Pós Gestão de Projetos - IoT_03

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Internet das Coisas IoT aplicada à Indústria 4.0
Introdução ao IoT e Sensores
Pós Graduação em Inovação e Gestão da Indústria 4.0
Prof. Daniel otávio tambasco bruno
ESCOLA SENAI “ARMANDO DE ARRUDA PEREIRA”
SÃO CAETANO DO SUL - SP
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Internet das Coisas (IoT) e Internet das Coisas Industrial (IIoT)
Internet of things
Industrial iot
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https://www.youtube.com/watch?v=FDFejm-ovtI 
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Uma visão geral
ioT E IIOT
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Introdução - Internet
Internet: Uma rede de redes de computadores
Termo consolidado em todo o mundo
Mas, é ainda uma conexão entre pessoas
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Introdução: Internet das Coisas
A Internet conecta pessoas, por isso é chamada de “Internet das Pessoas”
Já o IoT, conecta todas as coisas, por isso é chamado de Internet das Coisas
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Definições
(1) A Internet das Coisas, também chamada de Internet dos Objetos, refere-se a uma rede sem fio entre objetos, geralmente a rede será sem fio e auto-configurável, como eletrodomésticos. Wikipedia
(2) Incorporar transceptores móveis de curto alcance em uma ampla gama de dispositivos adicionais e itens do dia-a-dia, possibilitando novas formas de comunicação entre pessoas e coisas, e entre as próprias coisas. WSIS 2005
(3) O termo "Internet das Coisas" veio descrever uma série de tecnologias e disciplinas de pesquisa que permitem à Internet alcançar o mundo real dos objetos físicos. IoT 2008
(4) “Coisas que têm identidades e personalidades virtuais operando em espaços inteligentes usando interfaces inteligentes para se conectar e se comunicar dentro de contextos sociais, ambientais e de usuários”. IoT em 2020
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Introdução IoT e IIoT
Existem fortes divergências em relação ao conceito de IoT, não havendo, portanto, um conceito único que possa ser considerado unânime. 
De maneira geral, pode ser entendido como um ambiente de objetos físicos interconectados com a internet por meio de sensores pequenos e embutidos, criando um ecossistema de computação onipresente (ubíqua), voltado para a facilitação do cotidiano das pessoas, introduzindo soluções funcionais nos processos do dia a dia. 
O que todas as definições de IoT têm em comum é que elas se concentram em como computadores, sensores e objetos interagem uns com os outros e processam informações/dados em um contexto de hiperconectividade.
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IoT Industrial
A IIoT consiste das máquinas conectadas à Internet e das plataformas de análises avançadas que processam os dados produzidos pelas máquinas. 
Os dispositivos de IIoT variam de minúsculos sensores ambientais a complexos robôs industriais. A palavra “industrial” pode trazer à mente armazéns, estaleiros e instalações industriais;
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Histórico
1997, “A Internet das Coisas” é o sétimo da série de ITU Internet Reports originalmente lançada em 1997 sob o título “Desafios para a Rede”.
1999, o Auto-ID Center fundado no MIT
2003, EPC Global fundada no MIT
2005, Quatro importantes tecnologias da internet das coisas foram propostas na conferência da WSIS.
2008, Primeira conferência internacional de internet das coisas: A IOT 2008 foi realizada em Zurique.
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Mas de fato, como surgiu?
A história da Internet das Coisas (IoT, na sigla em inglês) começa na década de 90, quando varejistas do Reino Unido passaram a experimentar cartões de fidelidade que vinham incorporados à um pequeno chip que, por sua vez, era habilitado para funcionar via rádio. Esse chip, que recebeu o nome de RFID (Radio Frequency Identification), permitia que pequenos pedaços de informações pudessem ser transmitidas de maneira independente, sem a necessidade de uma rede de fios ou de um leitor.
Um dia, um fabricante desses cartões apresentou a tecnologia ao pioneiro tecnológico Kevin Ashton. À época um jovem funcionário da marca de cosméticos P&G, Ashton enfrentava um desafio: descobrir uma forma de controlar o estoque de mercadorias nas lojas que vendiam os produtos da marca.
Ao conhecer a tecnologia do RFID, Ashton teve uma ideia: ele poderia incorporar microchips aos produtos da P&G, recebendo, assim, dados que indicariam se os itens haviam sido vendidos ou se estavam em falta nas prateleiras. Foi dessa forma que, em 1999, ele acabou idealizando um sistema de sensores que poderiam conectar o mundo físico à Internet.
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Definição
De qualquer momento,
Qualquer lugar,
Teremos conectividade para todos, 
Terá conectividade para qualquer coisa
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Algumas características
Eventos 
Direcionados
Ambiente 
com 
inteligência
Estrutura
Flexível
Comp.
Semântica
Tecnologias
De Acesso
Complexas
Internet of Things
This part need to be discussed again
AI: the autonomous and intelligent entities will act in full interoperability & will be able to auto-organize themselves depending on the context, circumstances or environment. 
ED is to design the scheme depending on the need
FS means that hundreds and thousands of nodes will be disable and will be set to run. 
CAT means that there’s several kinds of media such as vehicle stone that they need different access technologies.
SS is the machine can rend and send by themselves. No need to tell humanbeings
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Por que Internet das Coisas?
Controle dinâmico da indústria na vida diária
Melhorar a taxa de utilização de recursos
Melhorar a relação entre humanos e a natureza
Formação de uma entidade intelectual integrando a sociedade humana e sistemas cyber físicos
Configuração Flexível
Acessibilidade e Usabilidade
Atuar como um integrador de tecnologias
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Coisas conectadas! Comunicação entre mundo virtual e físico
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Sensores para coleta de dados
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Tecnologia dos Sensores
A capacidade de detectar mudanças no status físico das coisas é essencial para registrar as mudanças no ambiente.
A tecnologia de sensores sem fio desempenha um papel crucial na conexão entre os mundos físico e virtual e permite que as coisas respondam a mudanças em seu ambiente físico. Os sensores coletam dados de seu ambiente, gerando informações e aumentando a conscientização sobre o contexto.
 Exemplo: sensores em uma jaqueta eletrônica podem coletar informações sobre alterações na temperatura externa e os parâmetros da jaqueta podem ser ajustados de acordo
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Temperatura
Estes pequenos componentes podem ser utilizados numa infinidade de aplicações,d que vão desde termômetros para a faixa de -55 a + 150°C, até controles, termostatos, detectores, etc;
A série LM35 consta de sensores de temperatura cuja tensão de saída é linearmente proporcional à temperatura, em graus centígrados ou Celsius
Saiba mais: http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/eletronica/52-artigos-diversos/9945-lm35lm35a-lm35c-lm35ca-e-lm35d-sensores-de-temperatura-centigrados-de-precisaoart2263
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Sensor de pressão
3 pinos são utilizados, os de alimentação VCC (5V) e GND, e o pino VCC de saída que apresentará variação na sua tensão conforme for a pressão apresentada, com índice médio de 6.4mV por kPa.
É capaz de medir a pressão em gases entre 15kPa a 700kPa, o que corresponde a 2.18 a 101.5 PSI.
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Umidade
O DHT11 é um sensor de temperatura e umidade que permite fazer leituras de temperaturas entre 0 a 50 Celsius e umidade entre 20 a 90%
O elemento sensor de temperatura é um termistor do tipo NTC e o sensor de Umidade é do tipo HR202, o circuito interno faz a leitura dos sensores e se comunica a um microcontrolador através de um sinal serial de uma via.
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Umidade do solo
O limite entre seco e úmido pode ser ajustado através do potenciômetro presente no sensor que ajustará o ponto exato em que a saída digital D0 alternará seu estado / nível lógico. Uma opção para se ter uma resolução melhor é utilizar a saída analógica A0 e conectar a um conversor AD ou entrada analógica como uma presente em placas Arduino.
Este sensor utiliza duas pontas de prova para passar a corrente pelo solo e sua leitura é baseada na resistência elétrica resultante. Quanto mais água no solo, mais baixa é a resistência do solo e mais fácil fica a condução entre as pontas de prova. Quando o solo está seco,a condutividade é baixa, logo a resistência é alta.
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Vazão
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Sensor de Fluxo de Água que possui um rotor de água e um sensor de efeito Hall. Quando a água flui através do rotor, faz com que este gire, e as mudanças de velocidade que variam de acordo com o fluxo de água são lidas pelo sensor de efeito hall, que emite o pulso de sinal correspondente.
Corrente
O Sensor de Corrente Não Invasivo SCT-013-000 empregado para medir corrente AC até 100A e que não seja invasivo;
Corrente de entrada: 0-100ª
Sinal de saída: Corrente/33mA
 Material do Core: Ferrite
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Vibração
 Sensor de Vibração SW-420 feito para detectar vibrações;
Também conhecido como sensor tilt, quando a intensidade de vibração está abaixo do valor ajustado no potenciômetro, a saída fica em estado alto, e quando a intensidade de vibração ultrapassa a faixa, a saída fica em estado baixo.
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Ultrassônicos 
Um sensor ultrassônico é um dispositivo que utiliza alta frequência de som para medir a distância entre itens determinados. 
Estes sensores são também conhecidos como transceptores, e são capazes de operar semelhante ao sonar. Enquanto o sonar é principalmente utilizado debaixo da água, os transceptores de ultrassom podem ser utilizados no ambiente terrestre, tendo o ar como meio de transmissão. 
Os sensores de ondas ultrassônicas são comuns em aplicações industriais e médicas, além de outras aplicações.
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Óticos
Os sensores Ópticos ou fotoelétricos tem como principio de funcionamento o uso da propagação da luz, este tipo de sensor é utilizado comumente para indexação de objetos ou para medições de distância em que um objeto se encontra em relação ao sensor
A luz emitida pelos sensores óticos pode ser Vermelha, Laser Vermelho e Infravermelho.
Luz VERMELHA é indicada para detecção de objetos opacos de médio e grande porte, como caixas de papelão e embalagens não metalizadas
Já a luz LASER é utilizada para detecções mais precisas envolvendo objetos de pequeno porte, devido ao feixe de emissão da luz ser estreito e focalizado
Luz INFRAVERMELHA é utilizada quando há a necessidade de se detectar objetos transparentes, como vidro, garrafas plásticas entre outros objetos.
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Tensão
Sensor baseado no princípio dos divisores de tensão. 
Para o uso em microcontroladores de 5V é possível medir até 25V (5x5=25), para 3,3 teremos 3,3 x 5=16,5.
Para microcontroladores de 10 bits (Arduino por exemplo), tem-se uma resolução de 0,00489 (5V/1023). 
Portanto o valor mínimo detecta a tensão de entrada mínima 5x0.00489=0,02445 VDC.
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Capacitivos (vários materiais)
Sensores capacitivos são dispositivos tecnológicos que recebem e respondem a um estímulo físico/químico ou sinal. Por sua vez, esta tecnologia é baseada no princípios do capacitor, podendo detectar a presença de objetos sem o contato destes. 
O sensor é acionado quando detecta a presença do objeto a uma certa distância. O princípio de funcionamento baseia-se na mudança da capacitância da placa detectora localizada na região denominada sensível.
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Aplicações do Sensor Capacitivo
 Medição de precisão. Algumas destas aplicações específicas dos sensores capacitivos estão listadas abaixo:
Medição de posicionamento com alta precisão;
Medição de espessura;
Testes de linha de produção/verificação de uniformidade nas dimensões dos mecanismos produzidos;
Identificação da composição de certos materiais de diferentes permissividades;
Aplicações gerais de sensores: Chave fim de curso sem contato, contador, entre outras funções;
 Muito útil quando uma resolução alta é necessária. Além de possuir funções que complementam certas limitações dos sensores indutivos e vice-versa;
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Indutivos (metais, ferro magnético)
O sensor indutivo é composto por um núcleo de ferrite envolto por uma bobina, um circuito oscilador e, por fim, um circuito disparador em conjunto com um amplificador (Disparador de Schmitt). 
Peças metálicas, com campo próximo
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Comparativo: Capacitivos e Indutivos
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Acelerômetro
Usados para medir inclinação: eles podem detectar uma mudança na inclinação porque eles podem medir direção da gravidade da Terra ("aceleração estática"). Eles são usados em aplicações como alarmes para carros, joysticks para jogos e monitoração de atividade de pacientes hospitalares. 
Para medir forças inerciais: medir velocidade, deslocamento ou força. Ele pode fazer isto porque a aceleração integrada no tempo fornece a velocidade de um objeto. A velocidade integrada no tempo fornece o deslocamento. Aplicações de medição de forças inerciais incluem sensores de choque para airbags, sistemas de navegação para carros e controle de elevadores.
Para medir choque ou vibração: vibrações de máquinas industriais ou de terremotos. 
Monitorar as condições de máquinas para prever falhas.
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QR-Code
O código QR é a sigla de “Quick Response” que significa resposta rápida. Também é descrito como QRCode, QR Code, QR-Code. É um código de barras bidimensional que pode ser facilmente escaneado por qualquer dispositivo com câmera. Este código é convertido em informações como texto, um endereço URI, um número de telefone, uma localização georreferenciada, um e-mail, um contato ou um SMS.
Pode-se fazer a leitura do símbolo QR Code utilizando um leitor específico para ele, um celular com câmera ou um smartphone que rode Android ou iOS. Ele consiste em módulos pretos dispostos dentro de um quadrado com um fundo branco (figura abaixo). O uso do QR Code é livre de qualquer licença. “QR Code é aberto para uso e sua patente, pela Denso-Wave, não é praticada.”
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Código de Barras
 Representação gráfica de dados numéricos ou alfanuméricos. A decodificação (leitura) dos dados é realizada por um tipo de scanner - o leitor de código de barras -, que emite um raio vermelho que percorre todas as barras
Onde a barra for escura, a luz é absorvida; onde a barra for clara (espaços), a luz é refletida novamente para o leitor. Os dados capturados nessa leitura óptica são compreendidos pelo computador, que por sua vez converte-os em letras ou números humano-legíveis. 
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RFID
RFID é uma sigla que vem do inglês e significa Radio Frequency Identification (Identificação por Radiofrequência). Ou seja, trata-se de um sistema de captura de dados que utiliza o sinal, frequência, de rádio para realizar tal tarefa. 
Um sistema de RFID é composto, basicamente, de uma antena, um transceptor, que faz a leitura do sinal e transfere a informação para um dispositivo leitor, e também um transponder ou etiqueta de RF (rádio frequência), que deverá conter o circuito e a informação a ser transmitida.  Estas etiquetas podem estar presentes em pessoas, animais, produtos, embalagens, enfim, em equipamentos diversos.
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NFC
A NFC - Near Field Communication - é uma tecnologia que permite a troca de informações entre dispositivos sem a necessidade de cabos ou fios (wireless), sendo necessária apenas uma aproximação física. A novidade teve origem no padrão RFID (Radio Frequency Identification), mas se distanciou deste ao limitar o campo de atuação de freqüências para uma distância de até 10 centímetros, objetivando tornar-se mais segura.
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Atuadores
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Motores Diversos
Motor DC
Motor de Passo
Servo Motor
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Motor de Corrente Contínua (DC)
Motor de Passo
Servo Motor
Válvulas
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Reles e Solenóides
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Válvulas Solenóides
Relés
Hardware para IoT
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ESP8266
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ESP8266 - NODEMCU
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Arduino YUM
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Raspberry PI
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