IoT ( Internet of Things )
VIDYA ACADEMY
Token Ring :-
Tokening is a data link for a local area network (LAN) in which all devices are connected in a ring or star topology and past one or more token from host to host. A token is a frame of data transmitted between network points.
The physical design of IoT :-
IoT का Physical design IoT और IoT Protocal में things को refer करता है। IoT में things को node device कहते हैं जो sensing, actuating और monitoring, capability इसको perform करते ।
IoT protocol इंटरनेट पर things और cloud based server में दोनों के बीच communication established करता है।
Things in IoT :-
IoT में devices को wired और wireless दोनों तरह से interface कर सकते हैं। जो sensor, connectivity, memory, और storage और audio, video interface करते हैं।
IoT device sensor और data को किसी दूसरी device या cloud based server से data collect करता है इस तरह के cloud server को IoT platform के रूप में जाना जाता है।
Things in IoT :-
IoT में devices को wired और wireless दोनों तरह से interface कर सकते हैं। जो sensor, connectivity, memory, और storage और audio, video interface करते हैं।
IoT device sensor और data को किसी दूसरी device या cloud based server से data collect करता है इस तरह के cloud server को IoT platform के रूप में जाना जाता है।
(i) Network access / Link Layer :-
Eithernet :-
|
wifi ↓ WLAN 802.11 |
Wimax ↓ 802.15.4 |
LRWPAN ↓ 816.16 |
Cellular network ↓ 2G,3G,4G,5G 802.16 |
|
LR - Low Rate LTE - Logn Term Evolution VOLTE - Voice Over LTE |
2G - GSM 3G - H+ 4G - LTE/VOLTE 5G - VOLTE |
3G - HSPA :- High Speed Packet Access
2G - GSM :- Global System for Mobile
2G - CDMA :- Code Division Multiple Access
3G - UMTS :- Universal Mobile Telecommunication System
-:- NETWORK -:-
IPV6 - Low Power Wireless Personal are Network
IPV4 - IETF (International Engineering Task Force) 6LowPAN
TCP - Vint Sirf
Note :- IETF ने TCP को Define करने के लिए RFC- 793 Documentation दिया है।
Stateless Protocal :-
It don't require a server to return the information of a session or the status of every communication porter in multiple requests a few example of Stateless Protocal are domain name system (DNS) user Datagramm Protocall (UDP),Hyper Text Trancefer Protocal(HTTP) etc.
Statefull Protocal :-
A statefull protocal is a type odf network protocal in which the sends a server request. In case it dos't get a response. It then resend the intended request a few example of statefull protocal are talnet, file transfer protocal (FTP) etc.
API (Application programming Inrterface):-
API stands for application programming interface. In the contest of APES, the word application refers to any software with a district function. Interface can be thought of as a control of service between tow application. This controtact defines how using requests and response.
IoT में communication API use किये जाते हैं।
CoAP (Constrained Application Software)
MQTT (Message Queuing Telemetry Transport)
XMPP (Extensible Massaging and Presence Protocal)
DDS (Data Distribution service)
Lifi - गामा किरने, X किरने, द्रश्य किरण, अवरक्त किरण, लघु किरण,दीर्घ किरण, Li Senser, Proccesor, Gateway, Application.
WPAN - (Wireless Public Area Network)
| (i) | Eithernet - 80.23 Wifi (WLAN) - 802.11 WiMax - 802.16 LR-WPAN - 802.15.4 2G-3G-4G-5G |
Callular Network 2G - GSM (Low Rate) 3G - H+ HSPA (High-Speed Packet Access) 4G - LTE/Volte (Long Term Evolution) 5G - Volte (Voice Over Long Term Evolution) |
Transport Layer
TCP - Oriented Transfer Control Protocal
UDP - Conection Less
IETF ने TCP को dEFINE करने के लिए RFC 7093 Doc दिया है।
Application Layer Protocal :-
Astateless protocal does't require a server to retain is the information of a session.
API - Application Programming Interface
Application Layer :-
(i) HTTP (Hyper Text Transfer Protocal)
(ii) COAP (Common Offer Acceptance Portal)
(iii) MQTT (Massage Quing Telemetry Transport)
(iV) AMQP (Advanced Message Queuing Protocol)
(V) XM (Extended Module)
DDS :-
DDS is a networking middleware that simplifies complex network programming. It implements a publish subscribe pattern for sending and receiving data, event and commands among the nodes. Nodes that produce information ( publishers ) creat "Topics" ( e.g, Tapmrature, Location, Pressure ) and publish "samples".
Communication Model :-
IoT में मुख्य 4 प्रकार के Communication Model होते हैं।
(i) Request Response Model
(ii) Publish Subscribe Model
(iii) Push & Pull
(iv) Exclusive Pair model
(i) Request Response model:- यह एक Communication Model होता है जिसमें एक Clint, Server को एक Request भेजता है और Server इस Request में Respond करता है, इस Model को Clint-server Model भी कहते है।
इसमें जब भी Server किसी Request को Receive करता है तो वह Request के आधार पर Data को Fetch और Retrieve करता है तथा उसके बाद Response Clint को Send कार देता है। जब भी कोई Clint Browser में किसी Website को Open करने की Request करता है तो Server उस Request के आधार पर उस Website को Open करता है और Clint को Show करता है।
| Clint | Server | |||
| Sends Request to Server | Request ———› Response ‹——— |
Receive request from Clint procces requests, looks up/Fetcher Resources,Prepares Response and sends response to clint | ‹——› | Recorces |
(ii) Publish Subscribe Model :-
यह एक प्रकार का Communiocation Model होता है। जिसमें Publisher, Broker और Consumer सम्मिलित रहते हैं, इसमें publishers Data को Collect करते हैं और इस Data को Publish करते हैं, Broker के द्वारा इस Data को Manage किया जाता है। इस Data को Consumer के द्वारा Subscribe किया जाता है, जब भी Broker को Publisher से कोई डाटा मिलता है तो वह इस Data को Subsribe किये हुए Consumer को बेज देता है।
| Publisher | Broker | |||
| Sends massages to topics | Massage published to topics-1 | Topic-1 Subsribers Cnsumer-1 Consumer-2 |
→ → |
Consumer-1 Consumer-2 |
| Massage Published to topic-2 | Topic-2 Subscribers Consumers-3 |
→ | Consumer-3 |
(iii) Push & Pull Model :-
इस Communication Model में Data Produser's के द्वारा Data को एक Queue में Push किया जाता है, उसके बाद डाटा Collecter's इस Data को Queue में से Collect करता है। Queue एक Buffer की तरह Work करता है जोकि उन परिस्थितियों में Help करता है जब Consumer और Producer के Rate में असमानता हो।
| Publisher | Queue | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Send Massages to Queue | Massage pushed to Queue | Massage Pulled from Queue | Consumer-1 Consumer-2 |
(iv) Exclusive Pair Model :-
Exclusive Pair एक By-Directinal और Fully Duplex Communication Model होता है जो Clint और Server के मध्य एक Persistent Connection का उसे करता है। यह एक Fully Duplex Model होता है। जिसका अर्थ है की इसमें Clint और Server दोनों एक दूसरे को Massage भेज सकते हैं।
| Clint |
Request to setup connection Response accepting the Request Massage from clint to server Massage from server to clint Connection close request Connection close response |
Server |
|---|
-:- Web API -:-
(i) Rest West Communication API (Representational state tansefer) :-
यह Web API Architecture Principal का एक Group होता है जिसका use Web Services और Web API को Creat करने के लिए किया जाता है। Rest में हम Request & Response Model का use करते हैं।
HTTP Packet :-
| HTTP Verb | CRUB |
|---|---|
|
Post Get Put Patch Delete |
Creat Read Update/Replace Update/Modify Delete |
JSON (Javascript Object Notation) :-
The javascript object notation is widely used for intracting with Application Programming interface (APIS) the web. Web API provides media-type Formatlers for both JSON and XML.
WebSocket Based Communication APIS :-
- यह Communication API जो है वह Exclusive Pair Communication Madel को Follow करता है इसलिए यह clint और server के मध्य By-Directional और Full Duplex Communication की Permission डेटा है।
- इसमें प्रत्येक Message को भेजने के लिए नए Connection को Setup करने की जरुरत नहीं पड़ती। इसमें सिर्फ एक बार ही Hadstake Mechanism के द्वारा connection को setup करने की जरुरत पड़ती है।
- Web Socket based communication, Thought की आवश्यकता को बढ़ा डेटा है और communication में होने वाली देरी (Latency) को कम करता है। इस API में Network Trafic भी घटता है।
IoT functional Block :-
एक IoT में बहुत सारे Functional Block होते हैं जो की System को Identify, Sensing, Actuation, Communication और Management की क्षमता प्रदान करते हैं।
| Application | ||||
|---|---|---|---|---|
| Management |
|
Security | ||
| Device | ||||
Three types of LogicaL design.
(i) - IoT Functional Model
(ii) - IoT Communication APIs
(iii) - IoT Communication Model
IoT Application Tools
- Arduino
- Flutler
- Kinoma
- Tessel 2
- M2M Labs Main spring
- Respberry PiOS (ex.Raspbian)
- Node -RED
- Eclips IoT
- SiteWhere
- DeviceHive
- Things bOARD
- Home Assistant
- Open Remote
- Mile Sight Device Hub
- Zetta
Note - An inverter converts DC to AC, a rectifier converts AC to DC. They are usually composed of Switches, Diodes, Transistres or other components that can control the flow of current.
SPI (Serial Peripheral Interface)
API (Application Programming Interface)
-:- Technical specification -:-
|
ATmega328P 5V 7-12v 6-20 14 (of which 6 provide PWM output) 6 40mA (mega Ampear) 50mA 32KB of which 0.5KB used by Bloot Loder 2KB 1KB 16MHz (mega Herts) |
Open Loop :-
TV Remote, Traffic Light, Automatic Washing Machine, Ceeling Fan, Table Fan, Hair Drier, Imorson Rod.
Closed Loop System :-
Air condition tampreture control system speed & presure control system refrizerator, toster, microweb.
Ping :-
Is a basic internet program that allows a user to test & verify if a particuler destination IP address exist and can accept requests was contrived to match the subariner's term for the sound of a returned sonar puls.
Loop Back Address :-
The IP address 127.0.0.1 is called a loop back address. Packets sent to this address never reach the network but are looped through the network interface card only.This can be used for dignostics purpose to verify that the intered path through the TCP/IP Protocal is working.
ARP :-
Is a procedure for mapping a dinamic IP Address to a permanent physical Machine. Address in a local are network (LAN). The physical machine address is also none as a media access control (MAC) Address.
RARP :-
The reverse address resolution protocal (RARP) is an absolute Computer Communication protocal used by a clint computer to request its internet protocal (IPV4) address from a computer network, when all it has avalable is its link layer or hardwere address such as MAC address.
ICMP :-
The internet control massege protocal (ICMP) is a protocal that device with in a network used communication problems with data trancemission.
Q1. What is ESP8266 ?
Ans. Wifi Module
Q2. Monnit temperature sensor is used for what ?
Ans. Accurate Result
Note :- Sensor मुख्य रूप से 2 प्रकार के होते हैं।
(i). Active Sensor :-
यह ऐसे sensor होते हैं जो sensor के द्वारा store की गई physical quality के effect से electrical properteis की check नहीं करता इस तरह के sensor में electrical supply की आवश्यकता नही होती।
यह sensor electronic signal को change करने के लिए किसिस बाहरी श्रोत से energy नहीं लेते।
जैसे - Thermocouple, Solar Plate.
(ii). Passive Sensor :-
यह sensor जो envoirnment के physical verson को बदलने के लिए बाहर से electric energy consume करते हैं। उन्हें Passive sensor कहते हैं।
Ex. Photographic, Thermal, Electric feild senssing, Chemical, Enfrared and seismic.
Temperature Sensor :-
यह एक ऐसे sensor होते हैं जो हार्ट energy की Quantity को mewsure करने के लिए use किये जाते हैं। यह निम्न टाइप के होते हैं- voltage पर depend होते हैं।
Thermocouple Sensor :-
Thermocouple are used in Application that range from home application to prosses, to electric power generation to furnance monitoring and control beverage proccesing to automotive sensors to aircraft engines, to rackets, spacecraft.
PMMC (A Permanent magnet moving call)
Thermister sensor :-
Thermistors are temperature-dependent resistors, changing resistance with changes in temperature. They are very sensitive and react to very small changes in temperature. They are best used when a specific temperature needs to be maintained, and when monitoring temperatures within 50°C of ambient.
Q1. Which of the following it the wireless battery free sensor this menitor electric distribution and switching equipment temperatur?
Ans. RFM3200
Q2. What is DS18B207 ?
Ans. Temperature Sensor
Q3. What is STSC17, LM35 ?
Ans. Tamperature Senor
Q4. Line of sight of wireless sensor tag is.
Ans. 700ft
Thermistor sensor :-
इस प्रकार का Tamperature Sensor का use Human thermometer में किया जाता है। इन Sensor में जब भी Tamperature में कोई Changement होता है तो इस Tamperature परिवर्तन के साथ-साथ Electric Current और Resistence में भी बदलाव होता है। Thermister को Semicondocter Material से एक Resister के साथ बनाया जाता है। यह Semiconducter Material के प्रति संवेदनशील होता है।
Note :- • LM35 Temperature सेंसर है।
• dht11 & dht22 Humidity & Temperature दोनों Measure करता है।
Thermistor का Resistence Temperature के बढ़ने से घटता है तथा तापमान के घटने के साथ बढ़ता है तो जब भी Temperature में कुछ भी change आता है तो Resistence में Change होता है। जिससे Tamperature को Measure किया जाता है।
Registance Temperature Detector :-
यह Temperature Sensor एक शेट Resister के साथ आता है। यह Registance Temperature के साथ-साथ ही बदलता रहता है। RTD का Use बहुत बड़े Temperature Range जो 508oC - 850oC तक है। अगर शंट Register Thinfilm हो तो इसकी Range 500 oC - 5000oC तथा Wired Wound Register के लिए यह Range 2000oC - 8500oC तक होती है।
Thermometer :-
इस प्रकार के Temperature Sensor का use किसी Glass, Solid या फिर Lequids के Temperature को Measure किया जाता है। इन Sensors में alcohol को Tube में भरा जाता है। इन alcohol का आयतन तापमान बदलने के साथ-साथ बदलता रहता है और इसकी Value Temperature के सीधे समानुपाती होता है।
IR Temperature sensor :-
यह एक electric तथा non-contacting प्रकार के Tamperature sensor होते है इन Sensors की अपनी कुछ विशेषतायें होती हैं। जैसे यह infrared radiation को emit करता है बाजार में 2 प्रकार के sensor होते है simple IR Sensor Type तथा Quantum IR Sensor Type यह radiation को emit करके किसी surface के Temperature को measure कर लेता हैं। यह cost पर Depend होते हैं।
Semiconductor Based Temperature Sensor :-
यह Sensor Reverse Bios पर Work करता है तथा Leakage Current Low होती है। ये silicon के एक पतले Wafer के बनाये जाते हैं। ये बहुत Compact छोटे आकर के Linear Output देने वाले तथा इनकी Temperature को Measure की Range Bahut छोटी होती है। ये बहुत सस्ते और कम Accurate होते हैं।
Proximity Sensor :-
Proximity Sensor की सहायता से Pass की वस्तुओं को Sense करने में आसानी रहती है।
Type of Proximity Sensors :-
- Inductive Proximity Sensor
Example- Lift (Elevator) इसका Example है। लिफ्ट में Floor Position को Deduct करने के लिए Inductive Proximity Sensor का use किया जाता है। - Capacitive Proximity Sensor
- Ultrasonic Proximity Sensor
- Magnetic Proximity Sensor
- Optical Proximity Sensor
- Photoelectric Proximity Sensor
Tamperature Sensor के भाग :-
Pressure Sensor :-
Pressure Sensor को Pressure Transducer/Transmitter या Piezometer के नाम से भी जानते हैं। Pressure Sensor हवा, गैस, Lequid और पानी के दबाव का पता लगाकर Controller को Electrical signal प्रदान करता है। Pressure Sensors अनेकों system में प्रयोग किया जाता है।
जैसे - Preumatic, Hydraulic, Vaccume System etc.
Note- MQ135 एक गैस Sensor है जो Benezen, Vipars, Hazardous, Gases को Detect करता है। इसका use Air Quality Monitoring में किया जाता है जो एक Semiconductor है। इसकी रेंज 10-1000 PPM (Parts Per Million) तक होती है।
Gas Sensor :-
Gas Sensor एक ऐसा रासायनिक पदार्थ है। जिसका use Air Quality Measure करने के लिए use करते हैं और साथ ही विस्फोटक गैसों का भी पता लगाने के लिए use किया जाता है। इस तरह के sensor रासायनिक प्रयोगशाला, Research, Industrial, paint, Plastic, Rubber, Medicine और Petro रसायन जैसे उद्धोगों में use किया जाता है।
Note- The MQ-135 Gas Sensor can detect gases like ammonia (NH3), Sulfer (s), Benzene(c6H6), CO2, and other harmful gases and smoke.
Smoke Sensor :-
Smoke sensor एक ऐसी Device है जो छुये (Air bone particular और Glases) का Mixture होता है।
Note- A smoke detector is an electronic fire protection device that automatically sense the presence of smoke as a key indication, of fire and sends a warning to building occupants.
Smoke Sensor दो प्रकार के होते हैं-
(i).Optical Smoke Sensor (Photoelectric):-
यह Sensor छुये की उपस्थिति का पता लगाने के लिए Optical Light का use करता है।
(ii).Ionozation Smoke Sensor:-
ऐसे Smoke Sensor Ionozation के सिद्धांत पर कम करते हैं। जो एक Triger Alarm के कारन अणुओं का पता लगते हैं।
Accelerometer Sensor:-
यह एक ऐसे Electromachenical Device होते हैं जो Acceleration Force को measure करता है।
It is not a cordinate Acceleration. Accelerometer sensors are used in many ways, such as in many electronic device, Smartphones, and wearable devices etc.
Accelerometer sensor तीन प्रकार के होते हैं-
(i).Half Effect Accelerometer:-
यह Accelerometer को measure करने के लिए Holl Mathod का use करता है। यह उनके चारो ओर का एक Magnetic feild में होने वाले Changes के कारण वोल्टेज की भिन्नता को measure करता है।
(ii).Capicitive Accelerometer:-
यह Sensor दो समतल सतह के बीच की दूरी को measure करके उनके वोल्टेज को sense करता है।
(iii).Piezoelectric Accelerometer:-
यह Sensing Mathod पर कार्य करता है। जिसका उपयोग Vibrate और Pressure को measure करने के लिए किया जाता Arduino में ADXL3XX, ADXL322, ADXL330 जैस sensor use करते हैं।
Gyroscope Sensor:-
इसका उपयोग मोबाइल फ़ोन में Game खेलने के लिए किया जाता है। जब हम Racing Game खेलते हैं और Racing कार को दायें बाएं मोड़ने के लिए मोबाइल फ़ोन को भी दायें बाएं घुमाते हैं,तब ऐसा इसी sensor की वजह से होता है। Accelerometer मोबाइल की Screen को Portrait या Landscape करने के लिए इसका उपयोग किया जाता है।
Gyroscope चार प्रकार के होते हैं-
(i).Rotary Gyroscope:-
The Rotary Gyroscope is a spining wheel or disk mounted on axis that allows it to rotate freely in multiple Direction. The core Principle behind its operation is the conservation of angular momentum, which is a fundamental concept in classical machanics.
(ii).Vibrating Structure Gyroscope:-
A vibrating structure Gyroscope defined by the IEEE as a Copriolis Vibratory Gyroscope (CVG) is a gyroscope that uses a vibrating stucture to determine the rate of rotation,A vibrating structure gyroscope functions much like the holders of flies (Insects in the order Diptera).
(iii).Optical Gyroscope:-
Optical Gyroscope with virtually no moving parts are used in commercial jetliners, Booster Rocket and Orbiting Satellites. Such device are based on the Sagnac Effect, first demonstrated by french Scientist Georges Sagnac in 1973. In Sagnac's demonstration a beam of light was split.
(iv).MEMS Gyroscope:-
Micro-Electro-Machanical System (MEMS) gyroscope are motion sensors that detect and measure the angular motion of an object.
इसका उपयोग Robotics and Automation System में किया जाता है। यह एक Gravity Principle में based है।
Expensiv vibrationg structure gyroscope manufactured with MEMS technology are widely used in smartphones, Gaming Devices, Camera's and many other Applications.
Humidity Sensor:-
Humidity sensor एक ऐसा sensor है जो वातावरण में जलवाष्प को measure करने के लिए इसका उपयोग किया जाता है। इसे Relative humidity भी कहते हैं। ये Humidity के साथ-साथ temperature भी measure करते हैं। humidity measure करने वाले यन्त्र को Hygrometerकहते हैं।
| DHT11 | DHT22 |
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