Projeto de Rastreador de Ativos GNSS + LTE, Parte 1

No projeto desta semana, estou construindo um sistema de rastreamento de ativos baseado em LTE que pode ser usado para uma variedade de objetivos, como prevenção (e recuperação) de roubo, rastreamento de veículos de entrega ou trânsito, bem como manutenção preditiva se os dados coletados forem combinados com um serviço de aprendizado de máquina adequado. Todos os meus projetos anteriores foram placas de duas camadas sem quaisquer restrições de espaço, mas sinto falta de construir placas de circuito compactas de alta densidade, então neste projeto vamos tentar construir o módulo LTE/GNSS o menor possível. Há muito o que cobrir, então vamos olhar para os objetivos, seleção de peças e esquemáticos, e continuar com Parte 2 que se concentrará no design e layout da PCB.

Existem muitos usos para um projeto como este, se instalado em um ônibus ou autocarro, os dados GNSS poderiam ser reportados de volta para a empresa de transporte para fornecer atualizações de localização, que, por sua vez, poderiam ser usados para fornecer aos clientes estimativas do tempo de chegada do próximo serviço, e em uma escala maior, ser usado para melhorar a programação e os dados de tempo de parada. Se isso fosse instalado em um ativo de alto valor e portátil, como uma torre de iluminação de construção, gerador ou outro equipamento que é frequentemente deixado em áreas remotas e um alvo para roubo, o movimento não planejado do ativo poderia desencadear uma resposta da polícia ou de segurança. Também poderia ser usado para garantir que um ativo permaneça dentro de uma área geograficamente delimitada.

Acima está o design da PCB sobre o qual você estará lendo no Altium 365 Viewer, uma maneira gratuita de se conectar com seus colegas de trabalho, clientes e amigos com a capacidade de visualizar o design ou baixar com um único clique de um botão! Faça o upload do seu design em questão de segundos e tenha uma maneira interativa de dar uma olhada aprofundada sem nenhum software pesado ou poder de computador. 

O que é Rastreamento de Ativos GNSS?

Rastrear um ativo é um ótimo objetivo, mas existem algumas ferramentas de aprendizado de máquina e sistemas baseados em nuvem fantásticos disponíveis, que podem ser conectados a um dispositivo capaz de otimizar cronogramas de manutenção ou alertar automaticamente a equipe sobre a necessidade de enviar um técnico para um local. Vou adicionar um circuito integrado de barramento CAN básico ao circuito, bem como um acelerômetro para permitir que os dados sejam coletados de um sistema de gerenciamento de motor e coletar dados de vibração (os quais os sistemas de aprendizado de máquina são excelentes em transformar em um sistema de aviso precoce de falhas). O acelerômetro também é útil pois pode detectar se o objeto foi movido quando o sinal GNSS está fraco ou bloqueado, permitindo mais opções para segurança.

Ladrões experientes estão bem cientes dos rastreadores, e eles podem cortar os cabos da bateria para que um rastreador de ativos não possa operar—então, vou construir um sistema com uma única célula de bateria de polímero de lítio para alimentar o sistema caso sua bateria principal seja desconectada. Isso também garantirá a operação contínua do dispositivo durante eventos como a partida de um grande gerador, causando uma quantidade significativa de queda de tensão na bateria, especialmente em clima frio.

Estou visando construir este dispositivo o menor possível e de tal forma que possa ser ocultado. Muitos sistemas de rastreamento comerciais que vi em uso são caros, volumosos, difíceis de instalar e fáceis para ladrões desativarem ou removerem. Embora eu não esteja especificamente otimizando este projeto para ser de baixo custo, estou tentando usar os componentes de menor custo que atendam aos requisitos e desempenhem bem suas funções.

Como sempre, você pode encontrar este projeto junto com todos os meus outros no GitHub sob a licença MIT muito permissiva. A licença MIT essencialmente permite que você faça o que quiser com o design, desde copiar pequenas seções dele até produzi-lo em massa como está, desde que você esteja ciente de que podem haver erros e nem eu nem a Altium podemos ser responsabilizados por quaisquer problemas.

Os componentes deste projeto todos vêm da minha biblioteca de código aberto Altium Designer®, a Biblioteca Celestial Altium. Isso permite que você reutilize rapidamente seções deste projeto no seu próprio trabalho.

Seleção de Componentes

Antes de mergulharmos na análise dos componentes de 'grande importância', quero apenas notar que, como estou projetando isso para ser o menor possível, estou usando peças de tamanho 0201 (imperial) sempre que possível para os componentes passivos. Eu usaria 01005 (imperial), no entanto, tenho dificuldades para prototipar manualmente com esses — então, estou ficando com o maior 0201, que me permite construir um protótipo apenas com um estêncil de pasta, pinças e um forno de refusão. Este projeto poderia provavelmente ser reduzido ainda mais com peças de tamanho 01005.

Módulo LTE/GNSS

Minhas exigências para um módulo LTE/GNSS são bastante simples, mas elas excluem muitas das opções que eu normalmente usaria. Como este é um projeto exemplo, o módulo deve ser certificado para uso em qualquer país ou ter variantes para diferentes regiões. Além disso, quero usar um módulo que esteja disponível nos principais distribuidores de componentes, assim, se você quiser construir um desses rastreadores, pode fazê-lo sem ter que procurar por um fornecedor. Estamos também especificamente à procura de módulos que sejam pré-certificados. Isso, se usado corretamente, permite que a placa concluída seja certificada como um irradiador não intencional que contém um irradiador intencional pré-certificado. Fazer isso permite que volumes muito baixos desta placa sejam construídos e certificados sem o gasto relativamente enorme da certificação de irradiador intencional.

Nos últimos 5 anos, certamente houve um grande aumento no número de módulos celulares disponíveis e nos níveis de estoque nos principais distribuidores. Há 10 anos, poderia ter sido difícil encontrar um módulo celular que pudesse ser usado globalmente em um fornecedor importante (como a Mouser ou a Digi-Key), especialmente a um preço baixo, apesar da variedade disponível. Com o surgimento da Internet das Coisas, há muito mais demanda por acesso celular para dispositivos como o que estou projetando. Como tal, a banda LTE atende especificamente a dispositivos IoT com as bandas LTE Cat-M1 e NB-IoT. Essas bandas são projetadas especificamente para lidar com os requisitos de um dispositivo de baixa potência alimentado por baterias, desde que o dispositivo esteja principalmente enviando pequenas quantidades de dados.

Com isso em mente, selecionei o módulo uBlox SARA-R410M, que tem opções para todas as principais regiões globais. Está disponível nos principais distribuidores e o custo é bastante razoável. É um modem celular muito moderno que suporta os últimos padrões LTE, mantendo ainda alguma compatibilidade retroativa com padrões de gerações anteriores para áreas com dificuldades de cobertura. Esta aplicação não começará a usar todos os recursos do módulo, pois só precisamos de internet básica com taxas de dados baixas.

Vou emparelhar o módulo SARA com uma antena multi-banda de montagem em placa ANT-LTE-CER-T da Linx Technologies.

Módulo Receptor GNSS

Um requisito chave para este projeto é a precisão de posicionamento—é crítico que o rádio receptor de navegação possa receber sinais de vários satélites. A melhor maneira de fazer isso é usar um receptor do Sistema Global de Navegação por Satélite (GNSS) em vez de apenas GPS. Isso permite que o sistema potencialmente receba dados de correção de navegação do GPS (EUA), GLONASS (Rússia), Galileo (UE) e BeiDou (China)—aumentando significativamente o número de satélites usados para uma correção de posicionamento. Dado que este dispositivo provavelmente será instalado em um local discreto, ele pode ter uma visão desafiadora do céu, então mais satélites potenciais à vista é definitivamente uma coisa boa.

Em projetos passados, tive dificuldades em encontrar algum módulo GNSS que superasse a série uBlox 8, então este projeto será centrado no uBlox. O módulo específico que vou usar é o uBlox NEO-M8N, que possui memória flash permitindo que seu firmware seja atualizado. Isso é mais caro do que as outras opções da série 8, mas acredito que atualizações de firmware em dispositivos como este valem o custo.

Embora o receptor GNSS não precise ser certificado, ainda prefiro usar a versão em módulo do uBlox em vez do CI nu, pois ele vem com um filtro SAW e LNA integrados, economizando no layout e ajuste do produto final. Ele também vem em uma caixa blindada RF, o que para este produto é um grande bônus, já que estará em proximidade com o potente modem LTE, que pode operar em frequências próximas à banda L1 do GNSS. Se eu não estivesse usando um módulo blindado, precisaria fazer um escudo RF para esta placa, adicionando mais custos de engenharia.

Microcontrolador

Se a energia externa for desconectada do rastreador, este dispositivo precisará potencialmente funcionar por longos períodos a partir de sua bateria interna para continuar fornecendo o rastreamento do ativo. Esses módulos de rádio podem ser colocados em um modo de baixo consumo de energia, então eu quero usar um microcontrolador que possa alcançar um consumo de energia muito baixo no modo de espera. Eu também preciso de um microcontrolador relativamente compacto.

Com esses requisitos, eu fui direto para a série EFM32 da Silicon Labs. Eu já fiz testes extensivos em uma ampla gama de microcontroladores ARM, bem como alguns microcontroladores de 8 e 16 bits e a série EFM32, que foram imbatíveis para consumo de energia baixo e a facilidade de colocá-los em estados de sono de baixa energia e sair desses estados.

Para este projeto, o EFM32 Tiny Gecko é o melhor compromisso entre custo, funcionalidade, tamanho e energia. Especificamente, estou usando o EFM32TG11B520F128GM32-B, que está em um pacote QFN32 de 5x5mm e não precisa de um cristal externo, economizando ainda mais espaço.

Carregamento e Gerenciamento de Bateria

Muitos circuitos integrados (ICs) para carregadores de bateria disponíveis são projetados apenas para uma entrada de 5 V. Eu quero que a tensão intermediária comum nesta placa seja de 8 V por razões que abordaremos em breve — o que exclui muitos ICs carregadores de célula única que não suportam mais de 6 V de entrada. Este projeto não precisa de capacidades de carregamento rápido, já que a bateria opera apenas como uma fonte de alimentação ininterrupta, com o dispositivo esperado para estar sempre conectado. Portanto, não estou excessivamente preocupado com a corrente de carga, apenas com a tensão de entrada e espaço.

Decidi usar o Texas Instruments BQ24040DSQR, com uma corrente de carga máxima de 1 A, é mais do que suficiente para as minhas necessidades. Além disso, o pacote PWSON tem apenas 2x2mm, o que cumpre o requisito para um módulo LTE/GNSS compacto.

Além de apenas carregar a bateria, também precisamos saber o estado de carga se estivermos operando desconectados da energia externa. Para isso, estou usando o gerenciador de bateria I2C BQ27542DRZ da Texas Instruments. Ele pode monitorar precisamente o estado de descarga, fornecendo uma leitura exata da porcentagem de energia utilizada, em vez de uma aproximação, como simplesmente olhar para a voltagem faria. Não estou implementando nenhuma funcionalidade de corte de bateria - o custo de uma única célula 18650 empalidece em comparação com a possibilidade de recuperar um ativo incrivelmente caro daquele último pacote de dados antes da bateria se esgotar. Ao monitorar precisamente a descarga da bateria, o firmware pode prolongar a vida útil do dispositivo dormindo por longos períodos entre as verificações e enviando de volta dados do modem celular, se necessário. O modem celular é de longe o maior consumidor de energia, e monitorar seu consumo de energia e controlar seu uso é a maneira mais eficaz de estender o tempo de funcionamento desconectado.

Sensing and Data Storage

Como mencionado acima, usar um modem celular é uma ótima maneira de reduzir a vida útil da bateria do dispositivo. Portanto, queremos usá-lo o mínimo possível, enquanto ainda enviamos dados úteis de volta. Para utilizar melhor o modem, vale a pena armazenar os dados a serem transmitidos em rajadas, o microcontrolador não possui uma grande quantidade de espaço em flash, então é melhor ter um flash externo. Estou usando um IC de flash SPI de 4 megabytes que permitirá armazenar uma quantidade significativa de dados de posição, movimento ou outros dados coletados para serem transmitidos periodicamente em uma rajada.

Como mencionei no início do artigo, o dispositivo poderia ser usado para manutenção preditiva e o EFM32TG tem suporte a CAN bus, então adicionei um transceptor CAN NCV7351D13R2G da ON Semiconductor para que os dados possam ser coletados de um sistema de gerenciamento de motor ou outro dispositivo habilitado para CAN. Esses dados também poderiam ser coletados no flash externo para serem transmitidos para um serviço na nuvem em rajadas.

Regulação de Potência/Tensão

Muitos dos meus projetos recentes tiveram um forte foco no design de fontes de alimentação comutadas, e com boa razão, pois a fonte de alimentação é frequentemente o coração de um projeto, falando eletricamente. Neste projeto, vamos fazer as coisas um pouco diferente. Devido às restrições de espaço, estou tentando usar módulos integrados muito pequenos em vez de construir múltiplos reguladores de tensão. Esses módulos são todos muito menores do que um regulador que eu poderia projetar, e muitas vezes são menores do que apenas os indutores que eu teria usado sozinho.

Meu objetivo é suportar uma entrada de 10-35V, o que permitiria o uso com baterias de chumbo-ácido de 12 V e 24 V em um estado descarregado e totalmente carregado. Com uma única célula de lítio (3-4.2v) como nosso backup de bateria e uma ampla gama de tensões para suportar, precisarei de uma tensão intermediária para tudo funcionar a partir dela.

Eu decidi por 8 volts para a tensão intermediária. Está logo abaixo da nossa tensão mínima de entrada e não muito acima da tensão da bateria a bordo. Isso fornece um bom ponto intermediário para os reguladores, permitindo ainda a geração eficiente dos 5 V, 3.8 V e 3.3 V necessários para nossos ICs, e para o IC do carregador de bateria funcionar a partir dele.

A entrada é regulada para baixo usando um módulo Monolithic Power Systems MPM3550, e a bateria embarcada é aumentada usando um TPS61089. Não consegui encontrar um módulo conversor de aumento adequado que fosse menor do que a solução que pude construir com o TPS61089, no entanto, o conversor de aumento é o único regulador não modular na placa.

A tensão intermediária de 8v é então reduzida para 5V para o transceptor CAN usando um regulador linear MC78LC50, já que o consumo de corrente é bastante baixo. 3.8V é fornecido ao módulo SARA usando um módulo PMU8218 D, e 3.3V para o resto do sistema vem do Texas Instruments LMZ21701SILT. Eu realmente gostei de procurar por esses reguladores. É bastante impressionante a quantidade de energia que alguns módulos conseguem converter a partir de módulos incrivelmente pequenos e relativamente baratos.

Para a troca de carga instantânea de energia externa para bateria, estou usando o mesmo Analog Devices LTC4414EMS que usei no meu projeto anterior de UPS de 12V.

Esquemas

Há bastante coisa acontecendo neste projeto comparado a alguns dos anteriores, então ilustrei a folha de esquema de nível superior com algumas notas para mostrar o fluxo de energia através do sistema.

Energia de Entrada

Vamos começar olhando os esquemáticos a partir da entrada de energia. Com o objetivo de conectar este produto a grandes geradores e outras plantas industriais, precisamos ter muito cuidado com a energia de entrada. Os enormes motores de arranque em grandes geradores podem causar enormes tensões de retorno e outros caos.

Para lidar com a tensão de entrada potencialmente danosa e inconsistente durante a partida de um motor, eu exagerei um pouco no filtro de energia de entrada.

Existe proteção contra polaridade reversa tanto nos entradas de tensão positiva quanto negativa. O lado negativo é através do IC1 MOSFET N-Ch que é colocado no circuito "ao contrário", o que permite que o diodo de corpo conduza corrente, o que por sua vez permite que o portão receba corrente plenamente, ativando o FET. Para proteger o diodo de corpo, eu também adicionei um diodo externo, D5, para fornecer a mesma função a partir de um dispositivo mais tolerante.

Do lado positivo, há um suporte de fusível de lâmina automotivo mini, M1, seguido por dois diodos TVS. Os diodos TVS podem não ter a capacidade de lidar com um grande surto, no entanto, eles conduzirão corrente suficiente para queimar um fusível e, assim, proteger o circuito. Após essa proteção básica de entrada, há um diodo para proteção adicional contra polaridade reversa, outro diodo para proteger contra retorno e um filtro básico de EMI conduzido. O regulador de tensão de entrada afirma conformidade com a CISPR22 Classe B em sua ficha técnica e recomenda a implementação do filtro no esquemático para conformidade com a CISPR25 Classe 5. Como este dispositivo pode ser usado em um ambiente automotivo, visar a CISPR25 Classe 5 para conformidade com emissões conduzidas vale a pena.

Comparado aos reguladores no projeto anterior, o regulador de entrada para este design é muito simples. Tudo o que é necessário é definir a frequência usando um resistor a partir das sugestões em uma tabela na ficha técnica, e calcular o resistor de feedback. O resistor de feedback é apenas um resistor em paralelo ao divisor de tensão de feedback no módulo. Os capacitores de entrada e saída têm uma capacitância maior do que o mínimo sugerido pela ficha técnica, eu optei pelo maior valor que pude para o tamanho do capacitor cerâmico 1210 (imperial) e a faixa de tensão de entrada.

Gerenciamento de Bateria

O design da carga da bateria é muito simples, a corrente é definida para o máximo (1 A) que o chip é capaz. Você pode ler mais sobre o design de carregamento de baterias no meu projeto de Fonte de Alimentação Ininterrupta de 12 V.

O monitor de célula de bateria parece muito mais complicado do que realmente é.

O monitor de bateria é essencialmente apenas um sensor de corrente que está somando toda a corrente que flui através da bateria. O resistor de detecção de corrente (R16) possui uma rede básica de filtragem, mas, de outra forma, apenas se conecta diretamente ao BQ27542DRZ, que calcula a corrente total usada, a qual é então acessível via I2C.

A funcionalidade UPS neste módulo LTE/GNSS é fornecida pelo LTC4414EMS e um MOSFET de Canal P. Como eu disse anteriormente, não vou entrar muito nisso, pois construímos um projeto inteiro em torno disso anteriormente. Vale a pena notar aqui que o regulador de 8 V para a bateria está sempre funcionando, se a energia for interrompida quando o modem celular está transmitindo com potência total, não há capacitância suficiente a bordo para fornecê-lo com energia enquanto um regulador leva vários milissegundos para iniciar.

Bateria para Tensão Intermediária

Há apenas um regulador de tensão personalizado neste projeto. Como mencionei anteriormente, não consegui encontrar um módulo regulador de aumento que fosse suficientemente pequeno e potente. Este TI TPS61089 é o menor conversor de aumento que pude projetar para as necessidades de corrente do módulo celular.

Eu tenho uma capacitância de entrada mínima neste design, porque as baterias de lítio têm uma resistência suficientemente baixa que sinto que posso ultrapassar um pouco os limites do que faria com uma fonte de energia que não é capaz de responder a demandas de corrente grandes tão rapidamente. Da mesma forma, não há uma grande quantidade de capacitância de saída, pois apenas as necessidades imediatas deste regulador precisam ser atendidas, há capacitância de volume suficiente em outro lugar no circuito.

Estou operando o regulador a 2Mhz, o que prejudica um pouco a eficiência do design, reduzindo-a para cerca de 86% sob uma carga de 2A, no entanto, reduz tanto a pegada que vale a pena o compromisso pela vida útil da bateria. Há coisas que posso fazer no software, como não usar o rádio com tanta frequência para compensar a perda de energia, mas com o software não posso tornar a placa menor. Com um design de 90%+ de eficiência, eu usaria mais de quatro vezes o espaço da placa.

Muitos Reguladores

O dispositivo mais ávido por energia, o modem celular, requer até 2A a 3.8V. Os Módulos de Potência Flexíveis PMU2818 são bastante fáceis de implementar, a maioria dos valores no meu esquemático (exceto o divisor de feedback) são retirados das muitas tabelas na folha de dados, tendo valores sugeridos para uma ampla gama de tensões e condições.

A capacitância de saída é limitada ao que deve ser colocado imediatamente ao lado do módulo, pois a capacitância de massa para o modem celular está no esquemático do modem. A maioria dos ICs lógicos na placa são de 3.3V, no entanto, eles têm demandas de corrente bastante modestas. O LMZ21701 é tão fácil de usar quanto um regulador linear ajustável, e apenas um capacitor de partida suave opcional é necessário para selecionar o tempo de inicialização.

Finalmente, um simples LDO de saída fixa é usado para fornecer energia de 5 V. O transceptor CAN que ele alimenta tem uma demanda de corrente suficientemente baixa de modo que o regulador linear terá um impacto negligenciável na vida útil da bateria.

Microcontrolador Silicon Labs EFM32

Uma das coisas boas sobre a série EFM32 é que eles são realmente fáceis de configurar, pelo menos do ponto de vista esquemático, se você não está procurando fazer nada muito louco com eles. Quanto aos componentes de suporte externos, tudo o que você realmente precisa são alguns capacitores de desacoplamento. Eu não preciso do oscilador externo de baixa frequência, pois não usarei nenhuma funcionalidade que o exija.

Depois de fornecer energia ao microcontrolador, é apenas uma questão de conectar todos os seus IOs. Eu esperava ter IOs suficientes para este projeto neste modelo/encapsulamento, e deu certo exatamente. Eu poderia economizar alguns IOs se precisasse de mais, combinando os pinos de reset dos periféricos.

Para este projeto, decidi usar conectores de chicote de cada folha, em vez de apenas usar portas. Chicotes fazem a folha de nível superior parecer muito limpa e mantêm tudo junto, o que me economizou uma quantidade surpreendente de tempo em comparação com o uso de portas.

Também estou considerando o flash SPI como parte da porção do microcontrolador do esquemático. O flash SPI também é muito fácil de conectar, precisando apenas de um capacitor de desacoplamento ou do barramento de comunicações conectado.

uBlox SARA LTE Module

Uma das vantagens de usar módulos para a maioria das funções neste projeto é que a contagem de itens na BOM é muito menor—tudo precisa de muito menos componentes de suporte e muito menos cálculo de valores. O módulo LTE não é diferente em comparação a construir o seu próprio.

Os principais pontos a serem observados no esquemático LTE são a antena e o cartão SIM. A trilha da antena deve ser compatível com a impedância, e também deve ter alguns componentes de ajuste. Estou usando os valores sugeridos na ficha técnica para ajustar a antena, no entanto, um teste real deve ser realizado com um analisador de rede vetorial para determinar os valores reais necessários para a sua placa de circuito.

Há um diodo TVS de 4 linhas para o conector do cartão SIM. Um cartão SIM é uma fonte muito provável de descarga estática de alguém inserindo ou removendo um cartão SIM, e estar diretamente conectado ao módulo RF é uma ótima maneira de obter uma descarga prejudicial que poderia degradar ou destruir o rádio.

O uBlox SARA usa 1.8v para suas linhas de IO, então estou usando um tradutor de nível lógico Texas Instruments TXB0108PW para converter as tensões lógicas. Eu usei estes em projetos passados e fiquei muito satisfeito com eles.

Mencionei anteriormente, ao discutir a fonte de alimentação de 3.8V, que a capacitância de reserva foi fornecida no próprio módulo LTE, e aqui está ela. Para as demandas de corrente de pico, é uma quantidade de capacitância bastante modesta, no entanto, a demanda de pico deve ser de curta duração e improvável de ser alcançada na maioria das circunstâncias, os capacitores fornecidos são suficientes para garantir a operação correta.

Há também muitos terras no SARA... uma enorme quantidade de pinos de terra. Eu tenho um símbolo esquemático completo que é quase todo de pinos de terra!

uBlox NEO M8N GNSS

O NEO-M8N possui muitos periféricos de comunicação, normalmente eu só conectaria as linhas uart, no entanto, como já temos I2C a bordo, pensei que seria interessante conectar apenas para fornecer mais opções no futuro. Adicionei beads de ferrite na entrada e nas linhas uart para reduzir a quantidade de EMI conduzida que pode entrar no módulo.

Em um mundo ideal, a antena não precisaria de componentes de ajuste, no entanto, é provável que precise para uma melhor resposta. Sem uma placa de protótipo testada em um VNA, eu não queria adivinhar qual poderia ser o desajuste, já que não consegui encontrar dados suficientes sobre a antena e o módulo para calcular os valores. Se você está construindo sua própria versão deste projeto, deve considerar caracterizar a placa, o módulo e a antena para ajustar adequadamente o caminho RF para um desempenho ótimo.

O módulo já inclui um filtro SAW e LNA, então, com a antena sendo montada diretamente contra o módulo, não há necessidade de adicionar mais. Se você planeja usar uma antena remota fora da placa, pode usar o pino VCC_RF para alimentar uma antena ativa com um filtro e LNA integrados.

Acelerômetro

O acelerômetro que estou usando é um dos mais baratos que possui interrupções e gestos. Eu realmente gosto da série ST de acelerômetros que têm a capacidade de gerar interrupções para eventos e gestos, como um movimento ou toque duplo. Para esta aplicação, se o dispositivo estiver sendo usado puramente para anti-furto, todo o dispositivo pode ser colocado em um sono profundo com apenas o acelerômetro e as fontes de alimentação ativas. Se o acelerômetro detectar movimento, ele pode acordar o microcontrolador, que pode começar a monitorá-lo mais de perto.

Você deve ter se perguntado onde estavam os resistores de pull up do I2C nas folhas de esquema anteriores, bem, aqui estão eles! O acelerômetro foi o primeiro dispositivo I2C para o qual capturei o esquema, e com espaço limitado na folha do microcontrolador, eu simplesmente deixei os resistores de pull up onde estavam.

Transceptor CAN

Finalmente, temos um transceptor CAN que poderia ser conectado a um sistema de gerenciamento de motor. O conector CAN é outro lugar que transientes poderiam entrar, seja por um técnico conectando os fios, ou por transientes vindos do dispositivo ao qual os fios estão conectados durante a operação.

Na Próxima Parte

Este é um projeto bastante grande, então vou ter que deixá-lo aqui por este artigo. No próximo artigo, vou encaminhar a placa e ver o quão pequena podemos fazê-la. Os dois módulos RF certamente representam uma proposta desafiadora para uma placa pequena, com um transmissor de relativamente alta potência e um receptor extremamente sensível à procura de sinais vindos do espaço.

Com um total de 141 componentes, não incluindo fiduciais, este módulo LTE/GNSS será um interessante projeto de roteamento.

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