Gerät zum Senden von Daten an Smartphones herstellen: 100 m Reichweite, 1 kb/s Bandbreite, geringer Stromverbrauch

Was ich machen möchte: Ein Gerät, das sofort eine Benachrichtigung sendet, wenn das Gerät einen Moment hoher Beschleunigung erfährt. Die Benachrichtigung muss die Beschleunigung angeben. Es gibt keine Garantie dafür, dass es einen gibt. Das Gerät muss sehr klein sein, etwa so groß wie ein Penny, und nicht viel dicker. Das Gerät sollte mit einer Standard-Uhrenbatterie ein Jahr lang halten (etwa 80 % der Zeit bewegt sich das Gerät überhaupt nicht, das Gerät sendet nicht mehr als 100 Mal am Tag).

Bonusqualitäten: - Diese Benachrichtigung wird zur Bequemlichkeit und möglichen zukünftigen Visualisierungszwecken an ein Smartphone gesendet. - Die Benachrichtigung wäre aus einer Entfernung von bis zu 100 m vom Gerät sichtbar (dies könnte über ein drahtloses Signal erreicht werden).

Worum ich bitte: Beratung darüber, über welches Medium diese Benachrichtigung gesendet werden könnte (Bluetooth, Zigbee, Wifi) und wenn sie nicht an ein Smartphone gesendet werden kann, an was sie gesendet werden könnte, um die Ziele des Geräts zu erreichen (insbesondere die sofortige Benachrichtigung, dass das Gerät beschleunigt wurde und wie stark es beschleunigt wurde).

Was sind Ihre Leistungsanforderungen? Da fehlt dir eine Zahl.
Mein Strombedarf ist, dass das Gerät ein Jahr mit einer einzigen 3-V-Uhrenbatterie halten sollte.
Wie oft werden Sie in diesem Lebensjahr senden? Und welcher andere Stromverbrauch wird neben der Kommunikation auftreten?
CR2032 hat nur 240 mAh. Wie hoch ist Ihr Leistungsbudget für Spitzenstrom, wenn das Gerät aktiv ist? Und wie hoch ist Ihr nomineller Ruhestromverbrauch, wenn das Gerät inaktiv ist?
Es wird einen kleinen Mikroprozessor geben, aber die Berechnung wird minimal sein. Fast die gesamte Macht würde durch Kommunikation erfolgen. Wäre es unrealistisch zu glauben, dass es kontinuierlich senden würde?
Ich bin kein EE-Typ, also werde ich Ihnen nur sagen, was meine Idee ist. Es ist im Wesentlichen ein winziger Beschleunigungsmesser, ein Gyroskop und ein Mikroprozessor mit einer Antenne. Die Teile, die ich gesammelt habe, sind kleiner als ein Cent, wenn sie auf einem ausgelegt sind (ich habe einen Freund die Teile auswählen lassen). Der einzige Zweck des Geräts ist die Übertragung von Momenten hoher Beschleunigung (50+ G) (linear und rotierend) aus bis zu 100 m Entfernung. Etwa 80 % der Zeit bewegt sich das Objekt überhaupt nicht, und wenn sich das Objekt bewegt, sollte es nicht mehr als 100 Mal am Tag über 50 G erreichen.
Lesen Sie das Datenblatt der CR2032-Batterie (z. B. Energizer oder eine andere Marke), sehen Sie sich die Diagramme der Impulsentladungseigenschaften an und prüfen Sie, ob eine Uhrenbatterie wie diese für Ihre Anwendung geeignet ist. Es gibt andere gängige Arten von Uhrenbatterien, die Sie ebenfalls überprüfen müssen – CR2032 ist nur eine der am häufigsten verwendeten. Erfolg oder Misserfolg hängt davon ab, ob Sie eine vernünftige Balance zwischen Betriebsleistung und Akkugröße finden.
Wenn der Empfänger ein Smartphone sein muss, was gibt es dann noch außer WLAN, GSM und Bluetooth? Haben Sie daran gedacht, einen Empfänger für die Schnittstelle mit dem Smartphone herzustellen, z. B. über USB-OTG? Muss die Reichweite von 100 m omnidirektional sein, oder können Sie zuverlässig ein Paar Richtantennen an jedem Ende der Verbindung ausrichten?
Hallo Mark, ich habe die Frage aktualisiert und mehr Details gegeben. Ich sehe, dass das direkte Senden der Benachrichtigung an ein Smartphone angesichts der zuvor erwähnten Einschränkungen möglicherweise unmöglich ist, also habe ich die Ziele und Anforderungen in der bearbeiteten Fragenzusammenfassung gelockert und priorisiert.
An die Person, die für das Schließen gestimmt hat: Das OP sucht nicht nach einem bestimmten Produkt oder Ort zum Kaufen. Er versucht herauszufinden, welche Art von HF-Gerät er basierend auf seinen Leistungsanforderungen verwenden soll. Beachten Sie, dass ich in meiner Antwort auch keine spezifischen Empfehlungen gegeben habe. Diese Frage und Antwort(en) werden nicht als Kriterien für das Schließen von Zuständen „selten nützlich für andere“ oder „schnell veraltet“.
@tcrosley Diese Frage ist nicht off-topic→shopping , aber sie ist zu weit gefasst . Der OP sollte sich zuerst selbst Gedanken machen. Das Crowdsourcing eines Designs muss der letzte Ausweg sein, nicht der erste.
@NickAlexeev Es wurde als Einkaufsfrage als nicht zum Thema gehörend markiert - klicken Sie auf den Link Schließen (1) und Sie werden sehen, dass zu breit (zumindest vorerst) nicht aktiviert ist. Und dem widerspreche ich auch.
@NickAlexeev Die Frage gilt für viele Geräte mit ähnlichen Anforderungen. Warum ist das schlecht?
@JoeBenassi Sie haben über dieses Problem von Ihnen nicht genug nachgedacht, bevor Sie die Frage gestellt haben. Das ist nicht gut.
@NickAlexeev was lässt dich das denken? Ich habe darüber nachgedacht. Ich habe nach Bluetooth gesucht, aber die Ressourcen, die ich gefunden habe, gaben an, dass es eine zu kurze Reichweite für die verfügbare Leistung hatte. Ich habe über WLAN nachgedacht, aber es gibt keine Garantie dafür, dass WLAN verfügbar ist. Ich habe überlegt, dem Gerät einen Netzwerkanschluss zu verpassen, aber das wäre nicht wirtschaftlich. Ich habe nach Zigbee gesucht, aber ich konnte keine Beispiele dafür finden, dass es mit Smartphones funktioniert. Ich bin kein Ingenieur und ich weiß, dass Ingenieure viele weitere Optionen kennen würden, die ich beim reinen Durchsuchen von Foren nicht finden und verstehen könnte.

Antworten (1)

Sie haben angegeben, dass Bluetooth Ihre Anforderungen nicht erfüllt, und ich stimme zu. Aber das ist klassisches Bluetooth. Kennen Sie BLE (Bluetooth Low Energy, Teil der Bluetooth 4.0-Spezifikation)? Die maximale Reichweite liegt je nach verwendetem Modul zwischen 50m und 450m. (Die letzte Zahl ist kein Tippfehler, hier ist das BLE121LR – LR für Langstrecken. Und es wird immer noch mit einer Knopfzellenbatterie betrieben.)

Apple hat die Unterstützung für BLE ab dem iPhone 4S hinzugefügt. BLE wird auch von Android OS (wie es in der Galaxy S-Serie verwendet wird) Version 4.3 oder höher unterstützt.

Ich habe BLE-Chips mit einer maximalen Sendeleistung von 12 mA bis 39 mA gesehen. Ich verwende derzeit eine mit 18 mA, also verwenden wir diese.

Nein, es wird sicher nicht durchgehend gesendet. Der Trick besteht darin, es so kurz wie möglich zum Senden zu bringen.

Wenn man davon ausgeht, dass eine Verbindung hergestellt wird und Daten in 50 ms mit einer Einschaltdauer von 10 % gesendet werden, und dies 100 Mal pro Tag erfolgt, beträgt die erforderliche Leistung 18 mA * 0,05 s * 0,1 * 100 = 9 mAs / Tag ( wobei mAs MilliampereSekunden ist).

Verteilt man das auf ein Jahr, ergibt das 9 * 365 / 3600 = 0,9 mAh pro Jahr. Selbst wenn ich die Kommunikationszeit um das Fünffache verkürzt hätte , wären das immer noch etwa 4,5 mAh pro Jahr.

Unter der Annahme, dass der Mikrocontroller nur beim Senden von Daten aktiv ist, sollte er nicht mehr verbrauchen, als das BLE-Gerät verbraucht, also 0,9 bis 4,5 mAh / Jahr.

Das Problem wird meiner Meinung nach der Beschleunigungsmesser sein.

Sie sagten, dass sich das Objekt in 20 % der Fälle bewegt und es weniger als 100 Spitzenereignisse pro Tag gibt. Ich gehe davon aus, dass es im Beschleunigungsmesser eine Art Auslöser gibt, der es ihm ermöglicht, bei niedriger Leistung zu bleiben, bis das 50-G-Ereignis gesehen wird, und erst dann den Mikrocontroller aufzuwecken.

Unter der Annahme, dass der stromsparende (aber aktive) Modus des Beschleunigungsmessers 25 µA benötigt, dann 0,025 mA * 24 * 365 = 219 mAh. Sie haben die Teilenummer des Beschleunigungsmessers nicht angegeben, daher weiß ich nicht, ob die Zahl von 25 µA angemessen ist. Ich habe es aus einem Datenblatt für einen von mir verwendeten Freescale-Beschleunigungsmesser entnommen. Ich schließe nicht die zusätzliche Energie ein, die benötigt wird, wenn sie mit dem Mikrocontroller verbunden wird, aber das wird sehr klein sein und kann ignoriert werden.

219 + 4,5 + 4,5 = 228 mAh, weniger als 240 mAh, aber nicht viel.

Ich kenne mich mit BLE nicht aus. Das sind tolle Informationen! Danke! Ich werde mich innerhalb einer Woche bei Ihnen melden, um Ihnen mitzuteilen, ob dies meinen Anforderungen entspricht.
@joe Wenn Sie etwas mit viel weniger Stromverbrauch wollen, würde ich nrf51822 von Nordic Semiconductor vorschlagen. Nicht so lange Reichweite, aber bereits Beispiele für das, was Sie wollen
Gerät zum Senden von Daten an Smartphones herstellen: 100 m Reichweite, 1 kb/s Bandbreite, geringer Stromverbrauch
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