緊湊、超低功耗、結合先進感知技術的IoT傳感器平台可開箱即用

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傳感器是物聯網(IoT)的關鍵構建塊,促成IoT的各種應用,包括穿戴式裝置、行動醫療、工業自動化、智慧家居、智慧建築等。對於不斷激增的IoT節點,最佳化功耗至關重要。安森美半導體的完整低功耗傳感器方案有助於加快IoT的設計開發,包括RSL10傳感器開發套件和RSL10太陽能電池多傳感器平台,結合先進智慧傳感器技術及業界最低功耗的藍牙低功耗,並具備所需的所有韌體、軟體以及行動和與雲端相關的功能,開箱即用,實現具有持久電池使用壽命甚至完全由太陽能供電的免電池的IoT應用。

 

RSL10傳感器開發套件:適用於功耗最佳化的IoT應用

RSL10傳感器開發套件基於高度整合的RSL10系統級封裝(RSL10 SIP),含全系列低功耗配置傳感器,包括環境、慣性和環境光傳感器。

 

圖1:RSL10傳感器開發套件高度整合多傳感器和藍牙低功耗無線電

 

其中,RSL10是業界最低功耗的藍牙5、多協議無線電系統單晶片(SoC),支持藍牙低功耗和多個2.4 GHz專有協議,提供先進的無線功能,實現業界最低功耗(深度睡眠模式為62.5 nW,接收模式為7 mW),獲業界最高的EEMBC® ULPMark™評分(1090 ULPMark CP @ 3 V; 1260 @ 2.1 V),超微型,電源電壓範圍1.1至3.3 V,採用精密的雙核架構,整合AES128加密特性以保護數據安全,支持線上韌體更新(FOTA)。RSL10 SIP則把完整的天線方案、電源管理、時鐘晶振單元以及其他被動元件整合到一個6 x 8 x 1.46 mm的微型封裝中,無需額外RF設計,即插即用,易於設計導入到任何智慧無線互聯應用中,且通過了美國、歐洲、日本等多國認證體系。

 

環境傳感器BME680幫助監測和記錄氣體、壓力、濕度、溫度等環境條件,該方案可以設置在超過臨界值時觸發警報,在確定資產的狀態時具有非常重要的價值,如資產或包裹所經歷的衝擊、溫度和濕度等。高精度運動檢測智慧傳感器BHI160中的三軸加速度計和內置的活動識別可以用來檢測工人安全如跌倒或長時間的不活動。低功耗、低雜訊3軸數位地磁傳感器BMM150用於定位服務和擴增實境等應用。環境光傳感器NOA1305提供類似於人眼的反應。

 

此外,RSL10傳感器開發套件還含1個超低雜訊數位麥克風INMP522、64kB 近場通訊(NFC) EEPROM  N24RF64、 1個用戶可編程RGB LED APTF1616和3個可編程按鈕開關。

 

為進一步簡化和加快開發,安森美半導體的RSL10傳感器開發套件還含軟體開發環境、可聯接到雲端的行動應用程式RSL10 Sense and Control,使傳感器數據能發佈到雲端,和訂閱來自雲端的執行器數據。所有示例代碼和相關文檔都打包並作為CMSIS包提供。該App支持大多數流行的雲端供應商。除App中提供的默認代理外,用戶還可以添加和配置自定義代理。該App提供的另一個重要功能是用戶能夠保存他們自定義的傳感器和執行器。這些保存的配置可以編輯、導出並與其他用戶共用。

 

RSL10太陽能電池多傳感器平台:實現免電池、免維護的IoT

隨著IoT的快速增長,製造商正在積極研究替代能源為其設計供電,以減小能源需求的缺口和減少環境影響,降低製造和維護成本。IoT傳感器不僅要測量溫度、濕度、污染、光照水準等值,還要能夠用有限的電源與其系統主機進行通訊(通常是無線通訊)。由於IoT傳感器應用越來越多,占空比(Duty Ratio)低,足以支持間歇通訊,能透過採集可再生能源獲取工作所需的能量。那些不需要更長工作時間的應用不受光照條件的影響,基於電容器的方案可能是一種高性價比的方案。儲能電容器暫時累積來自太陽能採集裝置的能量,直到足以進行測量和傳輸結果。

 

安森美半導體的RSL10太陽能電池多傳感器平台採用連續太陽能採集經由藍牙低功耗收集和傳輸數據,使免電池IoT成為現實,並具備小外形、低成本的優勢,應用於氣候控制、入侵檢測、資產追蹤、智慧家居、建築自動化、行動健康等IoT應用。

 

該平台結合RSL10 SIP、太陽能電池和許多低功耗傳感器,包括BME280多功能一體環境傳感器(壓力、溫度、濕度)、BMA400超低功耗3軸加速度計和NCT203寬溫度範圍(-40至125 ℃)溫度傳感器,使開發人員和製造商可創建完整的IoT節點,完全由可再生能源或從傳感器周圍採集的能量供電。

 

RSL10太陽能電池多傳感器板(RSL10-SOLARSENS-GEVK)還具有1個超低成本、低高度的47 µF儲能電容器、1個編程和調試介面和1個ZIF介面以連接太陽能電池。

 

由於該方案從低電流源採集能量,所以在工作和採集能量時整個系統的漏電流小很重要。為此,選用了一些智慧元件,包括板載的超低靜態電流低壓降穩壓器(LDO)NCP170。

 

圖2:RSL10太陽能電池多傳感器板RSL10-SOLARSENS-GEVK

 

總結

RSL10傳感器開發套件結合功耗最佳化的無線和傳感器技術,為設計人員提供一個外形緊湊、高能效的、開箱即用的方案,以快速建構低功耗的IoT應用,並為啟用超低功耗藍牙的智慧傳感器設計設立標準。RSL10太陽能電池多傳感器板實現僅由太陽能供電的低成本、小外形傳感器節點,特點包括持續的傳感器監測和數據傳輸到雲端閘道器,解決能源挑戰。更多資訊請查閱白皮書《不間斷的能量採集和安森美半導體的低功耗RF技術填補IoT用環境和加速度計傳感器缺口》及技術文檔《RSL10太陽能電池多傳感器平台用戶指南》

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