Che cos'è un sensore passivo?

Autore: Li Ai
Fonte: Ulink Media

Che cos'è un sensore passivo?

Il sensore passivo è anche chiamato sensore di conversione energetica. Come l'Internet delle cose, non necessita di alimentazione esterna, ovvero è un sensore che non richiede un'alimentazione esterna, ma può anche ottenere energia da un sensore esterno.

Sappiamo tutti che i sensori possono essere suddivisi in sensori tattili, sensori di immagine, sensori di temperatura, sensori di movimento, sensori di posizione, sensori di gas, sensori di luce e sensori di pressione, a seconda delle diverse grandezze fisiche percepite e rilevate. Per i sensori passivi, l'energia luminosa, la radiazione elettromagnetica, la temperatura, l'energia del movimento umano e la fonte di vibrazione rilevate dai sensori sono fonti di energia potenziale.

È noto che i sensori passivi possono essere suddivisi nelle seguenti tre categorie: sensori passivi a fibra ottica, sensori passivi ad onde acustiche di superficie e sensori passivi basati su materiali energetici.

• Sensore a fibra ottica

Il sensore a fibra ottica è un tipo di sensore basato su alcune caratteristiche della fibra ottica, sviluppato a metà degli anni '70. Si tratta di un dispositivo che converte uno stato misurato in un segnale luminoso misurabile. È costituito da una sorgente luminosa, un sensore, un rivelatore di luce, un circuito di condizionamento del segnale e una fibra ottica.

Presenta caratteristiche di elevata sensibilità, forte resistenza alle interferenze elettromagnetiche, buon isolamento elettrico, forte adattabilità ambientale, misurazione a distanza, basso consumo energetico ed è sempre più maturo nell'applicazione dell'Internet delle cose. Ad esempio, l'idrofono a fibra ottica è un tipo di sensore acustico che utilizza la fibra ottica come elemento sensibile, così come il sensore di temperatura a fibra ottica.

• Sensore di onde acustiche di superficie

Il sensore a onde acustiche di superficie (SAW) è un sensore che utilizza un dispositivo a onde acustiche di superficie come elemento sensibile. Le informazioni misurate si riflettono nella variazione della velocità o della frequenza delle onde acustiche di superficie generate dal dispositivo e vengono convertite in un segnale elettrico in uscita. Si tratta di un sensore complesso con un'ampia gamma di applicazioni. Tra queste, si annoverano principalmente sensori di pressione a onde acustiche di superficie, sensori di temperatura a onde acustiche di superficie, sensori genetici a onde acustiche di superficie, sensori chimici a onde acustiche di superficie e sensori intelligenti.

Oltre al sensore passivo a fibra ottica ad alta sensibilità, in grado di misurare la distanza e caratterizzato da un basso consumo energetico, i sensori passivi ad onde acustiche di superficie utilizzano la variazione di frequenza di Hui per stimare la variazione di velocità, consentendo così una misurazione molto precisa della variazione rispetto all'esterno. Allo stesso tempo, le caratteristiche di dimensioni ridotte, peso contenuto e basso consumo energetico gli conferiscono buone proprietà termiche e meccaniche, inaugurando una nuova era di sensori wireless di piccole dimensioni. Trovano ampio impiego in sottostazioni elettriche, treni, settore aerospaziale e altri campi.

• Sensore passivo basato su materiali energetici

I sensori passivi basati su materiali energetici, come suggerisce il nome, utilizzano energie comuni presenti nella vita quotidiana per convertire l'energia in energia elettrica, come l'energia luminosa, termica, meccanica e così via. I sensori passivi basati su materiali energetici presentano i vantaggi di un'ampia banda passante, una forte capacità anti-interferenza, una minima perturbazione dell'oggetto misurato, un'elevata sensibilità e sono ampiamente utilizzati in campi di misurazione elettromagnetica come alta tensione, fulmini, campi di radiazione intensi, microonde ad alta potenza e così via.

Combinazione di sensori passivi con altre tecnologie

Nel campo dell'Internet delle cose, i sensori passivi sono sempre più diffusi e ne sono stati sviluppati diversi tipi. Ad esempio, sono nati sensori che integrano NFC, RFID e persino Wi-Fi, Bluetooth, UWB, 5G e altre tecnologie wireless. In modalità passiva, il sensore ricava energia dai segnali radio presenti nell'ambiente tramite un'antenna e i dati del sensore vengono memorizzati in una memoria non volatile, che viene conservata anche in assenza di alimentazione.

I sensori di deformazione tessile passivi wireless basati sulla tecnologia RFID combinano la tecnologia RFID con i materiali tessili per creare dispositivi con funzione di rilevamento della deformazione. Il sensore di deformazione tessile RFID adotta la modalità di comunicazione e induzione della tecnologia di tag RFID UHF passivi, si basa sull'energia elettromagnetica per funzionare, ha un potenziale di miniaturizzazione e flessibilità e si configura come una potenziale scelta per i dispositivi indossabili.

Alla fine

L'Internet delle cose passivo rappresenta la futura direzione di sviluppo dell'Internet delle cose. Come anello di congiunzione dell'Internet delle cose passivo, i requisiti per i sensori non si limitano più a dimensioni ridotte e basso consumo energetico. L'Internet delle cose passivo sarà quindi un'area di sviluppo meritevole di ulteriori approfondimenti. Con la continua maturazione e innovazione della tecnologia dei sensori passivi, le sue applicazioni si estenderanno sempre più ampiamente.