Theory
Machine world ને કેવી રીતે feel કરે છે?
SmartHostel નું dashboard બતાવે છે કે tank 24 degrees પર છે અને corridor માં હમણાં motion detect થયું છે. પરંતુ computer switches નું box છે: એને heat કે movement વિશે કંઈ ખબર નથી.
તો tank માંની warmth screen પર 24 number કેવી રીતે બને છે?
જવાબ છે sensor technology: PERCEPTION ની machinery, M2M અને IoT બંનેની foundation. Sensing વગરનું smart system eyes, ears કે skin વગરનું brilliant brain છે.
Theory
Sensor, ઔપચારિક રીતે
Sensor એ device છે જે physical quantity ને detect કરે છે (temperature, light, pressure, motion, humidity...) અને એને measurable signal માં convert કરે છે, સામાન્ય રીતે electrical.
Broader term છે transducer: કોઈપણ device જે એક form of energy ને બીજા form માં convert કરે છે. આ language માં:
- sensor એ input transducer છે (world in, signal out)
- actuator એ output transducer છે (signal in, action out: Unit 3 માં)
Dashboard પરનું દરેક reading એવી physical quantity તરીકે શરૂ થયું હતું જેને sensor એ electricity માં ફેરવ્યું.
Theory
Silicon માં પાંચ senses
તમારી skin warmth ને nerve signals માં convert કરે છે; ear air-pressure waves ને એમમાં ફેરવે છે; eye light ને એમમાં ફેરવે છે. તમારું brain heat, sound કે light ને સીધું touch કરતું નથી: એ senses દ્વારા converted SIGNALS વાંચે છે.
Sensors silicon senses છે. Temperature sensor skin છે, microphone ear છે, camera eye છે: દરેક physical world નો પોતાનો ભાગ processor સમજી શકે એવી એક language માં convert કરે છે: electricity.
Theory
Analog, digital અને વચ્ચેનો converter
Sensors બે flavours માં signals output કરે છે:
- analog: Physical quantity સાથે smoothly બદલાતો continuous voltage. LM35 temperature sensor નું voltage tank ગરમ થવા સાથે steadily વધે છે.
- digital: Discrete output, ઘણી વાર માત્ર on/off. PIR motion detector ફક્ત "motion" કે "none" કહે છે.
Processor voltages નહીં પરંતુ NUMBERS વાંચે છે, એટલે analog signal ADC (Analog-to-Digital Converter) માંથી પસાર થાય છે જે smooth voltage ને digital value માં sample કરે છે. Dashboard પરના 24.3 degrees analog warmth છે, converted.
Quiz
એક LM35 sensor temperature વધે તેમ smoothly વધતો voltage output કરે છે. Digital dashboard પર 24.3 બતાવવા એ signal સાથે શું MUST થવું જોઈએ?
- કશું નહીં: processors voltages ને સીધાં read કરે છે
- એ ADC (analog-to-digital converter) માંથી પસાર થાય છે જે continuous voltage ને number માં ફેરવે છે
- એને amplify કરવામાં આવે જેથી પોતે whole number બની જાય
- Sensor ને digital sensor થી replace કરવો પડે
Show the answer
એ ADC (analog-to-digital converter) માંથી પસાર થાય છે જે continuous voltage ને number માં ફેરવે છે
Continuous (analog) voltage discrete numbers માં વિચારી રહેલા processor માટે સીધું અર્થપૂર્ણ નથી, એટલે ADC voltage ને sample કરીને digital value બનાવે છે જેને system store, compare અને display કરી શકે છે. Analog sensor માટે આ essential bridge છે. Option A ADC શા માટે છે એ જ skip કરે છે. Option C amplification (signal ને મોટો બનાવવો) અને conversion (એનું form બદલવું) ને confuse કરે છે. Option D precise continuous reading આપતા perfectly good analog sensor ને ફેંકી દે છે; ADC એને રાખવા દે છે. Analog થી number: ADC નું એક જ job છે.
Think first
Sensor કે actuator, બંને રીતે transducer
Tank પાસે temperature sensor અને pump છે. બંને transducers છે. દરેકને input કે output transducer તરીકે classify કરો અને એ કઈ energy ને શેમાં convert કરે છે તે કહો. પછી tap કરો.
Show the answer
Temperature sensor INPUT transducer છે: એ physical quantity (heat energy) ને electrical signal માં convert કરે છે: world in, signal out. Pump OUTPUT transducer, એટલે actuator છે: એ electrical signal ને physical action (mechanical energy, water movement) માં convert કરે છે: signal in, action out. Symmetry મુખ્ય insight છે: sensors અને actuators એ same transducer idea ની બે directions છે, દરેક IoT device ની perception અને action halves. એટલે જ Unit 3 બંનેને pair કરે છે.
Watch out
Sensing concept slips
Sensor = transducer, exactly: Sensor transducer નો એક KIND છે (input); actuators પણ transducers છે. General term ને એક case સાથે equate ન કરો.
Analog sensors માટે ADC ભૂલી જવું: Processor analog reading use કરે એ પહેલાં conversion જોઈએ; ADC omit કરવાથી number ક્યાંથી આવ્યું તે સમજાતું નથી.
Characteristics ignore કરવી: Range, sensitivity, accuracy, resolution અને response time નક્કી કરે છે કે sensor job માટે SUITS થાય છે કે નહીં. Slow sensor fast events miss કરે છે અને low-resolution sensor fine changes blur કરે છે.
Theory
બંને worlds share કરતું bedrock
Sensing એ M2M અને IoT બંનેનો સમાન આધાર છે: perception નહીં તો કંઈ smart નહીં. એટલે M2M ને મળ્યા પછી અને IoT સાથે compare કરતાં પહેલાં આ પાઠ આવે છે: differences પહેલાં shared foundation નું નામ. Unit 3 sensor CATALOGUE ને type પ્રમાણે ખોલશે (temperature, gas, ultrasonic અને 6 વધુ) full usage table સાથે. અહીં તમે how શીખ્યા; ત્યાં which શીખશો.
Summary
Key takeaways
- Sensor physical quantity detect કરીને એને measurable, સામાન્ય રીતે electrical, signal માં convert કરે છે.
- Transducer general term છે: sensor input transducer છે અને actuator output transducer છે.
- Analog sensors continuous voltage આપે છે (LM35); digital sensors discrete/on-off output આપે છે (PIR).
- ADC (analog-to-digital converter) analog voltage ને processor વાંચી શકે એવા number માં ફેરવે છે.
- Sensor characteristics: range, sensitivity, accuracy, resolution અને response time job માટેની fitness નક્કી કરે છે.
- Sensing M2M અને IoT બંનેનો shared bedrock છે.
- Memory hook: sensors silicon senses છે; ADC તેમના feelings ને numbers માં translate કરે છે.