Capteur IoT : définition, achat, maintenance
Les capteurs IoT (Internet of Things) sont des composants technologiques des objets connectés. Il en existe une grande diversité, tant les grandeurs qu’ils mesurent sont elles-mêmes variées. Choisir un capteur ou l’autre dépend du projet technologique et de son environnement d'implantation. La consommation énergétique du capteur incarne également une préoccupation récurrente.
Les capteurs IoT occupent le cœur des systèmes basés sur l’Internet des objets car ce sont eux qui collectent les données environnementales. Les données souhaitées varient beaucoup selon les projets IoT, il existe donc un large panel de capteurs différents. Il s'agit par conséquent d'un marché florissant, sur lequel les prix varient du simple au centuple. Voici tout ce que vous devez connaître sur le fonctionnement des capteurs, leurs différents types et leurs difficultés de maintenance.
Qu’est-ce qu’un capteur IoT ?
Les systèmes IoT (Internet of Things) se composent de plusieurs éléments technologiques. Le capteur y occupe un rôle central, vu qu’il se charge de récolter les données au cœur même du fonctionnement de l’IoT. Ces données relèvent en général de grandeurs physiques liées aux environnements d’utilisation : lumière, température, humidité, son, présence, position, émissions chimiques, repérage des flux, etc.
D’un point de vue technique, le capteur se définit comme un calculateur. Celui-ci se dote d’une sonde de mesure dédiée à une grandeur physique analogique, c’est-à-dire fidèle à la réalité physique. Cette grandeur doit donc être numérisée pour être transmise. C’est l'œuvre du convertisseur analogique/numérique, le CAN. Les données traitées numériquement sont ensuite analysées par un processeur, ou unité centrale de traitement, ladite UCT.
On différencie ainsi les capteurs communicants des non-communicants. Les premiers ne transmettent pas la grandeur mesurée telle quelle à l'utilisateur. Ils la traduisent en une donnée digitalisée qui devient dès lors compréhensible par les logiciels chargés de les analyser. Ces capteurs communicants utilisent les réseaux LPWAN longue portée, tels que LoRaWAN ou Sigfox.
Les capteurs non-communicants ont quant à eux besoin d’un dispositif tiers pour traiter la donnée et la communiquer. Ils ne récoltent qu’une donnée brute, sans être connectés à aucun réseau. Il faut donc les accompagner d’un module de connectivité.
Comment se procurer un capteur pour objets connectés ?
Le marché de l’Internet des Objets compte une grande diversité de capteurs IoT. Cette multiplicité explique des prix variables, de quelques centimes à des centaines d’euros. C'est donc principalement le projet qui détermine l’achat et le coût du capteur IoT.
En matière d’objet connecté, mieux vaut privilégier l’achat d'un seul capteur IoT qui consomme peu d'énergie. Associer plusieurs capteurs coûte cher et réclame un développement informatique chronophage. Il convient en outre de s’intéresser à certains critères :
- la durée de vie du capteur, qui implique plus ou moins de maintenance et peut impliquer des remplacements qui interrompent l'activité du système IoT ;
- la fréquence de collecte des données ;
- le degré de précision des mesures, lequel influe sur la qualité des composants ;
- le contexte d’utilisation : environnement extérieur ou intérieur, climat, taux d’humidité, utilisation industrielle ou domestique etc.
Notez que les capteurs IoT qui doivent fonctionner dans des environnements complexes se révèlent généralement plus chers. C’est aussi le cas de l'ensemble des capteurs qui comprennent des fonctionnalités GPS. Comme souvent, passer une grosse commande de capteurs dans le cadre d’un déploiement à grande échelle permet néanmoins de réduire le coût d’achat global.
Comment entretenir ses capteurs ?
Côté maintenance, le principal souci des capteurs IoT relève de l’alimentation énergétique. Si certains capteurs se branchent directement aux prises murales, la plupart fonctionnent cependant avec des piles ou des batteries à recharger. Il s’agit soit de piles plates 3V, soit de piles bâtons 1,5V, soit de batteries lithium-ion, bien qu’il existe des exceptions.
Les batteries lithium-ion, les plus courantes, prennent de la place et ont une autonomie de 3 ans en moyenne. Cette durée de vie somme toute assez courte pour les grands projets IoT de long terme, force à optimiser la consommation énergétique de l’ensemble des composants de l'objet IoT. Elle prépare aussi le succès de nouvelles batteries plus durables, comme les batteries lithium-soufre.
Certains capteurs sont faciles à entretenir par l'administrateur réseau, leur maintenance n’est donc pas problématique. D’autres s'installent en environnements dits “hostiles”. Pour ces derniers, un article d’Industrie & Techno sur l’autonomie énergétique des objets connectés rappelle que les capteurs IoT peuvent profiter du principe de “moisson énergétique”. Il s’agit d’utiliser les ressources énergétiques disponibles naturellement dans l’environnement pour se passer de batterie. Certains capteurs s’auto-alimentent ainsi grâce à des panneaux solaires. On distingue ainsi des mécanismes :
- photovoltaïques, basés sur l'énergie solaire ;
- thermoélectriques, relatifs aux rapports entre chaleur et électricité ;
- piézoélectriques, c’est-à-dire générés par la pression ;
- cinétique, soit liés au mouvement.
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