Bluetooth 3.0 có phù hợp với mạng nhiều nô lệ không?

Tôi có một bảng ghi dữ liệu với SIM809 trên đó. Nó có khả năng Bluetooth 3.0 của SIM808. Bản thân hội đồng quản trị thực hiện một hệ thống quản lý pin, có khả năng thực hiện các phép đo trọng lượng, độ ẩm và nhiệt độ và cũng có thể phát hiện các chuyển vị của thiết bị. Tất cả dữ liệu thu thập được chuyển bằng kết nối GPRS đến một máy chủ từ xa.

Thiết bị có thể được cài đặt vào tổ ong, nhưng sẽ không hiệu quả nếu có thẻ SIM cho hàng trăm tổ ong. Vì vậy, điều này sẽ chỉ hoạt động như một bậc thầy , có khả năng ghi dữ liệu cũng như khả năng GPRS.

Vì vậy, tôi đang lên kế hoạch triển khai các bảng nô lệ mà không có các mô-đun SIM808. Vì vậy, thay vì SIM808, một đơn vị giao tiếp không dây đơn giản là cần thiết để cho phép liên lạc cục bộ, không dây giữa các tổ ong.

Bậc thầy sẽ truy vấn tất cả các nô lệ cho dữ liệu của họ, và sau đó nó sẽ chuyển mọi thứ qua GPRS.

Nó sẽ trông như thế này, chỉ với một trăm tổ ong:

Bây giờ các khả năng cho giao tiếp không dây địa phương:

1. Bluetooth, như tôi đã nói thiết bị chính đã có Bluetooth 3.0. Nhưng tôi không hoàn toàn chắc chắn rằng Bluetooth là cách phù hợp để truy vấn hàng trăm nô lệ cho 1 kBs dữ liệu.
2. Thiết bị chính có bus I2C, vì vậy tôi có thể kết nối ZigBee tương thích I2C hoặc mô-đun RF khác có thể được thêm vào bảng phụ.

Dữ liệu có thể thu thập từ nô lệ sẽ không vượt quá 1 kB / truy vấn.

Vì vậy, tất cả trong tất cả tôi có thể ở lại Bluetooth hoặc tôi nên thêm ZigBee chẳng hạn vào thiết bị của mình hoặc có tùy chọn nào khác không?

Một số chi tiết:

• phạm vi tối đa là 30 mét
• cũng như các thiết bị chạy bằng pin, một giải pháp có mức tiêu thụ điện năng thấp sẽ tốt
• Bậc thầy sẽ chạy một truy vấn trong mỗi 15 phút

Mục tiêu chính là làm cho chủ có thể truy vấn nô lệ một cách hiệu quả, và điều này nên được thực hiện mà không cần sửa đổi PCB của chủ . Hai khả năng là Bluetooth 3.0, đã có sẵn cho bản gốc hoặc các công nghệ khác mà tôi có thể kết nối với bảng chính thông qua bus I2C của MCU trên tàu. (Tôi không khăng khăng sử dụng Bluetooth, đó là điểm khởi đầu vì tôi đã có BT 3.0 bằng SIM808.)

Ngoài ra, có thể đáng để xem xét không dây Hart (Bộ chuyển đổi từ xa có thể định địa chỉ đường cao tốc) . Đây là một tần số 2,4 GHz (băng tần miễn phí bản quyền) Công nghệ mạng lưới thông minh sử dụng chuẩn 802.15.4. WHart sử dụng công nghệ trải phổ chuỗi trực tiếp và cần tối thiểu ba thành phần chính. Cụ thể là các thiết bị không dây, cổng và quản lý mạng.

_{Click vào hình ảnh cho một phiên bản lớn hơn của hình ảnh.}

Ngoài ra, tùy thuộc vào mạng, trình quản lý bảo mật, bộ điều hợp và thiết bị đầu cuối cầm tay có thể được thêm vào.

Mạng bụi cung cấp tùy chọn SOC và một số trong số chúng có giao diện I2C. Đính kèm bên dưới là một liên kết đến một số biểu dữ liệu. Thật không may, kiến ​​thức của tôi về công nghệ này khá hạn chế do đó đảm bảo nghiên cứu thêm.

Người giới thiệu

1. LTP5901-IPM / LTP5902-IPM
2. WirelessHART - Cách thức hoạt động

Từ góc độ sử dụng năng lượng, Bluetooth 3.0 dường như không phải là một lựa chọn khả thi, do những hạn chế của bạn.

Giả sử rằng bạn muốn truyền dữ liệu trong 2 giây mỗi phút và sau đó ngủ trong thời gian còn lại. Với yêu cầu phạm vi của bạn là 30 mét, bạn có thể sẽ cần sử dụng Đài phát thanh Bluetooth loại 1 :

Lớp 1, chủ yếu cho các trường hợp sử dụng công nghiệp, [có phạm vi lên tới] 100 mét (300 ft). Bluetooth Marketing đủ điều kiện cho phạm vi Loại 1 trong hầu hết các trường hợp là 20 trận30 mét (66 chế98 ft)

Tôi sẽ tưởng tượng phạm vi thấp hơn sẽ xảy ra trong các tình huống không có đường dẫn rõ ràng cho việc truyền radio và có lẽ trong môi trường vô tuyến đầy thách thức. Bên ngoài, tôi sẽ tưởng tượng đây là một vấn đề ít hơn.

Vì vậy, giả sử những điều trên là đúng: bạn sẽ truyền trong 1/30 của một giờ, ở mức xấp xỉ 100mW trong giai đoạn truyền.

Do đó, mỗi giờ, bạn sẽ tiêu thụ khoảng 0,00333 Wh năng lượng. Để so sánh, pin kiềm kiềm 'có tuổi thọ cao' dự trữ khoảng 2,6 Wh năng lượng . Do đó, pin của bạn sẽ sử dụng được khoảng 30 ngày với Bluetooth 3.0 , điều này không thực sự tệ, nhưng có thể tốt hơn rất nhiều.

Các tính toán này đều rất thô, nhưng chúng nên ở trong sân bóng nếu các giả định là chính xác. EE Times cho rằng 5% thời gian truyền là ở mức cao và ước tính của tôi là 2 giây / phút là khoảng 3,33%.

Bluetooth Low Energy (BLE) có thể khả thi hơn; trang này gợi ý công suất 10mW cho phạm vi 77m, giúp thời lượng pin gần hơn 1 năm (chính xác hơn là 325 ngày!). Tuy nhiên, điều này sẽ đòi hỏi phần cứng mới, đó là một nhược điểm.

Như tôi đã đề cập trong một nhận xét, loại thiết lập này có vẻ hoàn hảo cho mạng lưới và điều đó sẽ làm giảm đáng kể các yêu cầu phạm vi của bạn, vì bạn sẽ không phải truyền 30 mét đến trung tâm, chỉ 2 hoặc 3 mét cho tổ ong tiếp theo . Trong trường hợp đó, có lẽ bạn có thể thoát khỏi một đài phát thanh ít mạnh hơn, giúp tiết kiệm pin.

Có thể đáng để xem xét một trong các giao thức lưới như ZigBee hoặc giao thức BLE Lưới mới , cả hai đều phù hợp với trường hợp sử dụng của bạn.

Tôi có tài liệu về một số khía cạnh của các khía cạnh năng lượng thấp của BLE như là một phản ứng với Sự khác biệt giữa Bluetooth Low Energy và Bluetooth BR / EDR ở chế độ Park là gì? . Dưới đây là một gợi ý.

Có vẻ như SIM808 có giao diện nối tiếp. Vì vậy, tôi khuyên bạn nên tích hợp mô-đun SIM808 với BLE Chế độ kép loại 1 như KC-5170 . Tôi nghĩ bạn cũng có thể sử dụng một chế độ BLE duy nhất.

Giao diện nối tiếp SIM808

Giao diện nối tiếp KC5170

Cấu hình ở trên là một thiết bị chính, với các thiết bị chế độ đơn BLE Class 1 là thiết bị phụ.

Tôi đề nghị sử dụng mô-đun BLE Class 1 Single như BR-LE4.0-S2A . Tôi tin rằng một số lượng nô lệ không giới hạn có thể được kết nối với chủ (cần thông tin)

Ngoài ra dưới đây là sơ đồ khối đơn giản hóa của chế độ kép và đơn BLE.

Đồ thị tiêu thụ điện năng BLE

Tôi đề nghị đọc tài liệu tham khảo để biết thêm chi tiết.

Cập nhật (1/22/2017) : Dựa trên thông tin được cung cấp không quá chắc chắn, tiếng đập bit SPI có sẵn có thể là một tùy chọn khác để kết nối với mô-đun BLE dựa trên SPI. Một hướng dẫn đập lớn cơ sở I2C được đính kèm để bạn tham khảo.

Một tùy chọn khác là sử dụng BLE SOC như TI CC2640 , hỗ trợ I2C. Thỏa hiệp là thiết bị là thiết bị loại 2.

_{Click vào hình ảnh cho một phiên bản lớn hơn của hình ảnh.}

Người giới thiệu

• Sự khác biệt giữa Bluetooth Low Energy và Bluetooth BR / EDR ở chế độ Park là gì?
• Tại sao tai nghe bluetooth bị nhiễu (chất lượng âm thanh chói tai) ngoài trời?
• Hướng dẫn sử dụng bit I2C: Phần I
• Bluetooth 4.0: Giới thiệu về Bluetooth Low Energy Phần I
• Bluetooth 4.0: Giới thiệu về Bluetooth Low Energy. Phần II
• Đo mức tiêu thụ năng lượng thấp của Bluetooth®
• Cân nhắc kỹ thuật cho các nhà phát triển ứng dụng năng lượng thấp Bluetooth