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- ELETTRONICA OGGI 438 - LUGLIO/AGOSTO 2014
ANALOG/MIXED SIGNAL
WIRELESS CONTROL
Controllo wireless
di sensori di gas
L
a filosofia “low power” si sta
progressivamente imponendo
in molteplici settori, fortemente
trainata dalle applicazioni di “energy
harvesting” e della sensoristica di tipo
wireless, che in parecchi ambiti deve
potersi accontentare di ridotte ener-
gie di alimentazione, come ad esem-
pio quelle fornite dagli avvolgimenti
delle antenne RFID.
Texas Instruments, attiva in questo
settore, ha recentemente segnalato
all’attenzione dei progettisti un “re-
ference design” per la lettura dei va-
lori forniti dai sensori di gas, ma che
rappresenta comunque una soluzione
estendibile anche ad altri tipi di sen-
sori. La soluzione di TI può supportare
vari tipi di sensori di tipo elettrochimi-
co o galvanico e, grazie a un’interfac-
cia configurabile per Bluetooth Low
Energy, Zigbee RF4CE, 6LoWPAN o
ANT, è ideale per vari tipi di sistemi di
sicurezza per edifici in campo civile,
industriale o medico, nonché nei lavo-
ri di scavo o di prospezione mineraria.
Questo progetto di riferimento – vi-
sibile in figura 1 – è provvisto di
un sensore in grado di rilevare la
presenza vari tipi di gas (fra cui
monossido di carbonio, ammoniaca,
diossido di cloro, ossido d’azoto, os-
sigeno e altri), supporta vari tipi di
sensori elettrochimici sia a 2 sia a 3
terminali, rispetta le norme FCC e IC, è alimentata da
una batteria al Litio coin-cell di tipo CR2032 e permette
di monitorare la concentrazione del gas tramite un’ap-
posita “Gas Sensor iOS Mobile App” di TI.
Facile configurabilità
La piattaforma proposta da TI vuole co-
stituire un punto di partenza che gli uten-
ti possono usare per sviluppare i propri
prodotti finali, dove la disponibilità della
comunicazione via Bluetooth Low-Energy
(BLE) permette una connettività diretta
con uno SmartPhone o un tablet. Gli uten-
ti possono facilmente sostituire il sensore
con quello di loro preferenza, mantenen-
do invariato il circuito di front-end ana-
logico (AFE) e il protocollo di comunica-
zione BLE. Il chip di AFE è il TI LMP91000
(Fig. 2), che si interfaccia direttamente
con il sensore di gas. A sua volta (sche-
ma a blocchi di Fig. 3) l’AFE trasmette i
dati rilevati al CC2541, un “Bluetooth Sy-
stem on a Chip” di TI che provvede alla
connettività con dispositivi quali iPhone
4S (e successivi) o iPad3 (o più recenti)
su cui gira la App iOS, che fra l’altro è
ampiamente personalizzabile dagli utenti.
Non solo, ma è altresì possibile accedere
al codice sorgente firmware del CC2541,
che TI fornisce in open source. Tutto ciò
per permettere agli utenti di disporre
della massima libertà per realizzare ra-
pidamente un prodotto del tutto perso-
nalizzato in base alle particolari esigenze
applicative. Uno dei vantaggi di usare un
AFE quale LMP91000 al posto di soluzioni
di tipo standard, risiede nella possibilità
di modificare la tensione di polarizzazio-
ne all’ingresso del TIA (amplificatore a
transimpedenza, si veda lo schema a blocchi interno in Fig.
4) al fine di misurare l’intensità della corrente che attraver-
sa il sensore, ciò che permette di adattare il comportamento
dell’AFE in funzione del tipo di sensore e del tipo di gas rile-
Paolo De Vittor
Grazie a recenti soluzioni di tipo low-power,
è oggi possibile monitorare un’ampia gamma
di sensori di gas in modalità wireless tramite
iPhone e iPad
Fig. 1 – Il Reference Design per il monitorag-
gio wireless dei gas di Texas Instruments
Fig. 2 – L’AFE (Analog Front End) LMP91000
prodotto da Texas Instruments
