Tengo una placa de registro de datos con un SIM808 . Tiene capacidad Bluetooth 3.0 por el SIM808. La propia placa implementa un sistema de gestión de la batería, capaz de realizar mediciones de peso, humedad y temperatura, y también puede detectar desplazamientos del dispositivo. Todos los datos recopilados se transfieren mediante conexión GPRS a un servidor remoto.
El dispositivo en sí puede instalarse en colmenas, pero no sería rentable tener una tarjeta SIM para cientos de colmenas. Por lo tanto, esto solo actuará como maestro , que también tiene capacidades de registro de datos además de la capacidad GPRS.
Por lo tanto, planeo implementar placas esclavas sin los módulos SIM808. Entonces, en lugar del SIM808, se necesita una unidad de comunicación inalámbrica simple para permitir la comunicación inalámbrica local entre las colmenas.
El maestro consultaría a todos los esclavos por sus datos, y luego transferiría todo a través de GPRS.
Debería verse así, solo con cien colmenas:
Ahora las posibilidades de comunicación inalámbrica local:
- Bluetooth, como dije, el dispositivo maestro ya tiene Bluetooth 3.0. Pero no estoy completamente seguro de que Bluetooth sea la forma correcta de consultar a cien esclavos por 1 kB de datos.
- El dispositivo maestro tiene un bus I2C, por lo que puedo conectar ZigBee compatible con I2C u otro módulo de RF que también podría agregarse a las placas esclavas.
Los datos recopilables de los esclavos no superarán 1 kB / consulta.
Entonces, en general, ¿puedo permanecer en Bluetooth o debo agregar ZigBee, por ejemplo, a mis dispositivos o hay alguna otra opción?
Algunos detalles más:
- el alcance es máximo 30 metros
- También como los dispositivos funcionan con baterías, una solución con bajo consumo de energía sería buena
- el maestro ejecutaría una consulta cada 15 minutos
El objetivo principal es hacer que el maestro pueda consultar a los esclavos de manera eficiente, y esto debe hacerse sin modificar la PCB del maestro . Las dos posibilidades son Bluetooth 3.0, que ya está disponible para el maestro, u otras tecnologías que puedo conectar a la placa maestra a través del bus I2C de la MCU integrada. (No insisto en usar Bluetooth, fue el punto de partida porque ya tenía un BT 3.0 con el SIM808).
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Respuestas:
Alternativamente, podría valer la pena considerar Hart inalámbrico (transductor remoto direccionable de carretera) . Esta es una tecnología de red de malla inteligente de 2,4 GHz (banda de frecuencia libre de licencia) que utiliza el estándar 802.15.4. WHart utiliza tecnología de espectro expandido de secuencia directa y necesita al menos tres componentes principales. A saber, dispositivos inalámbricos, puerta de enlace y administrador de red.
Haga clic en la imagen para una versión más grande de la imagen.
Además, dependiendo de la red, se pueden agregar administradores de seguridad, adaptadores y terminales portátiles.
Dust network ofrece una opción de SOC y algunos de ellos tienen interfaz I2C. Adjunte a continuación hay enlaces a algunas de las hojas de datos. Lamentablemente, mi conocimiento sobre esta tecnología es bastante limitado, por lo que se necesita más investigación.
Referencias
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Desde la perspectiva del uso de energía, Bluetooth 3.0 no parece una opción viable, dadas sus limitaciones.
Supongamos que desea transmitir datos durante 2 segundos cada minuto y luego dormir el resto del tiempo. Teniendo en cuenta sus requisitos de alcance de 30 metros, es probable que necesite usar una Radio Bluetooth de Clase 1 :
Me imagino que el rango más bajo ocurriría en situaciones donde no había un camino claro para las transmisiones de radio, y tal vez en entornos de radio desafiantes. Afuera, me imagino que esto es un problema menor.
Entonces, suponiendo que lo anterior es cierto: transmitirá durante 1/30 de una hora, a aproximadamente 100 mW durante la fase de transmisión.
Por lo tanto, por hora, consumirá aproximadamente 0.00333 Wh de energía. A modo de comparación, una batería alcalina AA de "larga duración" almacena alrededor de 2,6 Wh de energía . Por lo tanto, su batería duraría unos 30 días con Bluetooth 3.0 , lo cual no es realmente malo, pero podría ser mucho mejor.
Todos estos cálculos son muy aproximados, pero deberían estar en el estadio si los supuestos son correctos. EE Times sugiere que el 5% del tiempo de transmisión está en el extremo superior, y mi estimación de 2 segundos / minuto es aproximadamente del 3.33%.
Bluetooth Low Energy (BLE) podría ser más viable; Esta página sugiere una potencia de 10 mW para un alcance de 77 m, lo que daría una vida útil de la batería más cercana a 1 año (¡325 días, más precisamente!). Sin embargo, esto requeriría nuevo hardware, lo cual es, sin duda, una desventaja.
Como mencioné en un comentario, este tipo de configuración parece perfecta para una red de malla, y eso debería reducir significativamente los requisitos de su alcance, ya que no tendrá que transmitir 30 metros al concentrador, solo 2 o 3 metros a la próxima colmena. . En ese caso, probablemente podría salirse con la suya con una radio mucho menos potente, lo que ahorraría la vida útil de la batería.
Puede valer la pena considerar uno de los protocolos de malla como ZigBee o el nuevo protocolo BLE Mesh , que ambos se adaptarían bien a su caso de uso.
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He documentado algunos aspectos de los aspectos de baja potencia BLE como respuesta a ¿Cuál es la diferencia entre Bluetooth Low Energy y Bluetooth BR / EDR en modo Park? . Aquí hay una sugerencia.
Parece que un SIM808 tiene una interfaz en serie. Por lo tanto, sugiero integrar el módulo SIM808 con un modo dual de clase 1 BLE como KC-5170 . Creo que también podrías usar un solo modo BLE.
Interfaz serial SIM808
Interfaz serie KC5170
Configure arriba es un dispositivo maestro, con dispositivos de modo único BLE Clase 1 como dispositivos esclavos.
Sugiero usar un módulo BLE Class 1 Single como el BR-LE4.0-S2A . Creo que se puede conectar una cantidad ilimitada de esclavos al maestro (necesita conformación)
También a continuación se muestra un diagrama de bloques simplificado del modo dual y único BLE.
Gráfico de consumo de energía BLE
Sugiero leer referencias para detalles adicionales.
Actualización (22/01/2017) : la base de la información proporcionada no está muy seguro de los GPIO disponibles, el golpeteo de bits SPI podría ser otra opción para conectarse al módulo BLE basado en SPI. Se adjunta un tutorial de big banging base I2C para su referencia.
Otra opción es usar BLE SOC como TI CC2640 , que admite I2C. El compromiso es que el dispositivo es un dispositivo de clase 2.
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Referencias
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