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紧凑、超低功耗、结合尖端感知技术的IoT传感器平台可开箱即用


作者:    时间:2019/5/29 18:13:13  来源:   

传感器是物联网(IoT)的关键构建块,促成IoT的各种应用,包括可穿戴设备、移动医疗、工业自动化、智能家居、智能楼宇等。对于不断激增的IoT节点,优化功耗至关重要。安森美半导体的完整低功耗传感器方案有助于加快IoT的设计开发,包括RSL10传感器开发套件和RSL10太阳能电池多传感器平台,结合尖端智能传感器技术及行业最低功耗的蓝牙低功耗,并具备所需的所有固件、软件以及移动和与云相关的功能,开箱即用,实现具有持久电池使用寿命甚至完全由太阳能供电的免电池的IoT应用。

 

RSL10传感器开发套件:适用于功耗优化的IoT应用

RSL10传感器开发套件基于高度集成的RSL10系统级封装(RSL10 SIP),含全系列低功耗配置传感器,包括环境、惯性和环境光传感器。

图1:RSL10传感器开发套件高度集成多传感器和蓝牙低功耗无线电

 

其中,RSL10是行业最低功耗的蓝牙5、多协议无线电系统单芯片(SoC),支持蓝牙低功耗和多个2.4 GHz专有协议,提供先进的无线功能,实现行业最低功耗(深度睡眠模式为62.5 nW,接收模式为7 mW),获行业最高的EEMBC® ULPMark™评分(1090 ULPMark CP @ 3 V; 1260 @ 2.1 V),超微型,电源电压范围1.1至3.3 V,采用精密的双核架构,集成AES128加密特性以保护数据安全,支持线上固件更新(FOTA)。RSL10 SIP则把完整的天线方案、电源管理、时钟晶振单元以及其他无源器件集成到一个6 x 8 x 1.46 mm的微型封装中,无需额外RF设计,即插即用,易于设计导入到任何智能无线互联应用中,且通过了美国、欧洲、日本等多国认证体系。


环境传感器BME680帮助监测和记录气体、压力、湿度、温度等环境条件,该方案可以设置在超过临界值时触发警报,在确定资产的状态时具有非常重要的价值,如资产或包裹所经历的冲击、温度和湿度等。高精度运动检测智能传感器BHI160中的三轴加速度计和内置的活动识别可以用来检测工人安全如跌倒或长时间的不活动。低功耗、低噪声3轴数字地磁传感器BMM150用于定位服务和增强实境等应用。环境光传感器NOA1305提供类似于人眼的反应。

 

此外,RSL10传感器开发套件还含1个超低噪声数字麦克风INMP522、64kB 近场通信(NFC) EEPROM  N24RF64、 1个用户可编程RGB LED APTF1616和3个可编程按钮开关。

 

为进一步简化和加快开发,安森美半导体的RSL10传感器开发套件还含软件开发环境、可连接到云的移动应用程序RSL10 Sense and Control,使传感器数据能发布到云,和订阅来自云的执行器数据。所有示例代码和相关文档都打包并作为CMSIS包提供。该App支持大多数流行的云提供商。除App中提供的默认代理外,用户还可以添加和配置自定义代理。 该App提供的另一个重要功能是用户能够保存他们自定义的传感器和执行器。这些保存的配置可以编辑、导出并与其他用户共享。

 

RSL10太阳能电池多传感器平台:实现免电池、免维护的IoT

随着IoT的的快速增长,制造商正在积极研究替代能源为其设计供电,以减小能源需求的缺口和减少环境影响,降低制造和维护成本。IoT传感器不仅要测量温度、湿度、污染、光照水平等值,还要能够用有限的电源与其系统主机进行通信(通常是无线通信)。由于IoT传感器应用越来越多,占空比低,足以支持间歇通信,能通过采集可再生能源获取工作所需的能量。那些不需要更长工作时间的应用不受光照条件的影响,基于电容器的方案可能是一种高性价比的方案。储能电容器暂时累积来自太阳能采集设备的能量,直到足以进行测量和传输结果。

安森美半导体的RSL10太阳能电池多传感器平台采用连续太阳能采集经由蓝牙低功耗收集和传输数据,使免电池IoT成为现实,并具备小外形、低成本的优势,应用于气候控制、入侵检测、资产跟踪、智能家居、楼宇自动化、移动健康等IoT应用。

 

该平台结合RSL10 SIP、太阳能电池和许多低功耗传感器,包括BME280多功能一体环境传感器(压力、温度、湿度)、BMA400超低功耗3轴加速度计和NCT203宽温度范围(-40至125 ℃)温度传感器,使开发人员和制造商可创建完整的IoT节点,完全由可再生能源或从传感器周围采集的能量供电。

 

RSL10太阳能电池多传感器板(RSL10-SOLARSENS-GEVK)还具有1个超低成本、低高度的47 µF储能电容器、1个编程和调试接口和1个ZIF接口以连接太阳能电池。

 

由于该方案从低电流源采集能量,所以在工作和采集能量时整个系统的漏电流小很重要。为此,选用了一些智能器件,包括板载的超低静态电流低压降稳压器(LDO)  NCP170。

图2:RSL10太阳能电池多传感器板RSL10-SOLARSENS-GEVK

 

该平台也配有所有设计文件,包括Gerber、电路图和物料单(BOM),和可自定义源代码作为CMSIS软件包的一部分,以简化和加快构建、测试及部署。

 

总结

RSL10传感器开发套件结合功耗优化的无线和传感器技术,为设计人员提供一个外形紧凑、高能效的、开箱即用的方案,以快速构建低功耗的IoT应用,并为启用超低功耗蓝牙的智能传感器设计设立标准。RSL10太阳能电池多传感器板实现仅由太阳能供电的低成本、小外形传感器节点,特点包括持续的传感器监测和数据传输到云网关,解决能源挑战。

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