Fabricación de dispositivos para enviar datos a teléfonos inteligentes: rango de 100 m, ancho de banda de 1 kb/s, bajo consumo de energía

Lo que quiero hacer: Un dispositivo que envíe inmediatamente una notificación si el dispositivo incurre en un momento de alta aceleración. La notificación debe indicar la aceleración. No hay garantía de que haya un El dispositivo debe ser muy pequeño, del tamaño de un centavo y no mucho más grueso. El dispositivo debería durar un año con una batería de reloj estándar (alrededor del 80% del tiempo, el dispositivo no se moverá en absoluto, el dispositivo no enviaría más de 100 veces al día).

Cualidades adicionales: - Esta notificación se enviaría a un teléfono inteligente para mayor comodidad y posibles propósitos de visualización futura. - La notificación sería visible desde una distancia de hasta 100 m del dispositivo (esto podría lograrse a través de una señal inalámbrica).

Lo que pido: Consejos sobre por qué medio se podría enviar esta notificación (Bluetooth, Zigbee, Wifi), y si no se puede enviar a un teléfono inteligente, a qué se podría enviar para lograr los objetivos del dispositivo. (en particular, notificando de inmediato que el dispositivo se aceleró y cuánto se aceleró).

¿ Cuáles son sus requisitos de energía? Te falta un número ahí.
Mis requisitos de energía son que el dispositivo debe durar un año con una sola batería de reloj de 3V.
¿Con qué frecuencia estarás transmitiendo durante este año de vida? ¿Y qué otro uso de energía, además de la comunicación, ocurrirá?
CR2032 es solo 240mAH. ¿Cuál es su presupuesto de energía para la corriente máxima cuando el dispositivo está activo? ¿Y cuál es su consumo nominal de corriente en reposo cuando el dispositivo está inactivo?
Habrá un pequeño microprocesador, pero el cálculo será mínimo. Casi todo el poder sería a través de la comunicación. ¿Sería poco realista pensar que estaría transmitiendo continuamente?
No soy un tipo de EE, así que les diré cuál es mi idea. Es esencialmente un pequeño acelerómetro, giroscopio y microprocesador con una antena. Las partes que he reunido son más pequeñas que un centavo cuando se colocan en una (un amigo eligió las partes). El único propósito del dispositivo es transmitir, desde una distancia de hasta 100 m, momentos de alta aceleración (50+ G) (lineal y rotacional). Alrededor del 80 % del tiempo, el objeto no se moverá en absoluto, y cuando el objeto se mueve, no debería superar los 50G más de 100 veces al día.
Lea la hoja de datos de la batería CR2032 (por ejemplo, Energizer u otra marca), mire los gráficos de características de descarga de pulso y vea si una batería de reloj como esta es adecuada para su aplicación. Hay otros tipos comunes de baterías para relojes, también deberá verificarlas: CR2032 es solo una de las más utilizadas. El éxito o el fracaso depende de si puede encontrar un equilibrio razonable entre la potencia operativa y el tamaño de la batería.
Si el receptor debe ser un teléfono inteligente, ¿qué más hay además de WiFi, GSM y Bluetooth? ¿Estaba pensando en hacer un receptor para interactuar con el teléfono inteligente, por ejemplo, usando USB-OTG? ¿El rango de 100 m tiene que ser omnidireccional o puede apuntar de manera confiable un par de antenas direccionales en cada extremo del enlace?
Hola Mark, actualicé la pregunta y di más detalles. Veo que enviar la notificación directamente a un teléfono inteligente puede ser imposible debido a las restricciones que mencioné anteriormente, por lo que me relajé y prioricé los objetivos y requisitos en el resumen de la pregunta editada.
Para la persona que votó para cerrar: el OP no está buscando un producto o lugar específico para comprar. Está tratando de averiguar qué tipo de dispositivo de RF usar en función de sus requisitos de energía. Tenga en cuenta que tampoco di ninguna recomendación específica en mi respuesta. Esta pregunta y respuesta no se volverán "raramente útiles para otros" o "rápidamente obsoletas" como los criterios para los estados de cierre.
@tcrosley Esta pregunta no está fuera de tema→compras , pero es demasiado amplia . El OP debería pensarlo bien él mismo primero. El crowdsourcing de un diseño debe ser el último recurso, no el primero.
@NickAlexeev Se marcó como fuera de tema como una pregunta de compra: haga clic en el enlace cerrar (1) y verá que demasiado amplio no está marcado (al menos por ahora). Y no estoy de acuerdo con eso también.
@NickAlexeev La pregunta es aplicable a muchos dispositivos que tienen requisitos similares. Por qué es eso algo malo?
@JoeBenassi No ha pensado lo suficiente en este problema suyo antes de publicar la pregunta. Eso no es bueno.
@NickAlexeev, ¿qué te hace pensar eso? Lo pensé. Busqué Bluetooth, pero los recursos que encontré indicaron que tenía un alcance demasiado corto para la potencia disponible. Consideré Wifi, pero no hay garantía de que Wifi esté disponible. Consideré darle al dispositivo una conexión de red, pero eso no sería económico. Busqué Zigbee, pero no pude encontrar ejemplos de eso trabajando con teléfonos inteligentes. No soy ingeniero, y sé que los ingenieros conocerían muchas más opciones que yo no pude encontrar y entender simplemente navegando en los foros.

Respuestas (1)

Usted indicó que Bluetooth no satisface sus requisitos y estoy de acuerdo. Pero eso es Bluetooth clásico. ¿Está familiarizado con BLE (Bluetooth Low Energy, parte de la especificación Bluetooth 4.0)? El rango máximo es de 50 a 450 m, según el módulo utilizado. (Esa última cifra no es un error tipográfico, aquí está el BLE121LR -- LR para largo alcance. Y todavía funciona con una batería de tipo botón).

Apple agregó soporte para BLE a partir del iPhone 4S. BLE también es compatible con el sistema operativo Android (como el que se usa en la serie Galaxy S) versión 4.3 o posterior.

He visto chips BLE con una potencia de transmisión máxima que oscila entre 12 mA y 39 mA. Actualmente estoy usando uno que es de 18 mA, así que usemos eso.

No, ciertamente no estará transmitiendo continuamente. El truco es lograr que transmita durante el menor tiempo posible.

Si se supone que se realiza una conexión y los datos se envían en 50 ms con un ciclo de trabajo del 10 %, y eso se realiza 100 veces al día, entonces la potencia requerida es 18 mA * 0,05 s * 0,1 * 100 = 9 mAs/día ( donde mAs es miliamperiossegundos).

Repartiendo eso durante un año, da 9 * 365/3600 = 0,9 mAh por año. Incluso si tengo el tiempo de comunicación fuera de cinco veces , todavía sería alrededor de 4,5 mAh por año.

Suponiendo que el microcontrolador solo está activo cuando envía datos, no debería usar más de lo que usa el dispositivo BLE, por lo que es de 0,9 a 4,5 mAh / año.

El problema, creo que será el acelerómetro.

Dijo que el 20% del tiempo, el objeto se moverá y habrá menos de 100 eventos pico por día. Voy a suponer que hay algún tipo de disparador en el acelerómetro que le permite permanecer en baja potencia hasta que se ve el evento de 50 G, y solo entonces activa el microcontrolador.

Suponiendo que el modo de bajo consumo (pero activo) del acelerómetro requiere 25 µA, entonces 0,025 mA * 24 * 365 = 219 mAh. No ha proporcionado el número de pieza del acelerómetro, por lo que no sé si la cifra de 25 µA es razonable. Lo saqué de una hoja de especificaciones de un acelerómetro Freescale que he usado. No incluyo la potencia adicional necesaria cuando se conecta al microcontrolador, pero será muy pequeña y puede ignorarse.

219 + 4,5 + 4,5 = 228 mAh, menos de 240 mAh, pero no mucho.

No estoy familiarizado con BLE. ¡Esta es una gran información! ¡Gracias! Me pondré en contacto dentro de una semana para hacerle saber si esto se ajusta a mis necesidades.
@joe, si quiere algo con mucho menos consumo de energía, le sugiero nrf51822 de Nordic Semiconductor. No tan largo alcance pero ya tiene ejemplos para lo que quieres
Fabricación de dispositivos para enviar datos a teléfonos inteligentes: rango de 100 m, ancho de banda de 1 kb/s, bajo consumo de energía
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