Author: devalirian

Nos complace anunciar la incorporación de Santiago Cárdenas Mijangos, analista de big data, a nuestro equipo. Santiago desarrollará una herramienta de machine learning que nos permitirá realizar un mantenimiento preventivo de nuestros diseños electrónicos.

Damos la bienvenida a Josué, ingeniero electrónico, quien se unirá a nuestro equipo para contribuir en el diseño de circuitos electrónicos y la programación de microprocesadores en entornos ATEX

Damos la bienvenida a Rafael Morera Jeeninga, ingenerio multimedia e informático, desarrollador full stack y programador de microprocesadores

Nuestro primer módulo GPS/4G obtiene posición a los treinta segundos de un arranque en frio. La combinación de Virtual Antenna© Technology de Ignion y del nRF9160 de Nordic es sorprendentemente eficaz y compacta ya que gestiona dinámicamente LTE-M, NB-IoT (700-960 MHz + 1710-2200 MHz LTE) y GPS en un espacio muy reducido. Hemos desplegado más de 100 unidades de una serie de 600 y, por el momento, el resultado es excelente.

El siguiente paso es obtener la certificación Atex (Atmosferas Explosivas) que nos estaba vedado en la anterior versión de GPS/GPRS por culpa de su elevado consumo.

Características 4G

• LTE módem:
  • LTE-M: 300/375 kbps.
  • Power output: Up to 23 dBm.
  • Sensibilidad RX Sensitivity: LTE-M: -108 dBm.
  • Bandas 700-2200 MHz LTE (Cat-M1: B1, B2, B3, B4, B5, B8, B12, B13, B14, B17, B18, B19, B20, B25, B26, B28, B66).
• 3GPP LTE release 13 Cat-M1 and Cat-NB1 compliant
• FOTA (Over-the-air programming), DFU (Device Firmware Update) over internet.

Características GPS

• GPS L1 C/A soportado
• Assisted GPS (A-GPS)
• Acquisition sensitivity: -147 dBm
• Tracking sensitivity: -155 dBm
• GPS L1 C/A supported
• QZSS L1 C/A supported

Bajo petición

• Opción de sensors externos 1:
  • 4 entradas/salidas digitales
  • 2 sensores analógicos(i.e. Temperatura, humedad, …)
  • Canal serie I2C
• Opción de sensors externos 2:
  • 2 entradas/salidas digitales
  • 2 sensores analógicos(i.e. Temperatura, humedad, …)
  • Canal serie I2C
  • UART

Este circuito mantiene la tensión de 5V de una Raspberry durante 20 segundos después de retirar la alimentación principal de 24V.

Consiste en un pack de 4 pilas de Litio no recargable que se conectan a VDD cuando la entrada de 24V (CN1) cae por debajo de la tensión de un pack de cuatro baterías conectado a CN2(14.8V nominales).

De esta transición en el suministro a VDD se encargan D1 y D2, que deben ser de barrera schottky para reducir las pérdidas de potencia.

Mientras la tensión de 24V esta activa, el transistor Q2 conduce y mantiene la base de Q1 por debajo de su nivel de Vth, es decir, en conducción.

En el momento en que V24 cae a cero, suceden dos eventos en paralelo. Por un lado, Q3 deja de estar en ON, por lo que la señal Shutdown pasa de 0 a 1, avisando al software de la Raspberry de que ha caído la alimentación principal y debe lanzar el comando de shutdown inmediatamente.

Por otro lado, C1 empezará a cargarse de forma exponencial gracias la resistencia R1. Cuando la tensión en C1 alcance el valor del pack de baterías menos la tensión umbral Vth de Q1, éste dejará de conducir, con lo que la tensión en VDD caerá a cero.

Notas:

El tiempo transcurrido desde la subida de la señal Shutdown hasta la caída de VDD depende de la constante de tiempo R1*C1 y de la tensión del pack de baterías, que en el peor caso puede ser de 12V (se recomienda reemplazar las pilas de Litio cuando su tensión nominal es menor o igual a 3V). Pero, además, es importante que C1 tenga una estabilidad en temperatura aceptable.

Por ejemplo, si se elige un condensador con dieléctrico X5R, la caída de capacidad cuando la temperatura interna se acerca a 85 grados es del 15% respecto al nominal. Un decremento del 15% puede implicar una reducción de 5 segundos en el tiempo asignado de shutdown. Lo ideal sería usar condensadores NPO, pero no se fabrican condensadores NPO de la capacidad que necesitamos.

El cálculo de este tiempo se obtiene de resolver la ecuación exponencial del circuito RC, que resulta en T = -R1*C1*ln(1-(Vbat-Vth)/Vbat)

Dando valores de 1M para R1, 22u para C1, 12V para VBat y siendo Vth máxima del SiSS27ND igual a 2.2V, resulta un tiempo de shutdown de 24 segundos. Asumiendo 8 segundos de margen por la tolerancia inicial de C1 más un 5% por temperatura, se requiere un tiempo de apagado de 15 segundos. Por nuestra experiencia, una instalación habitual en una Raspberry se puede cerrar en este tiempo, aunque actuando sin pereza…

El TVS1 no es un elemento gratuito. A menudo, la tensión de 24V que aparece en el esquema se envía a otras partes del circuito mediante cables largos y no siempre bien emparejados, que crean una inductancia notable. Cuando se desconecta la entrada de 24V, estas inductancias parásitas generan picos de tensión que podrían destruir las puertas de Q3 y Q2. No preguntéis como hemos llegado a esta conclusión.

El número de ciclos que puede soportar el pack de baterías se puede estimar dividiendo el total de energía disponible (en WHora) por el consumo de energía (también en WHora) por cada ciclo de apagado

El total de energía disponible se calcula en el esquema y es 35.5WHora*0.8 (El convertidor DC-DC utilizado provoca una pérdida del 20% entre la energía disponible en el pack y la que finalmente entregamos a la Raspberry)

El consumo de energía por ciclo se obtiene considerando que la Raspberry consume 5W de promedio y que el tiempo de apagado es de 24 segundos por cada ciclo.

Entonces, la energía consumida por ciclo es de 5W*24s/3600s/Hora/ciclo = 0.033WHora/ciclo. Finalmente, el número de ciclos será 35.5WHora*0.8/0.033WHora/ciclo = 840 ciclos

Este diseño se ha diseñado para una máquina cuyo ciclo de apagado es de una vez o dos por semana. En este escenario, 840 ciclos de vida dan para mucho tiempo, tanto que no justifica el uso de baterías recargables, con todo el sobrecoste que implica un cargador de baterías de Litio

Damos la bienvenida a David Santamaría Torres, ingenerio multimedia para que nos ayude a conectar nuestros microprocesadores con el mundo de los smart phones y al cloud computing

A menudo nuestros clientes nos piden consejo sobre si es prudente usar una Raspberry Pi en un entorno industrial y a pesar de las dudas, cada vez más y más empresas optan por basar sus nuevos desarrollos en una Raspberry. Las razones son bien conocidas: potencia de cálculo razonable, excelente tratamiento de la cámara de video, conectividad wifi/ethernet, bus de expansión de entradas/salidas y una enorme y muy activa comunidad de entusiastas.
Solo hay que tener en cuenta tres debilidades inherentes al hardware y al sistema operativo:
1)    La temperatura ambiente no puede superar los cincuenta grados centígrados
2)    La tarjeta SD en la que reside el sistema operativo es sensible a las vibraciones
3)    NO SE DEBE ESCRIBIR NADA en la SD, debido al riesgo de corromper el sistema de archivos al apagar la Raspberry de forma abrupta.
Un momento, ¿temperatura por debajo de 50 grados, sin vibraciones y sin escribir nada en la SD? ¿En serio?
Pues la verdad es que sí, que no es tan fiero el león como lo pintan como tampoco lo es el llamado “entorno industrial”.
Sí, claro, el rango de temperatura oficial de un entorno industrial es de -20 a 85 grados, pero lo cierto es que la electrónica de control se suele ubicar en un armario de conexiones ubicado dentro de la nave, lo que se traduce en un rango de temperatura muy confortable y bastante controlado (muy lejos del frio siberiano y del ardor saharaui)
Por tanto, si sabemos que el destino de nuestro equipo es un armario de conexiones, no hay que temer ni por la temperatura ni por las vibraciones.
Solo queda por resolver el detalle de NO ESCRIBIR NADA EN LA SD. Bien, el truco consiste en crear una unidad de disco “fantasma”, que, en lugar de residir en la SD, reside en la memoria RAM.
En esta unidad de disco, dirigiremos todas aquellas operaciones de escritura que el sistema operativo necesita para mantener su actividad. Operaciones que, mayoritariamente, son ficheros de log que no tienen mucha trascendencia o bien semáforos temporales.
De acuerdo, pero ¿y nuestros datos?
En la nube: La Raspberry dispone de ethernet, wifi y todo el soporte de comunicaciones y redes que nos ofrece Linux. No hay ninguna necesidad de guardar datos permanentes en la SD.
Confiamos que esta reflexión os sea útil.

Nos complace dar la bienvenida a Aaron Peruga Ortiga, un ingeniero de software dedicado a aplicaciones de IA y realidad aumentada.