Za sprawą czujników technologia staje się czymś więcej niż tylko sprzętem – staje się świadoma, inteligentna i dostosowana do otaczającego ją świata.
Czujniki zrewolucjonizowały projekty z zakresu elektroniki, umożliwiając zbieranie danych z otoczenia w czasie rzeczywistym, sprawiając, że urządzenia reagują szybciej i działają w bardziej inteligentny sposób. Niezależnie od tego, czy chodzi o systemy automatyki domowej, opiekę zdrowotną, robotykę czy monitorowanie pogody, czujniki umożliwiają systemom elektronicznym gromadzenie i przetwarzanie danych z rzeczywistego świata, co zwiększa ich funkcjonalność i efektywność. Poprzez zintegrowanie czujników w obrębie projektów można tworzyć systemy wykrywające temperaturę, ruch, wilgotność i wiele więcej – co otwiera drzwi do nieskończonych możliwości.
Globalny rynek czujników
Przewiduje się, że szacowana wielkość globalnego rynku czujników wzrośnie, przy złożonej rocznej stopie wzrostu (CAGR) wynoszącej 8,40%, od roku 2023 do roku 2032, osiągając poziom około 508,64 mld USD.
Według danych Statista, konsumenci na rynku czujników i siłowników stawiają coraz większe wymogi produktom, jeżeli chodzi o doskonały poziom dokładności, precyzji i niezawodności. Poszukują czujników i siłowników, które mogą dostarczać dane i informacje zwrotne w czasie rzeczywistym, aby mogli zwiększyć produktywność i zoptymalizować swoje działania. Zapotrzebowanie na czujniki i siłowniki współpracujące z technologią IoT (Internetem Rzeczy) również wzrasta, jako że ułatwia ona integrację i komunikację z innymi systemami i urządzeniami. Klienci bardzo cenią sobie kompaktowe, niedrogie i energooszczędne produkty.
„Jednym z kluczowych trendów na rynku czujników i siłowników jest ich rosnące zastosowanie w przemyśle motoryzacyjnym. Wraz z rozwojem pojazdów elektrycznych i technologii autonomicznej jazdy zwiększa się zapotrzebowanie na czujniki i siłowniki, które są w stanie dokładnie mierzyć i kontrolować różne parametry, takie jak temperatura, ciśnienie i położenie.”
Czujniki i siłowniki – na całym świecie, Statista
10 rodzajów czujników i ich zastosowania
Istnieją niezliczone rodzaje czujników, a każdy z nich jest dostosowany do określonych czynników środowiskowych lub potrzeb użytkownika. Oto krótki przegląd najpopularniejszych z nich:
1. Czujniki temperatury
Czujniki temperatury wykrywają wahania temperatury otoczenia i przekształcają ciepło w sygnały elektryczne; są one często wykorzystywane w sterowaniu przemysłowym, monitorowaniu pogody i systemach HVAC.
Rodzaje czujników temperatury:
- Termistor – jego rezystancja zmienia się wraz z temperaturą, jest powszechnie wykorzystywany w systemach HVAC.
- Termopara – mierzy temperaturę poprzez różnicę napięć między dwoma różnymi metalami.
- LM35 – precyzyjny czujnik temperatury z układem scalonym i wyjściem analogowym proporcjonalnym do temperatury.
2. Czujniki wilgotności
Czujniki wilgotności mierzą ilość wilgoci w powietrzu, zapewniając informacje o kluczowym znaczeniu dla zastosowań takich jak prognozowanie pogody, rolnictwo i zarządzanie klimatem.
Rodzaje czujników wilgotności:
- Pojemnościowy czujnik wilgotności – mierzy zmianę pojemności spowodowaną wilgotnością powietrza.
- Rezystancyjny czujnik wilgotności – wykrywa wilgotność poprzez zmiany rezystancji elektrycznej.
3. Czujniki ciśnienia
Czujniki ciśnienia obliczają siłę, z jaką działają ciecze lub gazy. Stanowią one kluczowe podzespoły maszyn przemysłowych, stacji meteorologicznych i układów samochodowych.
Popularne rodzaje:
Rodzaje czujników ciśnienia:
- Czujniki ciśnienia barometrycznego – mierzą ciśnienie atmosferyczne i są często stosowane w stacjach meteorologicznych.
- Piezoelektryczne czujniki ciśnienia – generują ładunek elektryczny w odpowiedzi na wywierane ciśnienie.
4. Czujniki ruchu
Czujniki ruchu– często znajdują zastosowanie w urządzeniach takich jak roboty, smartfony i systemy bezpieczeństwa, wykrywają ruch fizyczny lub zmiany położenia.
Rodzaje czujników ruchu:
- Pasywny na podczerwień (PIR) – wykrywa światło podczerwone emitowane przez ciepłe obiekty, jest powszechnie stosowany w systemach bezpieczeństwa.
- Czujnik ultradźwiękowy – mierzy odległość poprzez wysyłanie fal ultradźwiękowych i obliczanie czasu potrzebnego do ich odbicia.
- Akcelerometr – wykrywa zmiany prędkości i orientacji, jest powszechnie wykorzystywany w smartfonach i rozwiązaniach takich jak urządzenia ubieralne.
5. Czujniki dotykowe
Czujniki dotykowe wykrywają kontakt fizyczny lub nacisk i są często wykorzystywane w ekranach dotykowych i urządzeniach interaktywnych, takich jak smartfony i tablety.
Rodzaje czujników dotykowych:
- Pojemnościowy czujnik dotykowy – wykrywa dotyk poprzez pomiar zmian pojemności, jest powszechnie stosowany w ekranach dotykowych.
- Rezystancyjny czujnik dotykowy – reaguje na nacisk i jest stosowany w starszych urządzeniach dotykowych.
6. Czujniki zbliżeniowe
Czujniki zbliżeniowe, które są często spotykane w systemach automatyki i interfejsach bezdotykowych, wykrywają obecność lub brak obiektu bez konieczności kontaktu fizycznego.
Rodzaje czujników zbliżeniowych:
- Pojemnościowy czujnik zbliżeniowy – wykrywa obecność obiektów bez kontaktu fizycznego, poprzez pomiar zmian pojemności.
- Indukcyjny czujnik zbliżeniowy – wykrywa obiekty metalowe przy użyciu pola elektromagnetycznego.
7. Czujniki światła
Czujniki światła wykorzystywane są w autonomicznych systemach oświetleniowych, fotografii i kontroli jasności smartfonów w celu oceny natężenia światła.
Rodzaje czujników światła:
- Fotodioda – przekształca światło w prąd elektryczny, wykorzystywana w zastosowaniach związanych z wykrywaniem światła.
- Fotorezystor (LDR) – jego rezystancja maleje wraz ze wzrostem natężenia światła, często wykorzystywany jest w automatycznych systemach oświetleniowych.
8. Czujniki gazu
Czujniki gazu i wykrywacze dymu mają kluczowe znaczenie w zastosowaniach przemysłowych, monitorowaniu środowiska, systemach bezpieczeństwa i wykrywaniu niektórych gazów lub zanieczyszczeń.
Rodzaje czujników gazu:
- Seria MQ (MQ-2, MQ-7) – wykrywają określone gazy, takie jak metan, tlenek węgla lub dym. Przykładem czujników MQ jest Półprzewodnikowy czujnik tlenku węgla MQ-9B , który może wykrywać tlenek węgla (1,5 V) metodą cyklu wysokiej i niskiej temperatury.
- Elektrochemiczny czujnik gazu – mierzy stężenie gazu poprzez wytwarzanie prądu proporcjonalnego do ilości gazu.
9. Czujniki poziomu
Czujniki poziomu są powszechnie stosowane w gospodarce wodnej, monitorowaniu paliwa i operacjach przemysłowych związanych z pomiarem poziomu cieczy lub ciał stałych w pojemniku.
Rodzaje czujników poziomu:
- Ultradźwiękowy czujnik poziomu – mierzy poziom cieczy lub ciała stałego, wysyłając fale dźwiękowe i obliczając czas powrotu.
- Pojemnościowy czujnik poziomu – wykrywa zmiany pojemności w celu określenia poziomu materiałów w pojemniku.
10. Czujniki na podczerwień
Czujniki na podczerwień stosowane są w układach zdalnego sterowania, wykrywaniu ruchu, monitorowaniu temperatury i innych zastosowaniach, w których są w stanie wykrywać światło lub ciepło w widmie podczerwieni.
Rodzaje czujników na podczerwień:
- Aktywny czujnik na podczerwień – emituje i wykrywa promieniowanie podczerwone w celu pomiaru odległości lub obecności.
- Termiczny czujnik na podczerwień – wykrywa energię cieplną w postaci promieniowania podczerwonego.
Czujniki w erze IoT
Na przestrzeni ostatniej dekady, rozprzestrzenianie się czujników IoT, urządzeń wykorzystywanych do gromadzenia i przesyłania danych przez Internet, było napędzane przez postępy w dziedzinach takich jak technologia bezprzewodowa, big data i przetwarzanie w chmurze. Czujniki IoT umożliwiają monitorowanie i kontrolowanie systemów i procesów w czasie rzeczywistym i odgrywają zasadniczą rolę w większym ekosystemie Internetu rzeczy, który umożliwia przedmiotom fizycznym wymianę danych, automatyzację zadań i nawiązywanie działań z systemami centralnymi i między sobą. Ponadto, dzięki postępom w dziedzinach takich jak sprawność energetyczna, miniaturyzacja i bezprzewodowa transmisja danych, czujniki mogą teraz zapewnić osobom i firmom nieosiągalny wcześniej poziom wglądu w ich otoczenie.
Wzrastająca potrzeba automatyzacji, monitorowania w czasie rzeczywistym i zwiększonej sprawności przyczyniła się do wykładniczego wzrostu branży czujników IoT. Według szacunkowych danych do roku 2025 do Internetu podłączone będą ponad 43 miliardy urządzeń,, z których wiele będzie obsługiwanych przez czujniki IoT.
Podsumowanie
Technologia wzbogacona o czujniki staje się czymś więcej niż tylko sprzętem; zyskuje świadomość, inteligencję i zdolność reagowania na otoczenie. Wraz z rozwojem technologii czujników, branże takie jak produkcja, opieka zdrowotna i motoryzacja są w stanie osiągnąć nowe wyżyny, jeżeli chodzi o zrównoważony rozwój, bezpieczeństwo i sprawność. Czujniki IoT mają przed sobą świetlaną przyszłość, pełną rewolucyjnych rozwiązań i coraz doskonalszych systemów na całym świecie.
