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"Scientific knowledge is in perpetual evolution; it finds itself changed from one day to the next." -Jean Piaget
Sensores Inteligentes Para el Internet de las Cosas
Cuatro de los principales retos que imponen las aplicaciones en internet de las cosas (IoT por sus siglas en inglés) al diseño de sistemas electrónicos son: bajo consumo de potencia, diseño basado en componentes modulares reusables, miniaturización y portabilidad. Aunque se puede implementar un sistema electrónico en tarjeta de circuito impreso (PCB por sus siglas en inglés) para este tipo de aplicaciones, en general, el consumo de potencia se puede reducir hasta cierto límite, debido a que el voltaje de alimentación solo se puede acotar hasta los valores nominales de los periféricos de entrada y salida. Además, su miniaturización tiene un límite fijado por la cantidad y tamaño de los componentes discretos comerciales.
También el sistema puede sufrir de problemas de integridad de señal al pasar ésta a través de diversos puertos de los bloques del sistema y viajar por distancias relativamente largar entre los distintos componentes de un PCB. Además, su reusabilidad es limitada porque el PCB se diseña a la medida de la aplicación. Los retos de bajo consumo de potencia y reusabilidad de módulos electrónicos, pueden ser abordados de manera más eficiente por medio de la integración a nivel de circuito integrado, con módulos diseñados a la medida para una función particular y optimizados en consumo de energía, área y desempeño. Las tecnologías de circuitos integrados permiten la integración de módulos tanto analógicos como digitales, permiten diseñar sistemas muy compactos que permiten la miniaturización, el abaratamiento de costos de manufactura y ensamble de productos electrónicos, lo cual es fundamental para desarrollar sensores inteligentes.
Un sensor inteligente es un sistema que toma información del entorno físico y utiliza recursos de computo integrados para realizar funciones predefinidas al detectar una entrada específica y facilitar el procesamiento de los datos, su almacenamiento y transmisión. Los sensores inteligentes permiten una recopilación más precisa y automatizada de datos ambientales, pueden reducir el ruido en la información registrada. Los sensores inteligentes se utilizan para supervisar y controlar sistemas en una amplia variedad de entornos, incluidas redes inteligentes, campos de exploración y aplicaciones científicas.
La Fig. 1 muestra un esquema general de un sensor inteligente. El cual está conformado principalmente por un sensor, un microcontrolador o módulo para procesamiento digital de la señal, e interfaces de comunicación entre éstos y el usuario. Lo cual convierte a los sensores inteligentes en un componente fundamental para los actuales sistemas de información, para aplicaciones en el ámbito de las ciudades inteligentes. La diferencia con un sensor convencional, es que el sensor inteligente integra procesamiento de la señal e interconectividad a través de interfaces standard de comunicación que le permiten interactuar con unidades de procesamiento de la información para configurarse, calibrarse y tomar acciones de control. De esta forma el sensor logra cierto grado inteligencia e interconectividad con una red.
Fig. 1 Diagrama de bloques general de un sensor inteligente.
En este grupo de investigación se estudian nuevas topologías, tecnologías y métodos de diseño para desarrollar a nivel silicio los bloques representados y la integración de estos en un SOC para aplicaciones que atiendan necesidades sociales.