J'ai une carte d'enregistrement de données avec un SIM808 dessus. Il a la capacité Bluetooth 3.0 par le SIM808. La carte elle-même met en œuvre un système de gestion de batterie, capable d'effectuer des mesures de poids, d'humidité et de température et peut également détecter les déplacements de l'appareil. Toutes les données collectées sont transférées par connexion GPRS vers un serveur distant.
L'appareil lui-même peut être installé dans des ruches, mais il ne serait pas rentable d'avoir une carte SIM pour des centaines de ruches. Donc, cela agira uniquement en tant que maître , qui a des capacités d'enregistrement de données ainsi que la capacité GPRS.
Ainsi, je prévois d'implémenter des cartes esclaves sans les modules SIM808. Ainsi, au lieu du SIM808, une simple unité de communication sans fil est nécessaire pour permettre une communication locale sans fil entre les ruches.
Le maître interrogerait tous les esclaves pour leurs données, puis il transfèrerait tout via GPRS.
Cela devrait ressembler à ça, seulement avec une centaine de ruches:
Maintenant, les possibilités de communication sans fil locale:
- Bluetooth, comme je l'ai dit, l'appareil maître dispose déjà de Bluetooth 3.0. Mais je ne suis pas tout à fait sûr que Bluetooth soit le bon moyen d'interroger une centaine d'esclaves pour 1 Ko de données.
- L'appareil maître a un bus I2C, donc je peux connecter un ZigBee compatible I2C ou un autre module RF qui pourrait également être ajouté aux cartes esclaves.
Les données collectables des esclaves ne dépasseront pas 1 Ko / requête.
Donc, dans l'ensemble, puis-je rester sur Bluetooth ou dois-je ajouter ZigBee par exemple à mes appareils ou existe-t-il d'autres options?
Quelques détails supplémentaires:
- la portée est de 30 mètres max
- également comme les appareils sont alimentés par batterie, une solution à faible consommation d'énergie serait bonne
- le maître exécuterait une requête toutes les 15 minutes
L'objectif principal est de rendre le maître capable d'interroger les esclaves efficacement, et cela doit être fait sans modifier le PCB du maître . Les deux possibilités sont Bluetooth 3.0, qui est déjà disponible pour le maître, ou d'autres technologies que je peux connecter à la carte maître via le bus I2C du MCU embarqué. (Je n'insiste pas sur l'utilisation du Bluetooth, c'était le point de départ car j'avais déjà un BT 3.0 par le SIM808.)
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Réponses:
Alternativement, il pourrait être utile de considérer le sans fil Hart (Highway Addressable Remote Transducer) . Il s'agit d'une technologie de réseau maillé intelligent 2,4 GHz (bande de fréquence sans licence) qui utilise la norme 802.15.4. WHart utilise la technologie de spectre étalé à séquence directe et nécessite au moins trois composants principaux. À savoir les appareils sans fil, la passerelle et le gestionnaire de réseau.
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En outre, selon le réseau, le gestionnaire de sécurité, les adaptateurs et les terminaux portables peuvent être ajoutés.
Le réseau Dust propose une option SOC et certains d'entre eux ont une interface I2C. Vous trouverez ci-dessous un lien vers une partie de la fiche technique. Malheureusement, mes connaissances sur cette technologie sont assez limitées et justifient donc des recherches supplémentaires.
Les références
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Du point de vue de la consommation d'énergie, Bluetooth 3.0 ne semble pas être un choix viable, compte tenu de vos contraintes.
Supposons que vous souhaitiez transmettre des données pendant 2 secondes toutes les minutes, puis dormir le reste du temps. Compte tenu de vos exigences de portée de 30 mètres, vous devrez probablement utiliser une radio Bluetooth de classe 1 :
J'imagine que la plage inférieure se produirait dans des situations où il n'y avait pas de chemin clair pour les transmissions radio, et peut-être dans des environnements radio difficiles. Dehors, j'imagine que c'est moins un problème.
Donc, en supposant que ce qui précède est vrai: vous émettrez pendant 1 / 30ème d'heure, à environ 100 mW pendant la phase de transmission.
Par conséquent, par heure, vous consommerez environ 0,00333 Wh d'énergie. À titre de comparaison, une pile alcaline AA à longue durée de vie stocke environ 2,6 Wh d'énergie . Par conséquent, votre batterie durerait environ 30 jours avec Bluetooth 3.0 , ce qui n'est pas vraiment mauvais, mais pourrait être beaucoup mieux.
Ces calculs sont tous très approximatifs, mais ils devraient être dans l'ombre si les hypothèses sont correctes. EE Times suggère que 5% du temps de transmission est sur le haut de gamme, et mon estimation de 2 secondes / minute est d'environ 3,33%.
Le Bluetooth Low Energy (BLE) pourrait être plus viable; cette page propose une puissance de 10mW pour une portée de 77m, ce qui donnerait une autonomie de batterie plus proche de 1 an (325 jours, plus précisément!). Cependant, cela nécessiterait un nouveau matériel, ce qui est, il est vrai, un inconvénient.
Comme je l'ai mentionné dans un commentaire, ce type de configuration semble parfait pour un réseau maillé, et cela devrait réduire considérablement vos exigences de portée, car vous n'aurez pas à transmettre 30 mètres au concentrateur, seulement 2 ou 3 mètres à la prochaine ruche . Dans ce cas, vous pourriez probablement vous en sortir avec une radio beaucoup moins puissante, ce qui permettrait d'économiser la batterie.
Il peut être utile d'envisager l'un des protocoles de maillage tels que ZigBee ou le nouveau protocole de maillage BLE , qui conviendraient tous les deux à votre cas d'utilisation.
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J'ai documenté certains aspects des aspects de faible puissance BLE en réponse à Quelle est la différence entre Bluetooth Low Energy et Bluetooth BR / EDR en mode Park? . Voici une suggestion.
On dirait qu'un SIM808 a une interface série. Je suggère donc d'intégrer le module SIM808 avec un BLE bimode de classe 1 tel que le KC-5170 . Je pense que vous pouvez également utiliser un BLE monomode.
Interface série SIM808
Interface série KC5170
La configuration ci-dessus est un appareil maître, avec des appareils monomode BLE classe 1 comme appareils esclaves.
Je suggère d'utiliser un module simple BLE Classe 1 tel que le BR-LE4.0-S2A . Je crois qu'un nombre illimité d'esclaves peut être connecté au maître (nécessite une conformation)
Vous trouverez également ci-dessous un schéma de principe simplifié du mode double et unique BLE.
Graphique de consommation d'énergie BLE
Je suggère de lire les références pour plus de détails.
Mise à jour (1/22/2017) : Sur la base des informations fournies, pas trop sûr du GPIO disponible, le banging SPI pourrait être une autre option pour se connecter au module BLE basé sur SPI. Un tutoriel de base sur le big banging I2C est joint pour référence.
Une autre option consiste à utiliser BLE SOC tel que TI CC2640 , qui prend en charge I2C. Le compromis est que l'appareil est un appareil de classe 2.
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