Proyecto de Rastreador de Activos GNSS + LTE, Parte 1

En el proyecto de esta semana, estoy construyendo un sistema de seguimiento de activos basado en LTE que podría utilizarse para una variedad de objetivos, como prevención (y recuperación) de robos, seguimiento de vehículos de entrega o en tránsito, así como mantenimiento predictivo si los datos recopilados se combinan con un servicio de aprendizaje automático adecuado. Todos mis proyectos anteriores han sido placas de dos capas sin restricciones de espacio, pero extraño construir placas de circuito de alta densidad realmente compactas, así que en este proyecto vamos a tratar de construir el módulo LTE/GNSS lo más pequeño posible. Hay mucho que cubrir, así que vamos a ver los objetivos, selección de partes y esquemáticos, y continuaremos con la Parte 2 que se centrará en el diseño y disposición de la PCB.

Hay muchos usos para un proyecto como este, si se instala en un autobús o autocar, los datos GNSS podrían ser reportados de vuelta a la compañía de tránsito para proporcionar actualizaciones de ubicación, lo que a su vez podría ser utilizado para proporcionar a los clientes estimaciones del tiempo de llegada de su próximo servicio, y en una escala mayor, ser utilizado para mejorar la programación y los datos de tiempo de parada. Si esto se instalara en un activo portátil de alto valor, como una torre de iluminación de construcción, un generador u otro equipo que a menudo se deja en áreas remotas y es un objetivo para el robo, el movimiento no planificado del activo podría desencadenar una respuesta de la policía o seguridad. También podría ser utilizado para asegurar que un activo permanezca dentro de un área geovallada.

Arriba está el diseño de PCB sobre el que estarás leyendo en el Visor de Altium 365, una forma gratuita de conectarte con tus compañeros de trabajo, clientes y amigos con la capacidad de ver el diseño o descargarlo con un solo clic de un botón. ¡Sube tu diseño en cuestión de segundos y ten una manera interactiva de echar un vistazo en profundidad sin ningún software pesado o potencia de computadora!

¿Qué es el Seguimiento de Activos GNSS?

Rastrear un activo es un gran objetivo, pero existen algunas herramientas de aprendizaje automático y sistemas basados en la nube fantásticos en oferta, los cuales pueden conectarse a un dispositivo que podría optimizar los horarios de mantenimiento o alertar automáticamente al personal sobre la necesidad de enviar a un técnico a un sitio. Voy a añadir un circuito integrado básico de bus CAN al circuito, así como un acelerómetro para permitir que los datos sean recogidos desde un sistema de gestión del motor y recolectar datos de vibración (los cuales los sistemas de aprendizaje automático son excelentes en convertir en un sistema de advertencia de fallas tempranas). El acelerómetro también es útil en que puede detectar si el objeto ha sido movido cuando la señal GNSS es pobre o está interferida, permitiendo más opciones para la seguridad.

Los ladrones experimentados son muy conscientes de los rastreadores, y pueden cortar los cables de la batería para que un rastreador de activos no pueda operar, así que voy a incorporar una celda de batería de polímero de litio para alimentar el sistema si su batería principal se desconecta. Esto también asegurará la operación continua del dispositivo a través de eventos como el arranque de un generador grande, y causando una cantidad significativa de caída de voltaje en la batería, especialmente en clima frío.

Mi objetivo es construir este dispositivo lo más pequeño posible y de tal manera que pueda ser ocultado. Muchos sistemas de rastreo comerciales que he visto en uso son caros, voluminosos, difíciles de instalar y fáciles para que los ladrones los deshabiliten o los retiren. Aunque no estoy optimizando específicamente este proyecto para que sea de bajo costo, estoy tratando de usar los componentes de menor costo que cumplan con los requisitos y realicen bien sus funciones.

Como siempre, puedes encontrar este proyecto junto con todos mis otros en GitHub bajo la licencia MIT muy permisiva. La licencia MIT esencialmente te permite hacer lo que quieras con el diseño, desde copiar pequeñas secciones de él hasta producirlo en masa tal como está, siempre y cuando seas consciente de que puede haber errores y ni yo ni Altium podemos ser responsables de ningún problema.

Los componentes de este proyecto provienen todos de mi biblioteca de código abierto Altium Designer®, la Biblioteca Celestial de Altium. Esto te permite reutilizar rápidamente secciones de este proyecto en tu propio trabajo.

Selección de Componentes

Antes de adentrarnos en los componentes de 'gran importancia', solo quiero señalar que, dado que estoy diseñando esto para que sea lo más pequeño posible, estoy utilizando partes de tamaño 0201 (imperial) siempre que sea posible para los componentes pasivos. Usaría 01005 (imperial), sin embargo, me resulta difícil prototipar a mano con esos, así que me quedo con los más grandes 0201, lo que me permite construir un prototipo solo con una plantilla de pasta, pinzas y un horno de reflujo. Este proyecto probablemente podría reducirse aún más con partes de tamaño 01005.

Módulo LTE/GNSS

Mis requisitos para un módulo LTE/GNSS son bastante simples, pero descartan muchas de las opciones que normalmente utilizaría. Dado que este es un proyecto de ejemplo, el módulo debe estar certificado para su uso en cualquier país o tener variantes para diferentes regiones. Además de esto, quiero usar un módulo que esté disponible en los principales distribuidores de componentes, así que si quieres construir uno de estos rastreadores, puedes hacerlo sin tener que buscar un proveedor. También estamos buscando específicamente módulos que estén pre-certificados. Esto, si se usa correctamente, permite que la placa completada sea certificada como un radiador no intencional que contiene un radiador intencional pre-certificado. Hacer esto permite que se construyan y certifiquen volúmenes muy bajos de esta placa sin el gasto relativamente enorme de la certificación de radiador intencional.

Los últimos 5 años han visto sin duda un enorme aumento en el número de módulos celulares disponibles y en los niveles de stock en los principales distribuidores. Hace 10 años, podría haber sido difícil encontrar un módulo celular que se pudiera usar globalmente en un proveedor importante (como Mouser o Digi-Key), especialmente a un precio bajo, a pesar de la gama disponible. Con el auge del Internet de las Cosas, hay mucha más demanda de acceso celular para dispositivos como el que estoy diseñando. Como tal, la banda LTE atiende específicamente a dispositivos IoT con las bandas LTE Cat-M1 y NB-IoT. Estas bandas están diseñadas específicamente para manejar los requisitos de un dispositivo de baja potencia que funciona con baterías, siempre que el dispositivo esté enviando principalmente pequeñas cantidades de datos.

Con esto en mente, he seleccionado el módulo uBlox SARA -R410M, que tiene opciones para todas las principales regiones globales. Está disponible en los principales distribuidores y el costo es bastante razonable. Es un módem celular muy moderno que admite los últimos estándares LTE mientras sigue teniendo cierta compatibilidad hacia atrás con los estándares de generaciones anteriores para áreas con problemas de cobertura. Esta aplicación no comenzará a usar todas las características del módulo, ya que solo necesitamos internet básico con tasas de datos bajas.

Voy a emparejar el módulo SARA con una antena multibanda de montaje en placa ANT-LTE-CER-T de Linx Technologies.

Módulo Receptor GNSS

Un requisito clave para este proyecto es la precisión de posicionamiento—es crítico que el receptor de radio de navegación pueda recibir señales de muchos satélites. La mejor manera de hacer esto es usar un receptor del Sistema Global de Navegación por Satélite (GNSS) en lugar de solo GPS. Esto permite que el sistema potencialmente reciba datos de corrección de navegación de GPS (EE. UU.), GLONASS (Rusia), Galileo (UE) y BeiDou (China)—incrementando significativamente el número de satélites utilizados para una corrección de posicionamiento. Dado que este dispositivo probablemente se instalará en una ubicación discreta, puede tener una vista desafiante del cielo, así que tener más satélites potenciales a la vista definitivamente es algo bueno.

En proyectos pasados, he tenido dificultades para encontrar algún módulo GNSS que supere a la serie uBlox 8, así que este proyecto va a estar centrado en uBlox. El módulo específico que voy a usar es el uBlox NEO-M8N, que tiene memoria flash que permite que su firmware sea actualizado. Esto es más caro que otras opciones de la serie 8, pero creo que las actualizaciones de firmware en dispositivos como este valen la pena el costo.

Aunque el receptor GNSS no necesita estar certificado, aún prefiero usar la versión en módulo de uBlox en lugar del CI desnudo, ya que viene con un filtro SAW y LNA integrados, ahorrando en el diseño y ajuste del producto final. También viene en una carcasa blindada RF, lo cual para este producto es una gran ventaja, ya que estará en proximidad cercana al potente módem LTE, que puede operar en frecuencias cercanas a la banda L1 de GNSS. Si no estuviera usando un módulo blindado, necesitaría hacer un blindaje RF para esta placa, añadiendo más costos de ingeniería.

Microcontrolador

Si se desconecta la alimentación externa del rastreador, este dispositivo necesitará potencialmente funcionar durante largos períodos de tiempo con su batería interna para continuar proporcionando el seguimiento del activo. Estos módulos de radio pueden ponerse en un modo de sueño de bajo consumo, por lo que quiero usar un microcontrolador que pueda alcanzar un consumo de energía en sueño muy bajo. También necesito un microcontrolador relativamente compacto.

Con estos requisitos, fui directamente a la serie EFM32 de Silicon Labs. Anteriormente, he realizado pruebas extensivas en una amplia gama de microcontroladores ARM, así como algunos microcontroladores de 8 y 16 bits y la serie EFM32, que fueron imposibles de superar por su bajo consumo de energía y la facilidad de entrar y salir de estados de sueño de bajo consumo.

Para este proyecto, el EFM32 Tiny Gecko es el mejor compromiso entre costo, funcionalidad, tamaño y energía. Específicamente, estoy usando el EFM32TG11B520F128GM32-B, que está en un paquete QFN32 de 5x5mm y no necesita un cristal externo, ahorrando aún más espacio.

Carga y Gestión de la Batería

Muchos circuitos integrados (IC) para cargadores de batería disponibles están diseñados únicamente para una entrada de 5 V. Quiero que el voltaje intermediario común en esta placa sea de 8 V por razones que explicaremos pronto, lo que descarta muchos ICs cargadores de celda única que no admiten más de 6 V de entrada. Este proyecto no necesita capacidades de carga rápida, ya que la batería solo funciona como una fuente de alimentación ininterrumpida, con el dispositivo esperado estar siempre conectado. Por lo tanto, no estoy excesivamente preocupado por la corriente de carga, solo por el voltaje de entrada y el espacio.

Decidí usar el Texas Instruments BQ24040DSQR, con una corriente de carga máxima de 1 A, es más que suficiente para mis necesidades. Además, el paquete PWSON es de solo 2x2mm, lo que cumple con el requisito para un módulo LTE/GNSS compacto.

Más allá de simplemente cargar la batería, también necesitamos conocer el estado de carga si estamos funcionando desconectados de la alimentación externa. Para esto, estoy utilizando el gestor de baterías I2C BQ27542DRZ de Texas Instruments. Puede monitorear con precisión el estado de descarga, dando una lectura exacta del porcentaje de energía utilizado en lugar de una aproximación, como lo haría simplemente mirando el voltaje. No estoy implementando ninguna funcionalidad de corte de batería: el costo de una sola celda 18650 palidece en comparación con la posibilidad de recuperar un activo increíblemente costoso a partir de ese último paquete de datos antes de que la batería se agote. Al monitorear con precisión la descarga de la batería, el firmware puede extender la vida útil del dispositivo durmiendo largos períodos de tiempo entre las comprobaciones y retroalimentando datos desde el módem celular si es necesario. El módem celular es, de lejos, el mayor consumidor de energía, y monitorear su consumo de energía y controlar su uso es la manera más efectiva de extender el tiempo de funcionamiento desconectado.

Sensado y Almacenamiento de Datos

Como se mencionó anteriormente, usar un módem celular es una excelente manera de reducir la vida útil de la batería del dispositivo. Por lo tanto, queremos usarlo lo menos posible, mientras seguimos enviando datos útiles. Para aprovechar mejor el módem, vale la pena almacenar los datos a transmitir en ráfagas, el microcontrolador no tiene una gran cantidad de espacio en flash, por lo que es mejor tener un flash externo. Estoy usando un IC de flash SPI de 4 megabytes que permitirá almacenar una cantidad significativa de datos de posición, movimiento u otros datos recopilados para ser transmitidos periódicamente en ráfagas.

Como mencioné al inicio del artículo, el dispositivo podría usarse para mantenimiento predictivo y el EFM32TG tiene soporte para bus CAN, así que he añadido un transceptor CAN NCV7351D13R2G de ON Semiconductor para que los datos puedan ser recopilados desde un sistema de gestión de motor u otro dispositivo habilitado para CAN. Estos datos también podrían ser recopilados en el flash externo para ser transmitidos a un servicio en la nube en ráfagas.

Regulación de Potencia/Voltaje

Muchos de mis proyectos recientes han tenido un fuerte enfoque en el diseño de fuentes de alimentación conmutadas, y con buena razón, ya que la fuente de alimentación a menudo es el corazón de un proyecto, hablando eléctricamente. En este proyecto vamos a hacer las cosas un poco diferente. Debido a las limitaciones de espacio, estoy intentando usar módulos integrados muy pequeños en lugar de construir múltiples reguladores de voltaje. Estos módulos son todos mucho más pequeños que un regulador que podría diseñar, y a menudo son más pequeños que solo los inductores que habría usado por sí solos.

Mi objetivo es soportar una entrada de 10-35V, lo que permitiría el uso con baterías de ácido plomo tanto de 12 V como de 24 V en un estado descargado y completamente cargado. Con una sola celda de litio (3-4.2v) como nuestra batería de respaldo y una amplia gama de voltajes para soportar, necesitaré un voltaje intermedio del cual todo pueda funcionar.

Me decidí por 8 voltios para el voltaje intermedio. Está justo por debajo de nuestro voltaje mínimo de entrada y no demasiado por encima del voltaje de la batería a bordo. Esto proporciona un buen punto medio para los reguladores mientras aún permite la generación eficiente de los 5 V, 3.8 V y 3.3 V requeridos para nuestros ICs, y para que el IC del cargador de batería funcione a partir de.

La entrada se regula utilizando un módulo MPM3550 de Monolithic Power Systems, y la batería a bordo se incrementa usando un TPS61089. No pude encontrar un módulo convertidor de aumento adecuado que fuera más pequeño que la solución que pude construir con el TPS61089, sin embargo, el convertidor de aumento es el único regulador no módulo en la placa.

El voltaje intermedio de 8v se reduce luego a 5V para el transceptor CAN utilizando un regulador lineal MC78LC50 ya que el consumo de corriente es bastante bajo. Se suministran 3.8V al módulo SARA utilizando un módulo D PMU8218, y 3.3V para el resto del sistema proviene del LMZ21701SILT de Texas Instruments. Realmente disfruté buscando estos reguladores. Es bastante sorprendente la cantidad de energía que algunos módulos pueden conmutar desde módulos increíblemente pequeños y relativamente económicos.

Para el cambio de carga instantáneo de energía externa a batería, estoy usando el mismo LTC4414EMS de Analog Devices que usé en mi anterior proyecto de UPS de 12V.

Esquemas

Hay bastante actividad en este proyecto en comparación con algunos de los anteriores, por lo que he ilustrado la hoja de esquema de nivel superior con algunas notas para mostrar el flujo de energía a través del sistema.

Energía de Entrada

Comencemos mirando los esquemáticos desde la entrada de energía. Con el objetivo de conectar este producto a grandes generadores y otras plantas industriales, necesitamos ser muy cuidadosos con la energía de entrada. Los enormes motores de arranque en los grandes generadores pueden causar enormes voltajes de retroceso y otros caos.

Para lidiar con el potencialmente dañino e inconsistente voltaje de entrada durante el arranque de un motor, he sido un poco excesivo con el filtro de energía de entrada.

Hay protección contra polaridad inversa tanto en las entradas de voltaje positivo como negativo. El lado negativo es a través del IC1 MOSFET N-Ch que se coloca en el circuito "al revés", lo que permite que el diodo de cuerpo conduzca corriente, lo que a su vez permite que la puerta reciba corriente completamente, activando el FET. Para proteger el diodo de cuerpo, también he añadido un diodo externo, D5, para proporcionar la misma función desde un dispositivo más tolerante.

En el lado positivo, hay un portafusibles mini para fusibles de cuchilla automotrices, M1, seguido por dos diodos TVS. Los diodos TVS pueden no tener la capacidad de manejar un gran sobrevoltaje, sin embargo, conducirán suficiente corriente para quemar un fusible y así proteger el circuito. Después de esta protección básica de entrada hay un diodo para protección adicional contra la polaridad inversa, otro diodo para proteger contra retrocesos y un filtro básico de EMI conducido. El regulador de voltaje de entrada afirma cumplir con la clase B de CISPR22 en su hoja de datos y recomienda la implementación del filtro en el esquemático para cumplir con la clase 5 de CISPR25. Dado que este dispositivo podría usarse en un entorno automotriz, vale la pena apuntar a la clase 5 de CISPR25 para el cumplimiento de emisiones conducidas.

En comparación con los reguladores del proyecto anterior, el regulador de entrada para este diseño es muy simple. Todo lo que se requiere es establecer la frecuencia usando una resistencia de las sugerencias en una tabla en la hoja de datos, y calcular la resistencia de retroalimentación. La resistencia de retroalimentación es simplemente una resistencia en paralelo al divisor de voltaje de retroalimentación en módulo. Los capacitores de entrada y salida tienen una capacitancia mayor que el mínimo sugerido por la hoja de datos, opté por el valor más grande que pude para el tamaño de capacitor cerámico 1210 (imperial) y el rango de voltaje de entrada.

Gestión de Baterías

El diseño de carga de la batería es muy simple, la corriente se establece en el máximo (1 A) que el chip es capaz de manejar. Puedes leer más sobre el diseño de carga de baterías en mi proyecto de Fuente de Alimentación Ininterrumpida de 12 V.

El monitor de celda de batería parece mucho más complicado de lo que es.

El monitor de batería es esencialmente solo un sensor de corriente que está sumando toda la corriente que fluye a través de la batería. La resistencia de detección de corriente (R16) tiene una red básica de filtrado, pero por lo demás se conecta directamente al BQ27542DRZ, que calcula la corriente total utilizada que luego es accesible a través de I2C.

La funcionalidad UPS en este módulo LTE/GNSS es proporcionada por el LTC4414EMS y un MOSFET de canal P. Como dije anteriormente, no entraré demasiado en esto, ya que construimos un proyecto entero alrededor de esto anteriormente. Vale la pena mencionar aquí que el regulador de 8 V para la batería siempre está funcionando, si la energía se interrumpe cuando el módem celular está transmitiendo a plena potencia, no hay suficiente capacitancia a bordo para suministrarle energía mientras un regulador tarda varios milisegundos en arrancar.

Batería a Voltaje Intermedio

En este proyecto solo hay un regulador de voltaje personalizado. Como mencioné anteriormente, no pude encontrar un módulo regulador de impulso que fuera suficientemente pequeño y potente. Este TI TPS61089 es el convertidor de impulso más pequeño que pude diseñar para los requisitos de corriente del módulo celular.

Tengo una capacitancia de entrada mínima en este diseño, porque las baterías de litio tienen una resistencia lo suficientemente baja que siento que puedo empujar los límites un poco más de lo que lo haría con una fuente de alimentación que no es capaz de responder a demandas de corriente grandes tan rápidamente. De igual manera, no hay una gran cantidad de capacitancia de salida, ya que solo se deben atender las necesidades inmediatas de este regulador, hay suficiente capacitancia de volumen en otro lugar del circuito.

Estoy operando el regulador a 2Mhz, lo que perjudica un poco la eficiencia del diseño, reduciéndola a aproximadamente el 86% bajo una carga de 2A, sin embargo, reduce tanto la huella que vale la pena el compromiso por la vida de la batería. Hay cosas que puedo hacer en el software al no usar la radio con tanta frecuencia para compensar la pérdida de energía, pero con el software no puedo hacer la placa más pequeña. Con un diseño eficiente del 90%+, usaría más de cuatro veces el espacio de la placa.

Muchos Reguladores

El dispositivo más hambriento de energía, el módem celular, requiere hasta 2A a 3.8V. Los Módulos de Potencia Flexibles PMU2818 son bastante fáciles de implementar; la mayoría de los valores en mi esquemático (aparte del divisor de retroalimentación) se obtienen de las muchas tablas en la hoja de datos, que sugieren valores para una amplia gama de voltajes y condiciones.

La capacitancia de salida está limitada a lo que se debe colocar inmediatamente al lado del módulo, ya que la capacitancia de masa para el módem celular está en la hoja esquemática del módem. La mayoría de los ICs lógicos en la placa son de 3.3V, sin embargo, tienen demandas de corriente bastante modestas. El LMZ21701 es tan fácil de usar como un regulador lineal ajustable, y solo se necesita un capacitor de arranque suave opcional para seleccionar el tiempo de inicio.

Finalmente, se utiliza un LDO de salida fija simple para proporcionar energía de 5 V. El transceptor CAN que alimenta tiene una demanda de corriente suficientemente baja como para que el regulador lineal tenga un impacto negligible en la vida de la batería.

Microcontrolador Silicon Labs EFM32

Una de las cosas buenas de la serie EFM32 es que son realmente fáciles de configurar, al menos desde el punto de vista esquemático, si no estás buscando hacer algo demasiado loco con ellos. En cuanto a los componentes de soporte externos, todo lo que realmente necesitas son unos pocos capacitores de desacople. No necesito el oscilador externo de baja frecuencia ya que no utilizaré ninguna funcionalidad que lo requiera.

Después de darle energía al microcontrolador, es solo cuestión de conectar todos tus IO. Esperaba tener suficientes IO para este proyecto en este modelo/paquete, y funcionó justo bien. Podría ahorrar algunos IO si necesitara más combinando los pines de reinicio para los periféricos.

Para este proyecto decidí usar conectores de arnés de cada hoja, en lugar de solo usar puertos. Los arneses hacen que la hoja de nivel superior se vea muy limpia y mantienen todo junto, lo que me ahorró una cantidad sorprendente de tiempo en comparación con el uso de puertos.

También estoy considerando la memoria flash SPI como parte de la porción del microcontrolador del esquemático. La memoria flash SPI también es muy fácil de conectar, solo necesitando un capacitor de desacople o el bus de comunicaciones conectado.

uBlox SARA LTE Module

Una de las ventajas de usar módulos para la mayoría de las funciones en este proyecto es que el conteo de BOM es mucho menor: todo necesita muchos menos componentes de apoyo y mucho menos cálculo de valores. El módulo LTE no es diferente en comparación con construir el tuyo propio.

Los principales aspectos a tener en cuenta en el esquemático LTE son la antena y la tarjeta SIM. La pista de la antena debe tener una impedancia ajustada, y también debe tener algunos componentes de sintonización. Estoy usando los valores sugeridos en la hoja de datos para sintonizar la antena, sin embargo, se debe realizar una prueba real con un analizador de redes vectorial para determinar los valores reales requeridos para tu placa de circuito.

Hay un diodo TVS de 4 líneas para el conector de la tarjeta SIM. Una tarjeta SIM es una fuente muy probable de descarga estática por parte de alguien que inserta o retira una tarjeta SIM, y estar conectado directamente al módulo RF es una gran manera de obtener una descarga dañina que podría degradar o destruir la radio.

El uBlox SARA utiliza 1.8v para sus líneas IO, así que estoy usando un traductor de nivel lógico Texas Instruments TXB0108PW para convertir los voltajes lógicos. Los he usado en proyectos anteriores y he quedado muy satisfecho con ellos.

Mencioné anteriormente al discutir la fuente de alimentación de 3.8V que la capacitancia de reserva se proporcionaba en el módulo LTE, y aquí está. Para las demandas de corriente pico es una cantidad bastante modesta de capacitancia, sin embargo, la demanda pico debería ser de corta duración y es poco probable que se alcance en la mayoría de las circunstancias, los capacitores proporcionados son suficientes para asegurar un funcionamiento correcto.

También hay muchos tierras en el SARA... una enorme cantidad de pines de tierra. ¡Tengo un símbolo esquemático completo que es casi todo pines de tierra!

uBlox NEO M8N GNSS

El NEO-M8N tiene muchos periféricos de comunicación, normalmente solo conectaría las líneas uart, sin embargo, dado que ya tenemos I2C a bordo pensé que sería interesante conectarlo solo para proporcionar más opciones en el futuro. He añadido perlas de ferrita en la entrada y en las líneas uart para reducir la cantidad de EMI conducida que puede entrar en el módulo.

La antena en un mundo ideal no necesitaría componentes de ajuste, sin embargo, probablemente los necesite para una mejor respuesta. Sin una placa de prototipo probada en un VNA, no quería adivinar cuál podría ser la incompatibilidad, ya que no pude encontrar suficientes datos sobre la antena y el módulo para calcular los valores. Si estás construyendo tu propia versión de este proyecto, deberías considerar caracterizar la placa, el módulo y la antena para sintonizar adecuadamente el camino de RF para un rendimiento óptimo.

El módulo ya incluye un filtro SAW y un LNA, así que con la antena montada directamente contra el módulo no hay necesidad de agregar más. Si planeas usar una antena remota fuera de la placa, puedes usar el pin VCC_RF para alimentar una antena activa con un filtro y LNA integrados.

Acelerómetro

El acelerómetro que estoy utilizando es uno de los más económicos que tiene interrupciones y gestos. Realmente me gustan los acelerómetros de la serie ST que tienen la capacidad de generar interrupciones para eventos y gestos, como un movimiento o doble toque. Para esta aplicación, si el dispositivo se utiliza puramente para anti-robo, todo el dispositivo puede ser puesto en un sueño profundo con solo el acelerómetro y las fuentes de alimentación activas. Si el acelerómetro detecta movimiento, puede despertar al microcontrolador, el cual puede comenzar a monitorearlo más de cerca.

Puede que te hayas preguntado dónde estaban las resistencias de pull-up de I2C en las hojas esquemáticas anteriores, ¡pues aquí están! El acelerómetro fue el primer dispositivo I2C para el cual capturé el esquemático, y con espacio limitado en la hoja del microcontrolador, simplemente dejé las resistencias de pull-up donde estaban.

Transceptor CAN

Finalmente, tenemos un transceptor CAN que podría ser conectado a un sistema de gestión del motor. El conector CAN es otro lugar por el que podrían entrar transitorios, ya sea por un técnico conectando los cables, o por transitorios provenientes del dispositivo al que los cables están conectados durante la operación.

En la Siguiente Parte

Este es un proyecto bastante grande, así que tendré que dejarlo aquí para este artículo. En el próximo artículo voy a encaminarme a rutear la placa y ver qué tan pequeña podemos hacerla. Los dos módulos RF ciertamente presentan una propuesta desafiante para una placa pequeña, con un transmisor de relativamente alta potencia y un receptor extremadamente sensible buscando señales desde el espacio.

Con un total de 141 componentes, sin incluir fiduciales, este módulo LTE/GNSS será un interesante proyecto de enrutamiento.

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