A tecnologia por trás do sensor de temperatura sem fio

Falando da nossa tecnologia, podemos afirmar que todo sistema digital de medição de temperatura é constituído de um Transdutor (que é o elemento de medição propriamente dito) conectado a uma Unidade eletrônica de Tratamento de Sinal. Mesmo os termo higrômetros com indicador de “máxima e mínima” amplamente difundidos seguem esta filosofia básica.

Os mais modernos sensores de temperatura, com transmissão sem fio, adicionam ao conjunto alguns componentes de transmissão da informação via sinais de Rádio. Ou seja, Aplicando essencialmente o mesmo tipo de tecnologia eletromagnética de todos os outros sistemas de telecomunicação: desde os famosos “rádios a pilha”, passando pela TV, celular e até mesmo comunicação por satélite.

Mas o que diferencia um sensor de temperatura sem fio, usado em aplicações altamente especializadas, de todos estes sistemas de comunicação tão conhecidos?

De uma maneira bastante simplificada, podemos dizer que algumas características são as “marcas registradas” de cada sistema:

1. a frequência de transmissão;
2. potência e alcance do sinal utilizado;
3. os “protocolos de comunicação”.

Essas são convenções a respeito do formato em que os dados são transmitidos, uma espécie de linguagem que permite que transmissores e receptores conversem entre si.

Tecnologia RF ou rádio-frequência

Do tipo “ponto-a-ponto” têm sido utilizados há várias décadas, utilizando frequências de transmissão de uso livre, como as faixas de 433Mhz ou 900Mhz. Como principal vantagem, tem longo alcance de transmissão, que pode chegar a alguns quilômetros; e relativa simplicidade de implementação.

Seu contraponto é que necessitam ser alimentados por fontes externas (conectadas à tomada) ou baterias especiais, com alto consumo de energia. Também podem necessitar estudo prévio de interferências e bom posicionamento de antenas, por serem faixas de frequências pouco regulamentadas.

Tecnologia “Wi-Fi”

Operam sobre regras estabelecidas por um consórcio internacional de empresas, com padronização bastante rígidas, o que proporciona boa compatibilidade entre diferentes marcas de equipamentos. Pode exigir menores investimentos iniciais em infra-estrutura, visto que a maioria dos lugares hoje já possui roteadores wi-fi disponíveis. Entretanto, frequentemente existem restrições técnicas ou de segurança por parte da TI das instituições. Elas exigem a separação entre “dados de sensoreamento” e “dados de Internet/Voz”. Estes sistemas também são notórios pelo seu alto consumo de energia. Você mesmo pode observar esta característica pessoalmente, ao observar a maneira como a bateria de seu smartphone é consumida ao estar conectado.

Tecnologia Zigbee

Que também opera na faixa próxima a 2.4Ghz, foi desenvolvido especialmente para as necessidades de sensoreamento, equilibrando taxa de transmissão adequada, com bom alcance e baixíssimo consumo de energia. Sensores Zigbee podem ser operados por vários meses chegando até um ano. Suas baterias são comuns, bem conhecidas como pilhas alcalinas, além de possuírem uma característica especial conhecida como “mesh” ou rede em malha. Com o uso desta modalidade de rede, um dispositivo pode operar como um retransmissor de sinal, usando os protocolos de comunicação estabelecidos pela Zigbee Alliance. Como diferencial, a cada novo retransmissor adicionado, a rede é automaticamente expandida, criando-se uma “cascata” ou malha de retransmissão de sinal. Assim a rede de comunicação pode ser propagada por centenas e centenas de metros ou vários andares, a partir de dispositivos compactos e acessíveis.

Os três padrões mencionados até aqui proporcionam o que chamamos de “SAN” ou “short-area-network”, que é uma rede estabelecida em um mesmo ponto de interesse, como um edifício hospitalar, banco de sangue, clínica, galpão logístico ou unidade industrial. Para usufruirmos completamente dos benefícios do monitoramento remoto via Internet, utilizamos equipamentos que podem capturar os dados na rede sem-fio, e então retransmiti-los para a Internet utilizando a rede local, ou conectividade via transmissão celular. Esses equipamentos são conhecidos como “gateways de telemetria” ou centrais de monitoramento para Internet.

Para concluir

Além das redes locais mencionadas acima, hoje podemos utilizar sensores de temperatura com transmissão direta via telefonia celular. Apesar de não possuírem as mesmas vantagens de baixo consumo e “rede em malha” do Zigbee, os sensores com transmissão direta via celular aplicam-se muito bem a uma certa categoria de aplicações – aquelas em locais sem acesso à Internet convencional; locais com restrições especiais de segurança de TI, onde não é autorizada a conexão de dispositivos à rede local; ou aplicações com número reduzido de pontos de monitoramento (até 2 ou 3 sensores), nos quais não se pretende realizar investimento em infra-estrutura de retransmissores e gateways de telemetria para Internet. Mais recentemente, as redes celulares estão permitindo o desenvolvimento de soluções de monitoramento “em trânsito”, ou seja, em veículos de carga refrigerada, com acompanhamento em tempo-real.

O mundo da conectividade sem-fio é extremamente amplo e com potencial praticamente ilimitado na construção de novas aplicações. Esperamos com este breve artigo, ter passado noções iniciais das tecnologias mais utilizadas, que permitam iniciar uma avaliação da sua próxima solução em monitoramento de temperatura. A equipe Sensorweb poderá lhe ajudar a conhecer melhor estas tecnologias, e identificar a melhor aplicação para o seu caso. Converse conosco e venha conhecer mais sobre os sensores de temperatura sem-fio.