Acquisizione di dati ambientali con minore energia e senza cablaggi


Collecting-Environmental-Data_Figure-1-1-420x166 Acquisizione di dati ambientali con minore energia e senza cablaggi

L’acquisizione di dati dall’ambiente circostante può essere utile se si desidera, ai fini della sicurezza, comprendere i cambiamenti nelle strutture di edifici. Un problema legato all’aggiunta ad un edificio di più sensori è la grande quantità di cavi necessari per alimentare e comunicare con questi dispositivi. I dispositivi Internet of Things (IoT) con sensori wireless riducono i problemi dovuto al cablaggio, mentre alcune soluzioni ai problemi di autonomia della batteria sono stati trattati in un precedente post “Come aumentare l’autonomia  della batteria nei dispositivi IoT”. Tuttavia, alcune applicazioni sono ancora cablate, tra cui due che verranno affrontate in questo post: i sensori di luce ambientale e i sensori di porte e finestre. Esistono dei modi, non così complicati come si potrebbe pensare, per rendere wireless queste applicazioni, tradizionalmente cablate.

Se utilizzati in edifici commerciali, i sensori di luce ambientale rilevano l’intensità della luce in una determinata area e bilanciano la luce ambientale complessiva in un dato spazio di lavoro. Di solito, i sensori di luce sono cablati con le luci da essi controllate. È possibile creare una soluzione wireless collegando le luci a un controller intelligente con connettività wireless e installando un sensore di luce wireless vicino a una finestra. Il nodo di rilevamento wireless renderebbe anche più semplice il retro-fitting del sistema.

Se la luce del sole che attraversa la finestra non è sufficiente per illuminare l’area di lavoro, ma le luci nella stanza non sono regolabili, la stanza potrebbe essere troppo luminosa. Ad esempio, ipotizzando che il 60% della luce entri nella stanza attraverso lucernari e finestre, una piattaforma di sensori di luce ambientale wireless potrebbe rilevare l’intensità di quella luce e regolare dinamicamente la sorgente di luce artificiale per generare il restante 40%. Poiché la fonte di luce artificiale non funziona a piena potenza quando è presente anche la luce naturale, l’edificio consumerà meno energia.

Per quanti fossero interessati al rilevamento wireless della luce ambientale è disponibile il Progetto di riferimento per nodo sensore di luce ambientale e ambiente con harvesting dell’energia per reti Sub-1GHz di TI.

Anche i sensori per porte e finestre diventeranno presto wireless. Molti sistemi di sicurezza per l’industria e per l’automazione degli edifici utilizzano sensori per monitorare l’apertura e la chiusura di porte e finestre. In un sistema di sicurezza, un dispositivo di monitoraggio centrale genera notifiche e allarmi in base alle informazioni provenienti da più sensori di porte e finestre, comportando quindi la necessità di installare molti cablaggi. Inoltre, il passaggio di tutti i sensori di porte e finestre all’alimentazione a batteria rende proibitivi i costi di manutenzione per la sostituzione delle batterie.

Le applicazioni di sensori per porte e finestre utilizzano in genere dei magneti per determinare quando una porta o una finestra si apre o si chiude. In una configurazione tipica, il magnete è incorporato nella porta o nella finestra e il sensore è collegato alla porta o al telaio della finestra. Il sensore e il magnete sono posizionati in modo tale che siano vicini fra loro quando la porta o la finestra sono chiusi e lontani l’uno dall’altro quando si apre la finestra o la porta. Poiché questi sensori sono utilizzati principalmente nelle applicazioni di sicurezza, è necessario che siano dotati di rilevamento anti-manomissione. Alcune configurazioni utilizzano più sensori per rilevare la manomissione del magnete.

Per consentire una lunga autonomia della batteria, il Progetto di riferimento per sensore per porte e finestre a bassa potenza con Sub-1GHz e autonomia della batteria a bottone di 10 anni utilizza due sensori digitali a effetto Hall a bassissima potenza, come mostrato nella seguente figura:

Collecting-Environmental-Data_Figure-2-352x300 Acquisizione di dati ambientali con minore energia e senza cablaggi

Schema a blocchi del progetto di riferimento per sensore per porte e finestre di Texas Instruments.

Reso possibile dai sensori a effetto Hall digitali a bassissima potenza e dalla piattaforma a microcontroller wireless SimpleLink (MCU), questo progetto di riferimento presenta una soluzione con sensori per porte e finestre che non richiede cablaggio, massimizzando al contempo l’autonomia a batteria.

L’autonomia della batteria sarà un problema chiave in futuro con il sempre crescente numero di applicazioni di automazione degli edifici che passeranno ai nodi di sensori wireless. I sensori a bassissima potenza, gli amplificatori operazionali e i microcontroller wireless di Texas Instruments possono contribuire a ridurre la corrente media nelle applicazioni alimentate a batteria.

Risorse supplementari

 

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