Duración de la batería con una baliza WiFi CC3000

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Estamos experimentando con el uso de un módulo WiFi como una baliza accionada por batería o una etiqueta RFID. El módulo más barato que hay con mucha documentación (gracias Adafruit ) es Texas Instruments CC3000 .

El gran problema es el consumo de energía: 190 mA en transmisión es muy alto para un producto con batería, y la demanda es de 1 año más de transmisión de la batería, tal vez una vez cada 10-15 minutos. El rango es de más de 150 mx 150 m y solo se envían suficientes datos para indicar la presencia, es decir, una baliza.

Mi pregunta es: ¿con qué rapidez puede el CC3000 despertar, transmitir y apagar? Las indicaciones son que tarda 60 ms en iniciarse desde el sueño. La conexión al punto de acceso generalmente es un proceso largo y prolongado, al menos en una máquina con Windows. Supongo que una vez conectado, podría enviar una transmisión en lugar de esperar 1000 milisegundos para que DHCP termine, pero no sé si el CC3000 le otorga ese control.

Una publicación en foros de TI sugirió que tomaría 6 segundos conectarse a un AP. A 200 mA, 4 veces por hora necesitaría una batería de 11 Ah durante un año; que no es lo que yo llamaría una solución RFID!

(Mi opinión personal es que este camino no es razonable; si tienes para estar a 2.4Ghz, entonces hay módulos BLE (Nordic Semi) que son más adecuados pero a los jefes les gusta WiFi y su alcance (+ 18dBm). ¿Alguien tiene alguna experiencia con WiFi en este escenario?)

    
pregunta carveone

2 respuestas

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Wifi es probablemente sin esperanza para esta aplicación. En su lugar, debe utilizar una radio de banda ISM por debajo de 1 GHz.

El Texas CC1101 y el Nordic nRF905 son muy buenos. El CC1101 tiene una ventaja en el consumo de energía, creo. Texas también tiene algunas partes más nuevas, como la CC1120, que son compatibles con el aire pero un poco más sensibles.

En cualquier caso, el uso de bandas de menos de 1 GHz le dará un mejor alcance que 2.4GHz. Dependiendo de donde vivas, 433MHz, 868MHz o 915MHz deberían estar disponibles. Los módulos se pueden comprar a bajo precio en eBay o Amazon.

Como ejemplo, un par de celdas AA de litio puede ejecutar un microcontrolador CC1101 y Atmel que transmite cada ~ 5 segundos durante aproximadamente 5 años. Para obtener ese tipo de rendimiento necesita hacer un poco de trabajo optimizando su código y hardware. Por ejemplo, ejecute el voltaje más bajo posible con una corriente de reposo ultra baja LDO.

La velocidad de datos también es importante para corregirla. Si solo necesita transmitir una vez cada pocos minutos, entonces lo más bajo posible (1.2kbaud es razonable para un CC1101) debería estar bien. Obviamente, cuanto más baja sea la tasa de bits, más tiempo tendrá que permanecer encendida la radio. Puede evitar tener que escuchar antes de hablar simplemente aleatorizando el tiempo de transmisión, por ejemplo, +/- 1 minuto, ya que solo estará en el aire durante unas decenas o quizás cientos de milisegundos como máximo.

Entonces necesitas hacer un receptor para tu PC, o tal vez un puente a wifi.

    
respondido por el user
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Mi opinión personal es que el WiFi directo no es la mejor solución, ya que necesita una mayor duración de la batería y solo está transmitiendo pequeñas cantidades de datos. Otro aspecto es que su sistema solo parece ser transmisor --- > receptor. No se necesitan comunicaciones bidireccionales (por lo que puedo decir) y esto reducirá el uso de la batería.

Dado el rango y la frecuencia de operación propuesta, la pérdida del enlace de espacio libre será: -

32.5dB + 20log (MHz) + 20log (kilómetros) = 32.5dB + 68dB + (-16dB) = 84.5dB y con una potencia de transmisión de 18dBm, recibirá -66.5dBm - esta es una gran señal e incluso teniendo en cuenta los problemas terrestres debería ser fácil de recibir. Habiendo dicho eso, consideraría optar por una frecuencia significativamente menor, como 900MHz, la pérdida del enlace se reduce de 84.5dB a 76dB, lo que significa que puede ahorrar energía de transmisión en casi 10dB.

La cantidad de datos que necesita transmitir es menor y probablemente podría alcanzarse a 1kbps. Un receptor que solo tiene el ancho de banda para recibir 1kbps tendrá naturalmente una sensibilidad mucho más alta que un receptor WiFi. La sensibilidad del receptor se rige por esta ecuación empírica: -

Sensibilidad = -154dBm + 10log (velocidad de datos)

A 11 Mbps, un receptor WiFi necesita una señal que es -154dBm + 70.4dBm = = -83.6dBm

A 1kbps, un receptor necesita -154dBm + 30dBm = -124dBm, es decir, ¡será 40dB más sensible!

Consideraría entrar con una propuesta que utiliza la banda de frecuencia más baja y una potencia de transmisión razonablemente baja para lograr los objetivos. Tenga un receptor dedicado conectado a su red y olvídese de WiFi.

    
respondido por el Andy aka

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