Sensori: il sistema sensoriale

Percorso di formazione – Capitolo 3
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Proprio come un organismo vivente, un ambiente domotico ha necessità di percepire il mondo che lo circonda e che interagisce con lui, nonché di aver percezione del proprio stato. Deve dunque essere dotato di sensori domotici, ovvero elementi in grado di fornire, in ogni momento, una lettura puntuale di determinate metriche (eg. temperature) o stati (eg. presenza, apertura varchi ecc.).

Le letture dei sensori possono essere di tipo diretto indiretto.

Un sensore di temperatura fornisce una lettura di tipo diretta, in quanto il suo ruolo è espressamente quello di fornire tale lettura: lo si interroga, lui risponde. Un dispositivo più complesso concepito per far altro ma che, se interrogato, fornisce una qualche lettura, la fornisce dunque in modo indiretto. Ad esempio, un condizionatore d’aria è concepito per rinfrescare gli ambienti ma – se è nativamente domotico – può essere interrogato per ottenere la temperatura dell’ambiente in cui si trova. È, indirettamente, un termometro.

Oltre ai sensori fisici (a lettura diretta o indiretta che siano), ne esistono anche di virtuali considerati tali in quanto capaci di raccogliere  informazioni provenienti da fonti esterne. Per esempio, un sito internet che fornisca dati in tempo reale relativi alla pressione atmosferica del nostro quartiere potrebbe essere la sorgente dati per un sensore virtuale in uso nella nostra domotica. Pur non possedendo un sensore fisico, potremmo averne uno virtuale che ci fornisca le medesime funzionalità.

Esiste una grande qualità di sensori diversi, tra i quali:

e molti altri. Quelli ovviamente per noi più interessanti sono quelli domotici, in quanto integrabili nella nostra soluzione domotica. Anche un termometro a mercurio per uso medico è un sensore, ma non sarà mai utile nella realizzazione di un impianto domotico. Se ci riuscite, fatecelo sapere.

Sensori di umidità, temperatura, qualità dell’aria

I sensori più comuni sono quelli di umidità e temperatura. Tali componenti rispondono, quando interrogati, fornendo le letture istantanee di umidità relativa e di temperatura, solitamente espressi i percentuale e in gradi centigradi o fahrenheit. Tale tipologia di sensori è solitamente utile per la gestione automatica degli impianti di riscaldamento/raffreddamento.

Alcuni esempi:

L’ITEAD Sonoff TH-16 è un dispositivo in grado di fornire letture istantanee di umidità relativa e temperatura dell’ambiente in cui è installato, mentre il NETATMO Weather Station è una vera e propria mini-stazione meteorologica dotata di una sonda da esterno: tale dispositivo riesce a fornire quindi umidità relativa e temperatura sia dell’ambiente in cui viene posizionato sia quello in cui è posizionata la sonda esterna.

Un termostato digitale domotico è solitamente anche un sensore indiretto di umidità/temperatura.
Un esempio:

Tado° Termostato intelligente v3
Tado° Termostato intelligente v3

Tale dispositivo (in questo esempio, il “Tado° Termostato Intelligente v3“) serve a pilotare un sistema di riscaldamento, ma è anche un sensore indiretto, in quanto è in grado di fornire letture di umidità relativa e temperatura al nostro sistema domotico.

Sensori di luminosità e rumorosità

I sensori di luminosità solitamente forniscono la lettura istantanea del numero di lux di un ambiente. Tali componenti sono utili per l’automazione relativa all’accensione o allo spegnimento di sistemi di illuminazione.
I sensori di rumorosità, invece, solitamente forniscono la lettura istantanea del numero di decibel presenti nell’ambiente in cui sono posizionati.

Un dispositivo che integra in sé entrambi questo tipo di sensori è, per esempio, il Broadlink A1 e-Air.

Sensori di presenza

Questi sensori servono a rilevare il movimento (quindi la presenza) di un corpo caldo in un volume d’aria. Son infatti anche chiamati “volumetrici” e sono parte essenziale, solitamente, negli impianti anti intrusione. Sebbene esistano varie tecniche per determinare la presenza, uno dei sensori diretti più classici è quello a infrarossi, tipo questo:

Sensore di presenza infrarosso

Esistono però anche sensori di presenza virtuali. Ad esempio, una telecamera di sorveglianza può rilevare la presenza se il proprio software, tramite un’elaborazione in tempo reale delle immagini che essa stessa riprende, è in grado di distinguere una variazione nell’immagine tale da essere considerata movimento, e quindi presenza.

Sensori di apertura varchi (porte, finestre, abbaini)

Sebbene – come ne caso dei sensori di presenza – esistano più tecnologie per monitorare l’apertura di un varco (esso sia una porta, una finestra, una bascula ecc.), quella più tipica è quella a magneti.

In sostanza, il sensore magnetico è posizionato su uno dei due battenti del varco da monitorare, mentre sul battente opposto è posizionato il magnete vero e proprio. L’allontanamento (e quindi l’apertura del varco) dei due componenti innesca un segnale tale da essere interpretato dalla domotica come apertura (ed essere trattato di conseguenza). Un esempio, tra i mille in commercio:

Sensore apertura varco

Esistono sensori più complessi che non si limitano alla produzione di un segnale di apertura, ma possono anche essere interrogati e quindi fornire istantaneamente la loro condizione di “aperto” o “chiuso” (quelli sopra descritti segnalano solo l’evento di avvenuta “apertura”, sono pertanto definiti “stateless“, privi di stato).

Sensori di qualità dell’aria, quantità di pioggia, vento, irradiazione luminosa

Esistono sensori in grado di percepire la realtà meteorologica di un dato ambiente.
I sensori di qualità dell’aria sono componenti in grado di valutare concentrazioni di gas nocivi (eg. anidride carbonica) così come il grado di inquinamento da microparticelle (PMx). Sono utili per valutare la qualità dell’aria respirata.

I sensori di qualità di pioggia, vento, irradiazione luminosa e altre letture sono tipicamente sensori dedicati al monitoraggio meteorologico. Tali componenti possono essere acquistati separatamente oppure sottoforma di vere e proprie stazioni meteorologiche:

La prima, la NETATMO Weather Station è la versione estesa di quella descritta precedentemente in questo articolo; la seconda è la DAVIS VANTAGE PRO-2. Queste stazioni meteorologiche provvedono a fornire dati molto accuratià e sono particolarmente utili in caso si vogliano domotizzare ambienti esterni (giardini con irrigazione e illuminazione automatici, tende da sole ecc.).

Tali sensori possono, talvolta, essere virtualizzati: adottando nella propria domotica una centrale di automazione personale, o HUB, è possibile configurare dei sensori virtuali che censiscano i dati da siti web. Un esempio è quello del plugin “wunderground” per Homebridge (di quest’ultimo, e di altro, parleremo più avanti).

Sensori di fumo, di allagamento

Per la prevenzione di incidenti quali incendi e allagamenti, esistono sensori appositi. Per esempio:

Il primo è il NEST Protect 2, il secondo uno Xiaomi Aqara: due sensori di fumo; il terzo, il D-Link DCH-S160, un sensore di allagamento.

Telecamere (IP CAM)

Con l’evoluzione e la miniaturizzazione dei sensori di immagine si è assistito, negli ultimi anni, all’avvento di generazioni di telecamere utili al monitoraggio di sicurezza degli ambienti di qualità sempre superiore e dal costo sempre più esiguo (nonché dalle fattezze sempre più gradevoli e moderne).
Due esempi:

La prima è la D-Link DCS-5000L, IP Cam da interno, motorizzata, mentre la seconda è la Foscam FI9900P, telecamera fissa, da esterno. Entrambe sono – come ormai tutte le IP CAM – Wi-Fi e dotate di visione nottura. Come spiegato sopra (sezione sensori di presenza), determinate IP Cam possono venire utilizzate – tramite software – come veri e propri sensori di rivelazione di presenza.


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