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Curso: Principios de ciencias de la computación avanzados (AP Computer Science Principles) > Unidad 8
Lección 4: Innovaciones de monitoreoSensores
Se estima que habrá 35 mil millones de dispositivos conectados a Internet en 2021. La mayoría de esos dispositivos serán pequeños sensores que envían flujos de información sobre lo que detectan, como temperatura, humedad, sonido o imágenes.
De hecho, si tienes un teléfono inteligente, eres dueño de múltiples sensores: una cámara, un acelerómetro, y un sensor GPS. Además de en nuestros bolsillos, los sensores están en fábricas, calles de la ciudad, robots, transportes, drones, océanos: los sensores ¡están en todas partes!
La proliferación de sensores conectados a menudo se llama Internet de cosas (Internet of Things). Exploremos esas "cosas" con más detalle y veamos cómo afectan nuestras vidas cotidianas.
Tipos de sensores
Un sensor es un dispositivo de baja potencia que puede detectar algún aspecto de su entorno y enviar datos a otro dispositivo.
Un sensor conectado es un sensor que también puede enviar datos a una red local o a Internet.
Los sensores pueden percibir las mismas cosas que los humanos, y a menudo mucho más.
Sensores acústicos
Tal como los oídos pueden percibir vibraciones (que luego el cerebro convierte en sonido), los sensores pueden registrar vibraciones en el ambiente.
Todos los teléfonos móviles y computadoras personales tienen un sensor acústico, el micrófono. Los cantantes y los profesores en línea suelen invertir en micrófonos externos que son mejores para filtrar el ruido de fondo.
Los altavoces domésticos inteligentes como Amazon Alexa y Google Home siempre vienen con un micrófono incrustado para poder entender tus comandos.
🤔 ¿Cuáles son las implicaciones de privacidad de los sensores acústicos? ¿Hay algún lugar donde no quieras un sensor que pueda grabar tus conversaciones?
Sensores visuales
Nuestros ojos utilizan conos y bastones para percibir estímulos visuales frente a nosotros (mientras nuestro cerebro les da sentido). Similarmente, las cámaras utilizan sensores ópticos para registrar la escena visual en su lente.
Los sensores CMOS son el tipo más común de sensor óptico utilizado en cámaras digitales, cámaras web y teléfonos inteligentes hoy en día.
Los sensores ópticos también perciben luz infrarroja, longitudes de onda que están fuera del espectro visual de los humanos. Cuando el objetivo de una cámara es tomar fotos que capturen el mundo como lo ven los humanos, la cámara utiliza un filtro de bloqueo infrarrojo para eliminar las ondas infrarrojas.
Sensores de clima
Uno de los aspectos más medidos de un sistema es la temperatura. La temperatura interna del cuerpo humano es 98.6°F, y unos pocos grados arriba o abajo es motivo de preocupación. Similarmente, los sistemas electromecánicos tienen rangos de temperatura ideales y pueden funcionar mal cuando están demasiado calientes o fríos.
Los sensores de temperatura pueden construirse usando metales con propiedades dependientes de temperatura. A medida que la temperatura aumenta, el metal tiene menor resistencia eléctrica. Hay una relación conocida entre resistencia y temperatura para cada tipo de metal, y una computadora puede traducir la resistencia a una medición de temperatura.
Cuando un sensor detecta una temperatura fuera del rango ideal, el sistema puede emitir una alerta o incluso autoajustarse. Por ejemplo, cuando un equipo Raspberry PI pasa de 85°C, la mayoría de las veces debido a operaciones intensivas en la CPU, automáticamente ralentiza la velocidad del procesador y hace menos operaciones por segundo.
Otros tipos de sensores relacionados con el clima incluyen detectores de monóxido de carbono, sensores de contaminación atmosférica, monitores de ozono y detectores de humedad.
Sensores de posicionamiento
Gracias a la potencia de baterías y redes inalámbricas, los dispositivos son cada vez más portátiles. Nuestros teléfonos móviles van a donde vayamos, los coches pueden recorrer el país por carretera y los drones pueden volar millas por el aire. Esto hace que esos dispositivos tengan la misma pregunta: "¿dónde estoy?"
Todos estos dispositivos pueden identificar su ubicación física en el mundo gracias al Sistema de posicionamiento global (GPS). El gobierno de EE. UU. inició el proyecto GPS en la década de 1970 y ahora controla alrededor de 30 satélites GPS que orbitan la Tierra. Otros países grandes como Rusia y China han lanzado sus propios satélites similares, para tener un mecanismo de posicionamiento de respaldo si el gobierno de EE.U. decide restringir el acceso.
Los receptores GPS son pequeños sensores con antenas que reciben señales de radio de los satélites GPS en órbita. En la mayoría de los casos, si un sensor puede recibir señales de al menos cuatro satélites, el receptor puede calcular su posición mediante una técnica llamada trilateración.
El GPS funciona mejor al aire libre con una vista clara del cielo. No funciona tan bien en el interior por la interferencia de techos, paredes y otros objetos. Si un robot de envío en un almacén de Amazon quiere saber en qué fila está, es poco probable que GPS pueda proporcionar confiablemente una posición suficientemente precisa.
Los sistemas de posicionamiento interior típicamente se basan en tecnologías como RFID. El dispositivo lleva un lector de RFID y está rodeado por objetos, cada uno con su propia etiqueta RFID que transmite su existencia por ondas de radio.
Más sensores
Esto es solo una muestra del mundo de los sensores. Las industrias inventan constantemente nuevos sensores para detectar lo que sea importante en su campo, como sensores de hojas en la agricultura, sensores de estacionamiento para autos, altímetros para aviones, sensores táctiles para videojuegos y detectores de movimiento para sistemas de seguridad. Para más sensores, puedes mirar esta larga lista.
Incluso puedes experimentar con sensores tú mismo, al combinar una mini computadora como Arduino o Raspberry PI con sensores y un poco de programación. Dale un vistazo a Instructables para ideas divertidas de proyectos.
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