スマートセンサーとは何ですか?またどのように機能しますか?

スマート センサーは、物理環境から入力を取得し、組み込みのコンピューティング リソースを使用して、特定の入力の検出時に事前定義された機能を実行し、データを処理してからデータを渡すデバイスです。

スマート センサーにより、正確に記録された情報のうち誤ったノイズが少なく、環境データをより正確かつ自動で収集できるようになります。 これらのデバイスは、スマート グリッド、戦場の偵察、探査、および多くの科学用途を含む、さまざまな環境における監視および制御メカニズムに使用されます。

スマート センサーも、モノのインターネットにおいて重要かつ不可欠な要素です。 IoT テクノロジーにより、ほぼあらゆるものに一意の識別子を提供し、インターネットや同様のセンサー ネットワークを介してそれらの物からのデータ、またはそれらの物に関するデータを送信することが可能になります。 スマート センサーの実装の 1 つは、ワイヤレス センサーおよびアクチュエーター ネットワークのコンポーネントとして行われ、これには数千のノードが含まれる場合があります。 各ノードは、1 つ以上の他のセンサーおよびセンサー ハブ、および個々のアクチュエーターに接続されています。

低電力モバイル マイクロプロセッサは通常、IoT 環境でコンピューティング リソースを提供します。 スマート センサーは、少なくとも、センサー、マイクロプロセッサー、および何らかの無線通信技術で構成されています。 コンピューティング リソースは、物理設計の不可欠な部分である必要があります。 リモート処理のためにデータを送信するだけのセンサーは、スマート センサーとは見なされません。

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スマート センサーには、プライマリ センサー以外にもいくつかのコンポーネントが含まれる場合があります。 これらのコンポーネントには、トランスデューサ、アンプ、励起制御、アナログ フィルタ、アナログ - デジタル コンバータ、および理想的ではない測定値または出力の組み込み補正を提供する補償が含まれます。 スマート センサーには、データ変換、デジタル処理、外部デバイスへの通信などの機能を提供するソフトウェア定義の要素も組み込まれています。

スマート センサーは、生のベース センサーを統合コンピューティング リソースに接続し、センサーの入力を処理できるようにします。 ベース センサーは、センシング機能を提供するコンポーネントです。 熱、光、圧力を感知するように設計されている可能性があります。 多くの場合、ベース センサーは、使用前に処理する必要があるアプリケーション アルゴリズムからアナログ信号を生成します。 このプロセスは信号処理とも呼ばれます。

この時点で、インテリジェント センサーの統合テクノロジーが活躍します。 信号処理では、オンボードのマイクロプロセッサがフィルタリングと呼ばれる技術を使用して信号ノイズを除去し、センサーの信号を使用可能なデジタル形式に変換します。

スマート センサー テクノロジーには、プライベート クラウド コンピューティング環境またはインターネットに接続できる統合通信機能も含まれています。 これにより、外部デバイスと通信できるようになります。

スマートセンサーにはさまざまな用途があります。 これらは産業環境で一般的に見られ、インダストリー 4.0、産業オートメーション、ロボット工学、その他の高度な機器の背後にある原動力となっています。

工場では多くの場合、診断目的でスマート センサーが使用されます。 スマート温度センサーは機械が過熱していないことを保証し、振動センサーは振動して緩む危険がある機械を監視します。 スマート センサーは、製造プロセスを監視し、品質や生産目標を達成できるように必要な調整を行うなどのプロセス制御も可能にします。 これらはかつては手動のプロセスでしたが、スマート センサーによって自動化されました。

スマート センサーは、最新のセキュリティ システムの進歩においても重要な役割を果たしています。 熱画像センサーは侵入者の体温を検出します。 同様に、スマート ロック、モーション センサー、窓やドアのセンサーなどのデバイスは、通常、共通のネットワークに接続されています。 これにより、セキュリティ センサーが連携して、現在のセキュリティ ステータスの包括的な画像を作成できるようになります。 これらは、さまざまな漏れを検出するために家庭や産業用途で頻繁に使用されます。