Los sensores acústicos de IoT para exteriores se utilizan cada vez más para recopilar tendencias de ruido a largo plazo en los alrededores de parques industriales, instalaciones fabriles y otras áreas grandes al aire libre. A diferencia de los dispositivos de grabación de audio a corto plazo, estos sensores pueden permanecer instalados durante meses o años, recopilando datos acústicos bajo condiciones cambiantes de temperatura, humedad y entorno.
Para este tipo de aplicación, la estabilidad del micrófono puede ser tan importante como la sensibilidad nominal. Una cápsula de micrófono que varíe significativamente con la temperatura o que sufra desviaciones a lo largo de períodos prolongados puede introducir variaciones en los datos recopilados que no tengan relación con el entorno acústico real.
La estabilidad de la temperatura es fundamental para los sensores acústicos de exterior
Los nodos de monitoreo al aire libre pueden experimentar cambios significativos de temperatura entre el día y la noche, así como diferencias de temperatura estacionales. Estos cambios pueden afectar la sensibilidad y las características eléctricas de la cápsula del micrófono.
En un sistema diseñado para monitorear las tendencias del ruido a lo largo del tiempo, reducir al mínimo la variación de la sensibilidad causada por la temperatura ayuda a mantener datos acústicos más consistentes.
Esto es particularmente importante cuando el sistema de monitoreo compara mediciones recopiladas en diferentes momentos. Lo ideal es que un cambio en la señal del sensor refleje un cambio en el entorno acústico y no simplemente un cambio en la temperatura ambiente.
Una respuesta de 20 Hz a 8 kHz para las tendencias del ruido ambiental
El ruido ambiental e industrial puede contener energía acústica en un rango de frecuencias relativamente amplio. Para aplicaciones de monitoreo de IoT al aire libre, una respuesta del micrófono que cubra aproximadamente De 20 Hz a 8 kHz ofrece un rango práctico para capturar la información acústica que requieren muchos sistemas de monitoreo de tendencias de ruido.
El objetivo no es necesariamente reproducir audio para escucharlo. Más bien, el micrófono debe ofrecer una respuesta predecible dentro del rango de frecuencias que utiliza el sistema de medición y procesamiento de señales del sensor.
Para el desarrollo de productos OEM, los requisitos reales de respuesta en frecuencia deben determinarse junto con el algoritmo de monitoreo, la caja acústica y las condiciones de medición previstas.
Estabilidad a largo plazo para la recopilación continua de datos
El monitoreo acústico al aire libre suele ser una aplicación de medición continua. Una vez instalado, un nodo de IoT puede recopilar datos durante largos períodos con un mantenimiento mínimo.
En estas condiciones, la estabilidad a largo plazo del micrófono se convierte en un factor importante a nivel de los componentes. Unas características estables de carga del electreto pueden ayudar a mantener una sensibilidad constante, lo que reduce los cambios innecesarios en la señal de salida del sensor a lo largo de su vida útil.
Esto también es importante cuando se implementan varios nodos de monitoreo en el mismo sitio. Unas características consistentes de los micrófonos facilitan que el sistema compare los datos recopilados en diferentes ubicaciones.
Protección contra las condiciones climáticas exteriores
A diferencia de los micrófonos que se utilizan en ambientes controlados, los sensores acústicos para exteriores deben soportar el polvo, la humedad, la condensación y las condiciones climáticas cambiantes.
Una protección básica contra el polvo y la humedad a nivel del micrófono puede mejorar la idoneidad de la cápsula para su integración en sensores al aire libre. Sin embargo, la protección del micrófono no debe considerarse por separado del diseño general de la carcasa.
La abertura acústica, la membrana protectora, la estructura de la carcasa, el diseño de la placa de circuito impreso y la posición de instalación pueden afectar el desempeño ambiental final del sensor.
Bajo consumo para el monitoreo distribuido del IoT
Los sistemas de monitoreo de ruido en exteriores pueden estar compuestos por múltiples nodos sensores distribuidos. Dependiendo de la instalación, estos nodos pueden funcionar con alimentación por cable, baterías o sistemas de energía asistidos por energía solar.
Por lo tanto, un bajo consumo de energía del micrófono resulta útil al diseñar equipos de detección del IoT compactos y que operan de manera continua. Reducir el consumo de energía de los componentes individuales puede contribuir a la eficiencia energética general del nodo de monitoreo.
Aplicaciones típicas
Las cápsulas ECM con baja deriva a bajas temperaturas pueden considerarse para aplicaciones de detección acústica al aire libre, tales como:
- Monitoreo de las tendencias de ruido en los alrededores de los parques industriales
- Recolección de datos acústicos a largo plazo en plantas de producción
- Nodos distribuidos de monitoreo de ruido mediante el Internet de las cosas (IoT)
- Monitoreo acústico del perímetro de un sitio industrial
- Equipos para exteriores y monitoreo del sonido ambiental
Estas aplicaciones suelen centrarse en recopilar y comparar tendencias acústicas a lo largo del tiempo, en lugar de utilizar el micrófono como un componente convencional de grabación de audio.
Lo que los fabricantes de equipos originales deben tener en cuenta al seleccionar un ECM
En el caso de un sensor acústico de IoT para uso al aire libre, la selección del micrófono debe basarse en el entorno operativo completo y no únicamente en la sensibilidad nominal.
Entre los parámetros importantes pueden figurar:
- Respuesta de frecuencia de aproximadamente 20 Hz a 8 kHz
- Desviación de temperatura de baja sensibilidad
- Carga de electreto estable durante un funcionamiento a largo plazo
- Sensibilidad constante entre lotes de producción
- Resistencia al polvo y a la humedad adecuada para la carcasa
- Bajo consumo de energía
Las especificaciones finales del micrófono también deben evaluarse junto con la estructura acústica del sensor, el entorno de instalación, el circuito de acondicionamiento de la señal y el método de calibración.
ECMIC para proyectos de IoT acústico al aire libre
ECMIC suministra cápsulas de micrófonos de condensador electret para aplicaciones OEM y ODM. Para proyectos de monitoreo acústico al aire libre, las especificaciones de los micrófonos pueden diseñarse en función de la respuesta de frecuencia requerida, las características de temperatura, la estabilidad de la sensibilidad, las condiciones ambientales y la configuración eléctrica.
En proyectos relacionados con parques industriales, monitoreo de plantas de producción o sensores acústicos distribuidos de IoT, el micrófono debe considerarse parte del sistema de medición y no simplemente un componente de audio estándar.
Si está desarrollando un sensor acústico de IoT para uso al aire libre y necesita una cápsula de micrófono con un rendimiento estable a bajas temperaturas, póngase en contacto con ECMIC y indíquele su rango de frecuencias objetivo, el entorno operativo, los requisitos de sensibilidad y los detalles de la aplicación.
