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Self-Powered Electronic Board

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

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[1] Self-Powered Electronic Board

Messaggioda Foto Utentepierinter » 20 ago 2015, 22:20

Ciao a tutti.
Sto iniziando un nuovo progetto e , come sempre, mi piacerebbe condividerlo e discuterlo con voi.
Sarà un progetto molto importante per me , quindi ci tengo a svilupparlo nella maniera migliore possibile.

Basicamente si tratta di un sistema in cui vi è un TEG (ThermoElectricGenerator) seguito da un Boost converter per arrivare ai 3,3V che alimenteranno una scheda elettronica e che parallelamente caricheranno delle batterie per lo storage.

Il mio sviluppo si deve concentrare sulla definizione del design elettronico , in primo luogo della scheda in sé , in secondo del boost converter.

Iniziando dall'aspetto più importante , la scheda elettronica , diciamo che posso già assumere di avere in ingresso la tensione necessaria (3,3V) per alimentare la scheda ( l'alimentazione è una parte successiva che esplorerò più avanti) . Chiaramente una delle feature di maggiore interesse della scheda però deve essere un minuscolo consumo di energia.

Basicamente l'elettronica sarà composta da un micro a cui ci saranno collegati alcuni sensori ( accelerometro ecc..) e che deve mandare via modulo radio ( immagino Bluetooth BLE ) i dati a una centralina.
Il momento di maggior consumo energetico sarà al momento della trasmissione dei dati , per tutto il resto del tempo la scheda dovrebbe stare in sleep e consumare il meno possibile. Ogni tot secondi si dovrebbe attivare, interrogare i sensori, inviare i dati via radio, e ritornare in letargo.

Nulla di complicatissimo, ma deve essere ben dimensionato e disegnato , poiché :

    - Data la fonte di energia, il consumo deve essere minimo. Stiamo attualmente valutando una scheda nuova, con un ATmel, , di cui ancora non c'è documentazione né niente , che ha una idle current di circa 30 uA. Però proprio per la mancanza di documentazione non mi ispira molto. Inoltre ha molte funzionalità che a me non servono , quindi probabilmente si potrebbe fare un sistema migliore (e più piccolo) con solo quello che serve

    - Dimensioni : la scheda deve essere il più piccola possibile , quindi componenti SMD , e le scelte dei componenti (uC su tutti) deve essere dettato oltre che dal consumo , anche dallo spazio occupato

Stavo iniziando a valutare innanzitutto la possibilità di rifarmi io un mio sistema , scartando quindi l'ipotesi di utilizzare il core che mi hanno proposto.

Come primo step, la scelta del uC per l'eventuale mio sistema , volevo quindi chiedervi : conoscete un micro che possa fare al caso mio ? Consumo in sleep estremamente ridotto e dimensioni contenute ?

Grazie mille ragazzi:)

Chiaramente mi metto subito alla ricerca della soluzione possibile , appena trovo qualcosa la posto :)

Nel frattempo se avete idee, lietissimo di ascoltarle!:)
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[2] Re: Self-Powered Electronic Board

Messaggioda Foto Utenteboiler » 21 ago 2015, 10:50

pierinter ha scritto:Come primo step, la scelta del uC per l'eventuale mio sistema , volevo quindi chiedervi : conoscete un micro che possa fare al caso mio ? Consumo in sleep estremamente ridotto e dimensioni contenute ?


È obbligatorio che la trasmissione sia via BT o vanno bene anche le bande ISM?
Nel secondo caso, ti consiglierei di dare un'occhiata all'AX8052F143:
http://www.axsem.com/www/micros/ultra-l ... ax8052f143

Hai in un solo chip microcontroller e front-end RF. Ti serve solo l'antenna, che è piú grande che per il BT, ma può essere esterna alla scheda. L'ingrombro del chip è 5x7 mm. I moduli BT sono molto piú grandi.

L'altro punto interessante è che è ottimizzato per il basso consumo. In sleep-mode con timer per il wake-up periodico consuma 950 nA.

Ciao Boiler
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[3] Re: Self-Powered Electronic Board

Messaggioda Foto Utentepierinter » 21 ago 2015, 22:10

ciao Foto Utenteboiler, grazie della risposta. E buona idea.. Purtroppo però il modulo deve essere Bluetooth BLE , per la possibilità di connessione anche ad accessori come smartphone.

Per la scelta del modulo, stavo attualmente valutando l' nRF51822 : https://www.nordicsemi.com/eng/Products ... y/nRF51822

Mentre come microcontrollori , non saprei bene.
In generale , in base a che considerazioni si scelgono ?
Io pensavo di stare tra Arm e PIC
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[4] Re: Self-Powered Electronic Board

Messaggioda Foto Utenteboiler » 21 ago 2015, 22:45

pierinter ha scritto:Per la scelta del modulo, stavo attualmente valutando l' nRF51822 : https://www.nordicsemi.com/eng/Products ... y/nRF51822


Non lo conosco, ma sembra carino. Sembrerebbe esserti sfuggito il fatto che contiene un core Cortex-M0, quindi il microcontroller è integrato.

In generale , in base a che considerazioni si scelgono ?

Come detto, ce l'hai già, ma in generale:
  • si sceglie un'architettura moderna e supportata da piú di un costruttore, quindi si esclude PIC e si adotta Cortex-M*
  • ci si assicura che il produttore abbia una documentazione degna di questo nome, quindi si scarta Atmel
  • ci si assicura che il SDK sia disponibile per l'ambiente di sviluppo che si vuole usare, quindi attenzione con Analog Devices
  • si applicano questi filtri, assieme all'imperativa opzione in stock, sul sito internet di DigiKey (l'unico forntiore che ha una ricerca parametrica che funzioni)
  • si aggiungono altri filtri vari ed eventuali
  • si ordina la lista in base al prezzo :mrgreen:

Io mi trovo bene con NXP e ST. Analog Devices ha cose molto carine se ti servono periferiche sofisticate accanto al core, ma hanno il pessimo vizio di supportare solo IAR per un chip e solo uVision per un altro. Se hai entrambi non è un problema, altrimenti devi decidere.

Questa è la mia personalissima opinione, c'è parecchia gente a cui piace soffrire e che quindi usa Atmel. Chi sono io per giudicarli? :mrgreen: ;-)

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[5] Re: Self-Powered Electronic Board

Messaggioda Foto Utenteboiler » 21 ago 2015, 22:51

Vedo che con il chip che suggerisci viene fornito un SDK e che supportano tutto: uVision, IAR, GCC...
È un M0, ma abbastanza grande per un M0. Se non devi programmarci mostri di complessità dovresti andare tranquillo! :ok:

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[6] Re: Self-Powered Electronic Board

Messaggioda Foto Utentepierinter » 22 ago 2015, 0:48

Ah si, effettivamente ha dentro un micro. Pensavo però servisse al modulo bluetooth per svolgere funzioni sue interne, non immaginavo si potesse programmare.
mmm mi devo informare.

Mentre, se volessi utilizzare un micro mio , let's say un CortexM* , più un semplice modulo per la connessione , avete qualche suggerimento ? Per fare un sistema 'mio'
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[7] Re: Self-Powered Electronic Board

Messaggioda Foto Utentepierinter » 26 ago 2015, 1:33

Ok , sto switchando alla possibilità di utilizzare un mio controllore e un modulo BT dedicato .

Come uC conoscete qualcosa , tra PIC e ARM , che consumi davvero poco ? sotto i 30 uA in sleep mode diciamo
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[8] Re: Self-Powered Electronic Board

Messaggioda Foto Utenteboiler » 26 ago 2015, 13:37

pierinter ha scritto:Ok , sto switchando alla possibilità di utilizzare un mio controllore e un modulo BT dedicato


Posso chiedere quale è il motivo? Di solito ci si perde, sia nel prezzo, che nell'area e nel consumo.

che consumi davvero poco ? sotto i 30 uA in sleep mode diciamo


E ti sembra poco? Questo fa 40 uA/MHz in run-mode e 2 uA in stop-mode.
http://cache.freescale.com/files/microc ... M48SF5.pdf

Se puoi permetterti di andare in deep sleep, ci sono microcontroller che consumano ben al di sotto del microampere. Proprio il SoC di Nordic Semi che avevi proposto assorbe 530 nA in deep sleep con RAM retention.

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[9] Re: Self-Powered Electronic Board

Messaggioda Foto UtenteTardoFreak » 26 ago 2015, 14:43

Ci sono gli STLM32Lxxx che non consumano. Nel senso che ... non consumano davvero.
E costano poco.
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[10] Re: Self-Powered Electronic Board

Messaggioda Foto Utenteobiuan » 26 ago 2015, 14:57

pierinter ha scritto:Come uC conoscete qualcosa , tra PIC e ARM , che consumi davvero poco ? sotto i 30 uA in sleep mode diciamo


Non mi stancherò mai di consigliare la famiglia MSP430 della Texas. Se fuori ci metti un cristallo a 32k in low power mode con i soli timer che vanno puoi arrivare sub micro come consumi.
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