Sensores Avançados para um Mundo Conectado

A função dos sensores está se expandindo à medida que o mundo se torna mais conectado, inteligente e automatizado. Os sensores realizam a tarefa essencial de coletar informações do ambiente e transformá-las em dados úteis em quase todos os setores, de saúde e agricultura até fabricação, comunicações, sistemas prediais e transporte.

No entanto, toda aplicação precisa que os sensores forneçam os dados mais importantes. Isso significa que os engenheiros devem fazer inovações consistentes para desenvolver sensores que detectem mais precisamente condições como posição, velocidade, vibração e pressão, bem como temperatura, umidade e condições de fluidos. Com os fabricantes incorporando sensores em cada vez mais dispositivos, as principais tendências são que eles sejam menores, mais robustos e mais confiáveis.   

A TE Connectivity cria sensores que funcionam em estreita colaboração com nossos produtos de conectividade, o que nos fornece um insight único da demanda por inovação em diferentes setores. Já discutimos inúmeras maneiras como os sensores podem melhorar nossas vidas, mas aqui estão alguns dos desenvolvimentos mais interessantes. 

Para ver como os sensores miniaturizados e de alto desempenho permitem avanços na tecnologia médica, basta pensar nos milhões de pessoas que usam rastreadores de saúde e bem-estar no braço. Porém, algumas das inovações mais importantes estão ocorrendo em aplicações especializadas, como cirurgias minimamente invasivas.

Os sensores são essenciais para fornecer o feedback de que os cirurgiões precisam para trabalhar com segurança no corpo de um paciente. Os sensores de força podem indicar à equipe cirúrgica exatamente quando uma ferramenta de corte toca o tecido humano, os sensores de temperatura podem ajudar a proteger os tecidos próximos contra danos durante a cirurgia a laser, e os sensores de pressão permitem controlar as partes mais sensíveis do corpo, em que os gases são uma parte importante do procedimento.

Pense na cirurgia de catarata, que requer uma pequena incisão através da córnea para a remoção do cristalino turvo. Aplicar a quantidade certa de pressão é essencial para evitar danos ao olho, mas, para isso, são necessários sensores que forneçam medições de pressão extremamente precisas — em um tamanho notavelmente pequeno. Os sensores avançados da atualidade alcançam o equilíbrio entre a miniaturização e o alto desempenho, o qual é necessário para ferramentas cirúrgicas minimamente invasivas.

A tecnologia aprimorada dos sensores também está criando novas maneiras de realizar medições e procedimentos médicos tradicionais. Por exemplo, o monitoramento da pressão arterial e da frequência cardíaca faz parte de quase todas as visitas a um consultório médico ou hospital, mas frequentemente é necessário que um enfermeiro faça essas aferições. Hoje, os sensores de película piezoelétricos de alto desempenho são sensíveis o suficiente para registrar o pulso e a respiração de um paciente apenas pelo contato. Ao incorporar esses filmes em uma mesa de exames ou até mesmo em uma cadeira na sala de espera, os pacientes podem ter seus sinais vitais monitorados automaticamente a partir do momento em que entram no consultório, o que melhora a experiência do paciente e torna a coleta de dados mais eficiente para os profissionais de saúde.

A mudança rumo a fábricas inteligentes está expandindo a função dos sensores e os dados coletados. Durante décadas, as máquinas industriais dependiam de sensores para medir variáveis operacionais como posição e torque, bem como vibração, temperatura e propriedades dos fluidos essenciais para um desempenho confiável. No entanto, evitar falhas do equipamento requer uma manutenção programada, que pode deixar ativos importantes off-line e diminuir a produção.

Do ponto de vista do proprietário da fábrica, é melhor saber exatamente quando uma máquina precisa de manutenção para otimizar o tempo de operação. Agora, a manutenção preditiva é possível graças a sistemas de sensores que monitoram o desempenho da máquina, detectam quando há um desgaste excessivo ou risco de avaria e avisam aos operadores que ela precisa de atenção.

Variáveis como temperatura e vibração geralmente indicam possível sobrecarga em um equipamento. Por exemplo, usar a leitura de um sensor de temperatura ou vibração para comparar os níveis atuais com os padrões passados pode ajudar uma empresa a detectar quando uma máquina opera fora do intervalo seguro. A capacidade computacional necessária para realizar essa análise pode ser obtida por meio de sensores com microprocessadores integrados, que emitem um alerta automático quando chega a hora da manutenção. No entanto, alguns fabricantes podem ir além ao combinar sensores com uma conexão cabeada ou sem fio para enviar dados de desempenho para a nuvem, onde a aprendizagem de máquina ou a inteligência artificial podem ir além dos requisitos de manutenção para encontrar outras oportunidades de otimizar o desempenho do equipamento. 

Talvez a maior promessa — e o maior desafio — para a tecnologia dos sensores seja o desenvolvimento de veículos totalmente autônomos. Os veículos modernos contam com sensores em todos os lugares, mesmo quando não ficam aparentes para o motorista. A TE fornece uma variedade de sensores para monitorar o desempenho do motor e da bateria de veículos elétricos (VEs), sensores de propriedade do óleo para motores de combustão interna, sensores de umidade para unidades de ar-condicionado e quase todos os outros tipos de sistemas.

Ainda assim, a maioria dos fabricantes e consumidores quer ver inovações que possibilitem a condução autônoma. A Society of Automotive Engineers define seis níveis de autonomia de veículos, desde a assistência básica de permanência na faixa e o controle de cruzeiro adaptativo (nível 1) até a assistência para estacionar e a prevenção de colisões (nível 2). Esses sistemas são bastante usados hoje em dia, frequentemente contando com sensores ópticos para detectar possíveis colisões em baixa velocidade ou para manter os carros dentro da faixa. Porém, as demandas tecnológicas por veículos totalmente automatizados (nível 5) são bem mais altas.

Para que funcione sem o controle do motorista, um veículo precisa de visibilidade 360 graus para detectar o que está acontecendo ao redor, interpretar o significado desses sinais e calcular uma ação apropriada que leve em consideração condições como a velocidade, as condições climáticas e os obstáculos ao redor. E esses cálculos precisam acontecer em milissegundos.

A tecnologia básica de sensores para esses sistemas já existe. O verdadeiro desafio são as capacidades de computação: como projetar veículos inteligentes o suficiente para agir com base nos dados que recebem do ambiente? O comportamento humano é outro obstáculo para os veículos autônomos, porque muitos motoristas levarão um bom tempo para se ajustar à ideia de dirigir sem usar as mãos e os pés ou para se sentirem confortáveis para dormir no banco do motorista.

Por essas razões, acreditamos que os veículos totalmente autônomos ainda vão ficar para um futuro distante. Nesse meio tempo, a TE está empenhada em trabalhar com os clientes automotivos em relação aos requisitos de sensoriamento, como a adaptação dos sensores ópticos para melhorar a visão noturna, agregação de valor aos componentes do sensor com recursos de processamento e a combinação dos nossos produtos de sensor com a conectividade de dados de alta velocidade com ou sem fio. Pensando nos sensores como parte de uma plataforma de tecnologia e procurando sempre maneiras de agregar valor a esses sistemas, estamos trabalhando para garantir que a tecnologia de detecção e conectividade esteja disponível quando os recursos computacionais e a natureza humana estiverem prontos para o mundo dos veículos totalmente autônomos.