Découvrez d’où vient l’IOT, les conditions de son développement et les usages à en attendre

#2 Respect et travail en équipe

L’IoT permet une vie encore plus connectée.
Cette supervision illustre parfaitement la liberté qu’il procure aux usagers du réseau sous réserve de respect des conditions d’accès.

Et ce grâce aux capteurs IoT, ce composant électronique permet de capturer, contrôler et traiter les informations à sa disposition. Omniprésent depuis l’essor des NBIC, sa création implique la contribution de nombreux scientifiques, ingénieurs et inventeurs au fil des ans. Découvrez toutes les facettes qui raccourcissent la planète. Trouvez d’où viennent les capteurs, les enjeux de leur production et les différents usages auxquels il répond.

1. Histoire de capteurs

Rappelons les personnalités de premier plan ont apporté des contributions significatives à la technologie des capteurs. Parmi les pionniers notables, on peut citer :

1.1. Les capteurs électriques

Alessandro Volta : il est connu pour avoir inventé la première batterie électrique (la pile voltaïque) en 1800, qui a jeté les bases des capteurs électriques et électrochimiques.

Thomas Edison : Il a mis au point la première ampoule à incandescence pratique et commerciale, qui a introduit le concept d’éclairage électrique et a permis de faire progresser les capteurs à photodétecteur.

1.2. Les capteurs d‘image

Charles Francis Jenkins : On lui attribue la mise au point de l’un des premiers systèmes de télévision. Ses travaux sur les cellules photoélectriques et la technologie de transmission des images ont ouvert la voie aux capteurs d’images et de vidéos modernes.

1.3. Le capteur d’images 2.0 : dispositif à transfert de charge

Richard C. Mullins : Il est reconnu pour son travail de pionnier dans le développement du premier capteur d’image à l’état solide, connu sous le nom de CCD (Charge-Coupled Device), qui a révolutionné le domaine de l’imagerie numérique.

George E. Smith et Willard Boyle : ces deux scientifiques ont inventé le capteur d’image CCD aux Laboratoires Bell, ce qui leur a valu de partager le prix Nobel de physique en 2009.

1.4. Les capteurs intégrés

Mark Weiser : Il est considéré comme un pionnier dans le domaine de l’informatique. Ses recherches ont influencé le développement des réseaux de capteurs et le concept d’intégration des capteurs dans les objets et les environnements quotidiens.

2. De quoi sont faits capteurs IOT ?

Les capteurs IoT peuvent être construits à l’aide de divers matériaux en fonction de l’application spécifique et du type de capteur. Voici quelques matériaux couramment utilisés dans les capteurs IoT :

2.1. Le silicium

Le silicium est largement utilisé dans la fabrication des capteurs, en particulier pour les circuits intégrés et les capteurs de systèmes micro électromécaniques (MEMS). Il offre une excellente conductivité électrique et peut être facilement modelé et traité, ce qui le rend idéal pour la fabrication de composants de capteurs.

2.2. Les alliages métalliques

Divers alliages métalliques tels que l’aluminium, le cuivre et le titane sont utilisés dans la construction des capteurs. Ces alliages possèdent des caractéristiques recherchées telles qu’une grande solidité, une conductivité thermique et une résistance à la corrosion. Ils sont souvent utilisés dans les cadres des capteurs, les connecteurs et les traces conductrices.

2.3. Les polymères

De nombreux capteurs IoT intègrent des matériaux à base de polymères en raison de leur polyvalence, de leur légèreté et de leur rentabilité. Les polymères peuvent être conçus pour présenter des caractéristiques spécifiques telles que la flexibilité, la biocompatibilité et la transparence. Ils sont couramment utilisés dans les boîtiers de capteurs, l’encapsulation et les substrats flexibles.

2.4. Les céramiques

Les céramiques, notamment l’alumine, la zircone et les matériaux piézoélectriques comme le PZT (titanate de zirconate de plomb), sont utilisées dans la fabrication des capteurs. Les céramiques possèdent d’excellentes propriétés d’isolation électrique, de résistance aux températures élevées et de stabilité mécanique, ce qui les rend adaptées aux applications exigeant durabilité et fiabilité.

2.5. Le verre

Les matériaux en verre, tels que le borosilicate et le quartz, trouvent des applications dans les capteurs en raison de leur transparence optique, de leurs propriétés de scellement hermétique et de leur résistance chimique. Ils sont couramment utilisés dans les capteurs optiques et l’emballage des capteurs.

2.6. Les composites

Les composants de capteurs fabriqués à partir de matériaux composites, qui combinent deux matériaux ou plus, offrent des avantages spécifiques. Par exemple, les composites renforcés par des fibres offrent résistance, rigidité et stabilité thermique. Les composites à base de nanotubes de carbone peuvent améliorer la conductivité électrique et la sensibilité.

2.7. Les semi-conducteurs

Les capteurs qui utilisent la technologie des semi-conducteurs, comme les photodétecteurs ou les capteurs de gaz, reposent sur des matériaux semi-conducteurs spécifiques tels que le silicium, l’arséniure de gallium ou le nitrure d’indium et de gallium.

Ces matériaux possèdent des propriétés électriques uniques qui leur permettent d’interagir avec la lumière ou les gaz et de les convertir en signaux détectables.

Il est important de noter que le choix des matériaux dépend de la fonction du capteur, des exigences de performance et des conditions environnementales dans lesquelles il fonctionnera.

Les concepteurs de capteurs sélectionnent les matériaux appropriés afin d’optimiser les performances, la fiabilité et la durabilité du capteur pour l’application envisagée.

3. Marché mondial de l’IoT

En ce qui concerne les matières premières, l’industrie de l’IoT est confrontée à plusieurs problèmes qui peuvent avoir un impact sur la production et la durabilité des appareils. Voici les enjeux liés aux matières premières :

3.1. Les métaux des terres rares

De nombreux appareils IoT, tels que les smartphones, les tablettes et les vêtements, dépendent des métaux des terres rares pour fonctionner. Ces métaux, dont le néodyme et le dysprosium, sont essentiels à la fabrication des aimants, des écrans et des batteries. La disponibilité limitée et la distribution inégale des métaux de terres rares au niveau mondial peuvent entraîner des perturbations de la chaîne d’approvisionnement et une volatilité des prix. Ci-dessous les exportations mondiales des matériaux de l’IoT :

3.2. Durabilité et impact environnemental

La production des appareils IoT, y compris l’extraction des matières premières, les processus de fabrication et la consommation d’énergie, peut avoir des répercussions sur l’environnement. L’extraction des matières premières pour les dispositifs IoT, telles que les métaux et les terres rares, implique souvent des pratiques nuisibles à l’environnement.

Garantir un approvisionnement durable, une fabrication responsable et la réduction de l’empreinte environnementale des dispositifs IoT est un défi pour l’industrie.

La gestion du volume important de déchets électroniques générés par les appareils IoT présente des défis en raison de la complexité de la séparation et du traitement des différents matériaux.

3.3. Complexité de la chaîne d'approvisionnement

Les chaînes d’approvisionnement mondiales impliquées dans l’approvisionnement en matières premières pour les appareils IoT sont souvent complexes et géographiquement dispersées. Garantir la transparence, les pratiques éthiques et l’approvisionnement responsable tout au long de la chaîne d’approvisionnement est un défi en raison de l’implication de multiples fournisseurs, sous-traitants et intermédiaires.

4. À quoi sert un capteur IoT ?

Basiquement à relever une information. Rendu dans le macro organisme numérique, il est le composant le plus répandu sur la planète car multi-usages par ses propriétés chimiques, mécaniques et technologiques.

4.1. La collecte des données des capteurs

Les capteurs IoT sont conçus pour surveiller et mesurer divers paramètres physiques, tels que la température, l’humidité, le mouvement, la lumière, la pression ou l’emplacement. Ils utilisent des composants et des technologies spécialisés pour détecter et convertir ces paramètres en signaux électriques ou en données numériques.

4.2. Le traitement des données et localisation

Une fois que le capteur a collecté les données, il utilise généralement des techniques de conditionnement du signal pour filtrer ou amplifier les données brutes afin d’en améliorer la précision et la fiabilité.

Certains capteurs intègrent également des capacités de localisation pour déterminer leur position géographique spécifique.

4.3. La connectivité

Les capteurs IoT nécessitent une connectivité pour transmettre les données collectées à d’autres appareils ou au cloud pour un traitement et une analyse plus approfondis.

Ils utilisent généralement des protocoles sans fil tels que Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee ou des réseaux cellulaires pour établir des liens de communication.

4.4. La transmission des données

Les capteurs transmettent les données collectées et traitées via la connexion sans fil établie. En fonction de l’application et des capacités des capteurs, les données peuvent être transmises en temps réel ou collectées et envoyées par lots à des intervalles spécifiques afin de réduire la consommation d’énergie.

4.5. Stockage et traitement des données

Une fois que les données atteignent leur destination, telle qu’une plateforme cloud ou une passerelle locale, elles sont stockées en vue d’une analyse ultérieure. Les données peuvent être stockées dans des bases de données ou des plateformes, ce qui permet à d’autres appareils ou applications connectés d’y accéder facilement et de les traiter.

4.6. L’analyse des données et l’action

Une fois les données stockées, elles peuvent être soumises à diverses techniques d’analyse :

statistique,
apprentissage automatique,
visualisation des données,
afin d’en extraire des informations précieuses et de prendre des décisions éclairées.

Sur la base de ces informations, des mesures appropriées peuvent être prises, telles que le déclenchement d’alertes, l’ajustement des systèmes ou l’envoi de notifications aux utilisateurs.

4.7. L’Intégration aux applications et aux systèmes

Les données traitées peuvent être intégrées à des applications, des systèmes logiciels ou d’autres appareils IoT pour permettre l’automatisation, le contrôle, la surveillance ou les mécanismes de retour d’information. Cette intégration facilite un large éventail d’applications dans des domaines tels que les maisons intelligentes, l’automatisation industrielle, l’agriculture, les soins de santé, etc.

Il est important de rappeler que les spécificités du fonctionnement des capteurs IoT peuvent varier en fonction du type de capteur, de sa fonctionnalité et de l’application envisagée.

Les capteurs peuvent être personnalisés et optimisés pour des cas d’utilisation spécifiques afin de répondre aux exigences des différentes industries et applications.