hoặc Arduino.

Cảm biến IoT tạo thành các phần cốt lõi của bất kỳ cấu ​​trúc IoT nào. Mặc dù có xu hướng thu nhỏ, các thành phần cơ bản vẫn giữ nguyên. Với vai trò quan trọng như được đề cập ở trên, chúng không chỉ tạo thành nền tảng kiến thức IoT mà còn đóng vai trò then chốt đối với các ứng dụng thiết bị trong thực tế. Tóm lại, bất cứ ai yêu thích các thiết bị điện tử sẽ đánh giá cao tầm quan trọng của cảm biến IoT.

Xem thêm:

• 6 điều cần biết về bảo mật IoT
• Industrial Internet of Things (IIoT) là gì?
• 10 dự án tuyệt vời kết hợp giữa Raspberry Pi và Windows 10 IoT Core