Mam kartę rejestratora danych z kartą SIM808 . Ma funkcję Bluetooth 3.0 przez SIM808. Sama płyta implementuje system zarządzania baterią, zdolny do wykonywania pomiarów masy, wilgotności i temperatury, a także może wykrywać przemieszczenia urządzenia. Wszystkie zebrane dane są przesyłane przez połączenie GPRS do zdalnego serwera.
Samo urządzenie można zainstalować w ulach, ale posiadanie karty SIM dla setek uli nie byłoby opłacalne. Będzie to zatem działać tylko jako master , który oprócz funkcji GPRS ma również możliwości rejestrowania danych.
Dlatego planuję wdrożyć płyty podrzędne bez modułów SIM808. Dlatego zamiast SIM808 potrzebna jest prosta bezprzewodowa jednostka komunikacyjna, aby umożliwić lokalną, bezprzewodową komunikację między ulami.
Master wysyła zapytanie do wszystkich urządzeń podrzędnych o ich dane, a następnie przesyła wszystko przez GPRS.
Powinno to wyglądać tak, tylko z setką uli:
Teraz możliwości lokalnej komunikacji bezprzewodowej:
- Bluetooth, jak już powiedziałem, urządzenie główne ma już Bluetooth 3.0. Ale nie jestem do końca pewien, czy Bluetooth to właściwy sposób na wysłanie zapytania do setki urządzeń podrzędnych o 1 kB danych.
- Urządzenie główne ma magistralę I2C, dzięki czemu mogę podłączyć ZigBee lub inny moduł RF zgodny z I2C, który można również dodać do płyt podrzędnych.
Dane do zebrania od niewolników nie przekroczą 1 kB / zapytanie.
Podsumowując, czy mogę pozostać przy Bluetooth, czy powinienem dodać na przykład ZigBee do moich urządzeń, czy są jakieś inne opcje?
Kilka dodatkowych szczegółów:
- zasięg wynosi maksymalnie 30 metrów
- ponieważ urządzenia są zasilane z baterii, dobre byłoby rozwiązanie o niskim zużyciu energii
- mistrz będzie uruchamiał zapytanie co 15 minut
Głównym celem jest sprawienie, aby master mógł efektywnie odpytywać slave, i powinno się to odbywać bez modyfikowania płytki drukowanej master . Dwie możliwości to Bluetooth 3.0, który jest już dostępny dla urządzenia master, lub inne technologie, które mogę podłączyć do płyty głównej za pośrednictwem magistrali I2C wbudowanego MCU. (Nie nalegam na użycie Bluetooth, to był punkt wyjścia, ponieważ miałem już BT 3.0 przez SIM808).
źródło
Odpowiedzi:
Alternatywnie warto rozważyć bezprzewodowy Hart (adresowalny zdalny przetwornik Highway) . Jest to technologia inteligentnej sieci 2,4 GHz (pasmo częstotliwości bez licencji), która wykorzystuje standard 802.15.4. WHart korzysta z technologii rozproszonego widma o bezpośredniej sekwencji i potrzebuje co najmniej trzech głównych komponentów. Mianowicie urządzenia bezprzewodowe, brama i menedżer sieci.
Kliknij na obrazek, aby zobaczyć większą wersję.
Dodatkowo w zależności od sieci można dodać menedżera bezpieczeństwa, karty i terminale ręczne.
Sieć przeciwpyłowa oferuje opcję SOC, a niektóre z nich mają interfejs I2C. W załączniku poniżej znajdują się łącza do niektórych arkuszy danych. Niestety moja wiedza na temat tej technologii jest dość ograniczona, dlatego uzasadniają dalsze badania.
Bibliografia
źródło
Z punktu widzenia zużycia energii, Bluetooth 3.0 nie wydaje się realnym wyborem, biorąc pod uwagę twoje ograniczenia.
Załóżmy, że chcesz przesyłać dane przez 2 sekundy co minutę, a następnie spać przez resztę czasu. Biorąc pod uwagę wymagania dotyczące zasięgu wynoszące 30 metrów, prawdopodobnie będziesz musiał użyć radia Bluetooth klasy 1 :
Wyobrażam sobie, że niższy zasięg wystąpiłby w sytuacjach, w których nie było wyraźnej ścieżki dla transmisji radiowych i być może w trudnych warunkach radiowych. Na zewnątrz wyobrażam sobie, że to mniejszy problem.
Zakładając, że powyższe jest prawdą: będziesz nadawał przez 1/30 godziny, przy około 100 mW podczas fazy transmisji.
Stąd na godzinę zużyjesz około 0,00333 Wh energii. Dla porównania, alkaliczna bateria AA o „długiej żywotności” przechowuje około 2,6 Wh energii . Dlatego bateria wystarcza na około 30 dni z Bluetooth 3.0 , co nie jest naprawdę złe, ale może być znacznie lepsze.
Wszystkie te obliczenia są bardzo przybliżone, ale powinny być na boisku, jeśli założenia są prawidłowe. EE Times sugeruje, że 5% czasu nadawania jest na wysokim poziomie, a moje oszacowanie na 2 sekundy / minutę wynosi około 3,33%.
Bluetooth Low Energy (BLE) może być bardziej opłacalny; ta strona sugeruje moc 10 mW dla zasięgu 77 m, co dałoby żywotność baterii bliżej 1 roku (dokładniej 325 dni!). Wymagałoby to jednak nowego sprzętu, co, oczywiście, jest wadą.
Jak wspomniałem w komentarzu, tego rodzaju konfiguracja wydaje się idealna dla sieci kratowej, co powinno znacznie zmniejszyć wymagania dotyczące zasięgu, ponieważ nie będziesz musiał przesyłać 30 metrów do koncentratora, zaledwie 2 lub 3 metry do następnego ula . W takim przypadku prawdopodobnie możesz uciec ze znacznie mniej wydajnym radiem, co oszczędziłoby żywotność baterii.
Warto rozważyć jeden z protokołów Mesh, takich jak ZigBee lub nowy protokół BLE Mesh , które dobrze pasują do Twojego przypadku użycia.
źródło
Mam dokumentację niektórych aspektów niskiego poboru mocy BLE w odpowiedzi na jaka jest różnica między Bluetooth Low Energy a Bluetooth BR / EDR w trybie parkowania? . Oto sugestia.
Wygląda na to, że SIM808 ma interfejs szeregowy. Sugeruję więc zintegrowanie modułu SIM808 z modułem BLE Dual Mode Class 1, takim jak KC-5170 . Myślę, że możesz też użyć jednego trybu BLE.
Interfejs szeregowy SIM808
KC5170 Interfejs szeregowy
Skonfiguruj powyżej to urządzenie nadrzędne z urządzeniami jednomodowymi BLE klasy 1 jako urządzeniami podrzędnymi.
Sugeruję użycie pojedynczego modułu BLE klasy 1, takiego jak BR-LE4.0-S2A . Wierzę, że nieograniczona liczba niewolników może być podłączona do mistrza (wymaga konformacji)
Poniżej znajduje się uproszczony schemat blokowy trybu podwójnego i pojedynczego BLE.
Wykres zużycia energii BLE
Sugeruję przeczytanie referencji w celu uzyskania dodatkowych informacji.
Aktualizacja (22.01.2017) : Opierając się na dostarczonych informacjach, nie jestem pewien, czy dostępne GPIO, bitowe SPI mogą być kolejną opcją połączenia z modułem BLE opartym na SPI. Podstawowy samouczek walenia w I2C jest dołączony w celach informacyjnych.
Inną opcją jest użycie BLE SOC, takiego jak TI CC2640 , który obsługuje I2C. Kompromisem jest to, że urządzenie jest urządzeniem klasy 2.
Kliknij na obrazek, aby zobaczyć większą wersję.
Bibliografia
źródło