Sensori separati e All-In-One (AIO)? Una guida pratica alla scelta
Quando si tratta di progettare una stazione meteorologica o un sistema di monitoraggio ambientale, una delle decisioni da prendere riguarda il tipo di sensori da utilizzare: meglio optare per una soluzione con sensori separati o per una soluzione All-In-One (AIO)?
Questo approfondimento tecnico analizza i vantaggi e gli svantaggi di entrambe le soluzioni ed i fattori da considerare per aiutare a guidare il processo di selezione.
Due approcci, due filosofie
La scelta dipende da diversi fattori: precisione desiderata, tipo di applicazione, consumo energetico, requisiti di manutenzione, possibilità di aggiornamento del sistema, e molto altro.
Sensori separati: ogni parametro meteorologico viene rilevato da un sensore dedicato.
Sensori AIO: un unico sensore integra più elementi sensibili, rilevando diverse variabili con una singola unità.
Quali variabili vengono monitorate?
Le sette grandezze meteorologiche solitamente incluse in una tipica stazione sono le seguenti:
- Temperatura dell’aria;
- Umidità relativa;
- Velocità del vento;
- Direzione del vento;
- Pressione atmosferica;
- Radiazione solare;
- Pioggia.
Sensori separati: precisione e flessibilità
Sensore di temperatura dell’aria e di UR
Sensore di velocità del vento
Sensore di direzione del vento
Sensore di pressione
Sensore di radiazione solare
Sensore di pioggia
I sensori singoli sono dispositivi progettati per rilevare una o due variabili meteorologiche alla volta. Sono ideali quando l’obiettivo è ottenere dati precisi e conformi agli standard internazionali (tipicamente i requisiti espressi dal WMO – World Meteorological Organization).
Vantaggi principali dei sensori singoli
- Sostituzione flessibile: in caso di guasto, i singoli sensori possono essere sostituiti o riparati senza compromettere l’intero sistema;
- Prestazioni ottimizzate: ogni sensore può essere selezionato in modo indipendente, consentendo la tecnologia più adatta allo scopo per ogni parametro; oltre al fatto che per stazioni dove solo alcuni parametri sono richiesti, la scelta di sensori AIO potrebbe essere sovra-dimensionata;
- Posizionamento ottimale: i singoli sensori possono essere installati alle altezze consigliate dalle linee guida WMO (ad esempio, i sensori del vento a 10 m, i pluviometri a 1 m, i sensori di temperatura e umidità a 2 m);
- Opzioni di uscita versatili: supportano segnali analogici e digitali, facilitando l’integrazione con una ampia gamma di sistemi di acquisizione dati;
- Efficienza energetica: consumano meno energia rispetto ai sensori AIO, rendendoli più adatti alle applicazioni off-grid.
Fattori da considerare per i sensori singoli
- Installazione più complessa: serve una struttura più robusta e un cablaggio più articolato;
- Maggiore ingombro: richiedono staffe, bracci, cavi e cablaggi, rendendo l’installazione più ingombrante e pesante;
- Sfide logistiche: trasporto, spedizione e installazione sono più impegnativi;
- Richiesta data logger con un maggiore numero di canali d’ingresso: servono dispositivi con più canali d’ingresso compatibili con le uscite dei diversi sensori.
Sensori All-In-One: praticità e compattezza
I sensori AIO integrano più elementi sensibili in un’unica unità compatta, rilevando simultaneamente diversi parametri nel punto dove essi sono installati. Sono la scelta ideale quando semplicità e rapidità di messa in opera sono una priorità.
Vantaggi principali dei sensori AIO
- Facilità di installazione: un solo dispositivo da montare e cablare;
- Design compatto e leggero: perfetti per stazioni portatili o temporanee;
- No parti in movimento: i sensori del vento sono ultrasonici, non hanno parti in movimento;
- Costo complessivo inferiore: a parità di numero di grandezze acquisite, solitamente i sensori AIO sono più economici rispetto all’acquisto e installazione di più sensori separati;
- Ideali per applicazioni mobili: ottimi per stazioni rilocabili.
- Unica uscita dati: spesso i sensori AIO hanno un’uscita digitale (RS485 Modbus o similari) e sono campionabili dai più comuni sistemi di acquisizione, utilizzando un solo ingresso.
Fattori da considerare per i sensori AIO
- Maggiore manutenzione: essendo equipaggiati con sensore ad ultrasuoni per la misura del vento, richiedono una pulizia regolare per mantenere l’accuratezza della misura;
- Minore flessibilità e precisione: non è possibile ottimizzare i singoli trasduttori per ottenere la migliore selezione della tecnologia di misura e precisione;
- Dipendenza dal sistema: se un singolo componente si guasta o necessita di calibrazione, è necessario rimuovere l’intero sensore, interrompendo così la raccolta dei dati;
- Consumo di energia più elevato: meno adatti a luoghi remoti o non collegati alla rete elettrica;
- Non conformità agli standard WMO per la posizione: le linee guida WMO raccomandano di installare sensori diversi ad altezze specifiche, cosa che non è possibile con i sensori AIO;
- Interferenza del riscaldatore nella misurazione della temperatura: in alcuni sensori AIO, il riscaldatore può alterare la rilevazione della temperatura se non adeguatamente schermato.
Confronto diretto: tabella riepilogativa
Caratteristica | Sensori separati | Sensori AIO |
Capacità di sostituzione | 🙂 | |
Prestazioni | 🙂 | |
Posizionamento | 🙂 | |
Flessibilità del tipo di uscita | 🙂 | |
Numero di ingressi del data logger | 🙂 | |
Consumo di energia | 🙂 | |
Dimensioni complessive | 🙂 | |
Complessità di installazione | 🙂 | |
Onere logistico | 🙂 | |
Costo | 🙂 | |
Manutenzione complessiva | 🙂 | |
Effetto del riscaldatore sulla misurazione della temperatura | 🙂 | |
Conformità agli standard WMO | 🙂 | |
Applicazione su stazioni portatili | 🙂 |
Come scegliere il sensore giusto?
1. Requisiti dell’applicazione
Per garantire la massima accuratezza e l’allineamento agli standard internazionali, i sensori separati rappresentano la soluzione più indicata. Al contrario, quando la priorità è la compattezza, leggerezza, semplicità e rapidità di installazione, i sensori AIO (All-In-One) risultano più adatti.
2. Flessibilità nel tempo
I sistemi basati su sensori singoli permettono espansioni e aggiornamenti modulari, sostituendo solo i componenti necessari. I sensori AIO, invece, richiedono la sostituzione dell’intera unità in caso di intervento.
3. Consumo energetico
In contesti off-grid o in situazioni con risorse energetiche limitate, i sensori singoli, quando scelti con uscita diretta dall’elemento sensibile, offrono solitamente un consumo energetico inferiore.
4. Compatibilità con il data logger
Assicurarsi che i sensori singoli selezionati si integrino con gli ingressi dei data logger disponibili, ogni sensore potrebbe avere un’uscita diversa che deve poter essere letta dal data logger selezionato. La maggior parte dei sensori AIO utilizza uscita digitale RS485 con protocollo Modbus, pertanto, è essenziale verificare questa compatibilità con il data logger.
5. Manutenzione e accessibilità
Se l’intervento manutentivo non è frequente o facilmente gestibile, i sensori separati offrono una maggiore affidabilità operativa. I sensori AIO, non avendo parti in movimento, sono però meno soggetti a guasti meccanici.
6. Aspetti logistici
Occorre considerare le dimensioni, il peso e i costi di spedizione dei sensori separati rispetto alle unità AIO.
Conclusioni
La scelta tra sensori singoli e sensori All-In-One (AIO) dipende da diversi fattori, quali, tra gli altri, i requisiti di precisione, la disponibilità di energia e le capacità di manutenzione.
- Sensori separati: offrono flessibilità e precisione e sono ideali per le stazioni meteorologiche che debbano rispettare gli standard WMO e per le applicazioni di ricerca.
- Sensori AIO: rappresentano una soluzione compatta e facile da installare, che li rende adatti alle applicazioni industriali, di viabilità e alle stazioni meteorologiche portatili.
Un’accurata analisi domanda/offerta è essenziale per determinare l’opzione migliore per un determinato progetto.