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ELETTRONICA OGGI 505- OTTOBRE 2022 34 ANALOG TRACKER WIRELESS in grado di inviare dati sulla posizione - in genere tramite un collegamento wireless cellulare - possono anche trasmettere una piccola quantità di informazioni aggiuntive potenzialmente utili. Alcune consegne, ad esempioquelle di carattere farmaceuticourgente, possono prevedere rigide condizioni di controllodella temperatura; quindi, l’invio del profilo termico della spedizione potrebbe garantire la verifica delle condizioni ambientali cui è stata soggetta la merce durante il percorso. Una spedizione sensibile ai danni da sollecitazione meccanica può trarre vantaggio dal monitoraggio costante delle forze di accelerazione e degli urti. Tutte le informazioni relative ai vari parametri ambientali, meccanici e posizionali possono essere fornite da appositi sensori analogici e digitali. La figura 1 illustra i principali blocchi funzionali di un asset tracker wireless. Sfide di progettazione degli asset tracker L’affidabilità è un requisito di progettazione cruciale per un asset tracker autonomo. Il mantenimento dell’operatività per settimane o mesi tramite batteria enfatizza l’esigenza di un progetto a bassissima potenza. Si tratta di una accurata opera di bilanciamento tra la riduzione del consumo e la richiesta di energia durante l’invio regolare degli aggiornamenti di tracciamento. Da un’analisi approfondita emergono tre principali considerazioni di progettazione. Efficienza di conversione e regolazione DC-DC I fattori che condizionano la scelta della batteria includono la sua capacità, la forma fisica, le dimensioni e la tensione di uscita. È possibile che la tensione della batteria non soddisfi tutti i valori richiesti dal circuito, sarà quindi necessaria una conversione DC-DC per aumentare o diminuire i livelli di alimentazione. Inoltre, la tensione della batteria in genere si riduce leggermente man mano che la sua autonomia diminuisce; quindi, è necessario utilizzare una regolazione rigorosa per prevenire un comportamento irregolare del tracker. Monitoraggio della corrente e della tensione della batteria Lo stato di scarica della batteria è un indicatore essenziale dello stato operativo del tracker. Il monitoraggio della tensione terminale e della corrente di carico consente di inviare i relativi valori, insieme ai dati sulla posizione e altri dati essenziali rilevati, all’applicazione di monitoraggio host. Poiché anche l’alimentazione dei circuiti di monitoraggio dipende dalla batteria, è indispensabile che queste funzioni presentino caratteristiche di basso consumo energetico. Design del sensore analogico e dell’elaborazione del segnale Anche i circuiti di rilevamento analogici discreti e i circuiti integrati dei sensori digitali dovrebbero prevedere consumi ridotti. Gli amplificatori operazionali (op-amp) rappresentano uno strumento particolarmente diffuso per progettare elementi di rilevamento e circuiti di condizionamento del segnale a bassa potenza. Ne sono un esempio le funzioni di misurazione della corrente e della tensione di batteria nonché dei parametri di temperatura, umidità, pressione e deformazione. Gli amplificatori operazionali utilizzati in questi circuiti dovrebbero offrire anche capacità di misurazione rapida e veloce. Durante il funzionamento attivo, il consumo di energia aumenterà e la durata del periodo necessario per registrare con precisione un valore è fondamentale. Selezione dei componenti analogici e di gestione dell’alimentazione per un tracker wireless a bassa potenza Esaminiamo alcuni componenti analogici e di gestione dell’alimentazione idonei all’uso negli asset tracker a bassa potenza, partendo dalla conversione e dalla regolazione dell’alimentazione. La serie ST1PS02 di STMicroelectronics , ad esempio, Fig. 1 – I principali blocchi funzionali di un asset tracker wireless alimentato a batteria: le funzioni analogiche sono evidenziate nelle aree colorate (Fonte: ST) Fig. 2 – Un’applicazione di esempio che utilizza il convertitore DC-DC step-down sincrono nano-quiescente ST1PS02 da 400 mA ad alta efficienza con tensione di uscita selezionabile digitalmente (Fonte: ST)