מוצר חכם מתחיל במדידה
כל מוצר שמגיב לסביבה – שנדלק כשמתקרבים, שסופר, שמזהיר, שעוקב – עושה זאת באמצעות חיישן. מפרט החיישן הוא לרוב מה שקובע אם המוצר יעבוד היטב או יתסכל את המשתמש, ובכל זאת הבחירה בו נעשית לעיתים קרובות לפי מה שהיה זמין או מוכר. שיפור בבחירה ובמיקום החיישן משפר את המוצר יותר מכל אופטימיזציה בקוד.
סוגים נפוצים ומה הם מודדים
- תנועה והאצה – מד תאוצה וג'ירוסקופ. מזהים תנועה, נפילה, כיוון והטיה. זולים, קטנים, ומשמשים בכל מוצר נייד כמעט.
- מרחק וקרבה – אינפרא אדום לטווח קצר, אולטרסוני לטווח בינוני, לייזר לדיוק גבוה. לכל אחד נקודות עיוורון: אינפרא אדום מושפע מצבע המשטח, אולטרסוני מתקשה עם משטחים רכים.
- טמפרטורה ולחות – פשוטים וזולים, אך רגישים מאוד למיקום: חיישן צמוד לרכיב שמתחמם ימדוד את הרכיב ולא את הסביבה.
- כוח ולחץ – תא עומס או חיישן פיזו לזיהוי מגע, משקל ולחיצה.
- זרם ומתח – לניטור צריכה ולזיהוי תקלות.
- אופטי ומצלמה – הגמיש מכולם והתובעני מכולם מבחינת עיבוד – ראו עיבוד תמונה במוצרי IoT.
- מגנטי – זיהוי מצב פתוח או סגור, ספירת סיבובים, מיקום זווית.
מה מגדיר איכות חיישן
המפרט מכיל מספרים רבים, אך ארבעה מהם קובעים בפועל:
- רזולוציה – ההפרש הקטן ביותר שניתן להבחין בו.
- דיוק – כמה הקריאה קרובה לערך האמיתי. שונה מרזולוציה: חיישן יכול להראות מאיות ולסטות ביחידות שלמות.
- סחיפה – שינוי הקריאה לאורך זמן ועם הטמפרטורה. הגורם שמחייב כיול.
- רעש – תנודתיות הקריאה במצב יציב, שקובעת כמה סינון יידרש.
ההבחנה חשובה כי לרוב לא נדרש דיוק מוחלט. מוצר שמזהה מגמה או שינוי יכול להסתפק בחיישן זול עם סחיפה, כל עוד הרזולוציה טובה.
המיקום חשוב כמו הרכיב
זו הטעות השכיחה ביותר. חיישן טמפרטורה ליד ספק כוח, חיישן אור מאחורי חלון עכור, מד תאוצה על חלק שרוטט בעצמו – בכל אלה הרכיב תקין והנתון חסר ערך. שאלות שיש לשאול בשלב התכן המכני:
- מה מפריע לחיישן במקום הזה – חום, רטט, אור, שדה מגנטי?
- האם יש לו קו ראייה או מגע נדרש?
- האם החלון או הכיסוי שמעליו מעביר את מה שצריך?
- איך מנקים אותו כשיצטבר עליו לכלוך?
לכן מיקום חיישנים נקבע במשותף עם תכנון הזיווד, כמתואר בתכנון זיווד ובזיווד אלקטרוניקה.
כיול
חיישנים רבים דורשים כיול ליחידה. השאלה המעשית היא מי מבצע אותו: כיול במפעל מייקר את הייצור ומחייב ציוד בקו – ראו בקרת איכות בייצור. כיול אוטומטי בהפעלה הראשונה זול יותר אך מחייב תנאים ידועים. לעיתים אפשר לוותר לחלוטין באמצעות מדידה יחסית במקום מוחלטת – החלטה תכנונית שחוסכת כסף בכל יחידה.
שילוב חיישנים – לפתור בעיה בכמה זוויות
לעיתים קרובות חיישן יחיד אינו מספיק כדי לקבל החלטה אמינה, והתשובה אינה חיישן יקר יותר אלא צירוף של כמה זולים. דוגמה מוכרת: מוצר שאמור לזהות נוכחות אדם. חיישן תנועה לבדו מפספס אדם שיושב בשקט; חיישן חום לבדו מגיב למקור חום אחר. השילוב ביניהם מייצר זיהוי אמין בהרבה מכל אחד מהם בנפרד.
אותו עיקרון עובד גם לאימות: כששני חיישנים אמורים להראות תוצאה עקבית ואינם מסכימים, המוצר יודע שמשהו תקול – יכולת שמייצרת אמינות ומאפשרת דיווח תקלה במקום התנהגות שגויה שקטה. במוצרים שבהם טעות מסוכנת זו כבר דרישת בטיחות, כמתואר בניהול סיכונים במכשור רפואי.
עיבוד האות
קריאה גולמית כמעט אף פעם אינה שמישה. נדרש סינון, זיהוי ערכים חריגים, ולעיתים שילוב של כמה חיישנים יחד. חלק ניכר מהאיכות הנתפסת של מוצר חכם נובע דווקא מהשכבה הזו, שהיא נקודת מפגש בין החומרה לתוכנה – ראו ממשק בין חומרה לתוכנה. ההקשר הרחב של מוצרים מחוברים מפורט בהאינטרנט של הדברים.
רוצים להפוך רעיון למוצר? צרו קשר עם צוות פרוג'קטס האוס בע"מ – טלפון: 054-8936922 | דוא"ל: info@projects-house.com – ונשמח ללוות אתכם משלב הרעיון ועד המדף.
