Furqan Noor, ingeniero de aplicaciones de Microchip Technology, nos muestra un diseño de referencia para los paquetes de baterías IoT en sensores conectados.
NB-IoT es una tecnología inalámbrica clave para proporcionar enlaces de comunicación fiables y de larga distancia a todo tipo de sensores inteligentes conectados.
Los desafíos de colocar estos sensores en una variedad de tipos de ubicaciones, al tiempo que proporcionan enlaces de datos fiables y seguros durante períodos de tiempo más largos, han llevado a la selección de paquetes de baterías no recargables más grandes y costosos para alimentar estos sistemas NB-IoT.
Esto ha llevado a costos más altos tanto para el sistema como para reemplazar los paquetes de baterías, junto con una solución de sistema general más grande que no es adecuada para las aplicaciones de espacio compacto de tendencia limitada.
Así, dichos sistemas, a menudo, dependen de paquetes de baterías de cloruro de Tionilo de Litio no recargables. Estos paquetes para baterías IoT deben durar el mayor tiempo posible en ubicaciones remotas sin ser reparados o reemplazados para una solución de red IoT segura, fiable y sostenida.
Esto sucede porque se necesita un paquete de baterías más grande para cumplir con el requisito de corriente máxima para la fase de transmisión del enlace inalámbrico NB-IoT.
El pulso de corriente más alto requiere un paquete de baterías y un sistema de supercondensador para proporcionar la corriente máxima para la transmisión inalámbrica. El valor de la capacidad seleccionado de este supercondensador también suele estar sobre especificado debido a las pérdidas intrínsecas de corriente de fuga asociadas con la construcción del supercondensador y a las variaciones de rendimiento bajo temperaturas de funcionamiento variables.
En resumen, tanto el paquete de baterías como el supercondensador están sobre especificados, lo que conduce a una solución de mayor tamaño, más cara y menos eficiente.
Normativas para cumplir
La especificación NB-IoT opera en el espectro licenciado a largas distancias aprovechando la red celular 4G LTE.
Sin embargo, hay dos modelos operativos diferentes y muchos niveles de potencia diferentes que afectan el diseño del sistema de alimentación y las especificaciones del paquete de baterías. La variante NB1 original del protocolo proporciona datos de 26 kbit/s para el enlace descendente o de 66 kbit/s para el enlace ascendente en una banda de radio estrecha de 180 kHz y normalmente cargaba datos desde el sensor una vez al día. Esto deja el módem en modo de suspensión el 99,9% del tiempo.
La última especificación NB2 aumenta esto a 127 kbit/s para el enlace descendente y 159 kbit/s para el enlace ascendente y agrega una nueva clase de potencia con una potencia de transmisión de 14 dBm para conexiones de sensores inteligentes de mayor alcance. Esto se traduce en un consumo de corriente de 155 mA en los últimos módulos NB-IoT, donde la corriente máxima suele ser de 275 mA.
Un diseño de referencia de esquema de energía optimizado de Microchip crea una solución de energía fiable, segura, eficiente y asequible para sistemas NB-IoT, como sensores industriales, granjas y medidores inteligentes. Este diseño reduce drásticamente el tamaño de la supertapa, reduciendo así el número necesario de paquetes de baterías para cualquier solución de energía NB IoT.
Y, de esta forma, se reduce el consumo de energía y el tamaño de la solución NB IoT en general, por ejemplo, en aplicaciones para el hogar inteligente o para los nuevos Smart Meter (medidores inteligentes).
