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El poder de las baterías en el Internet de las Cosas IoT

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Marc Pegulu, vicepresidente de estrategia y productos IoT en Semtech nos explica las bondades de saber elegir el protocolo adecuado en cada aplicación para la transmisión en dispositivos que trabajan en el Internet de las Cosas.

La alimentación de nodos de sensores inalámbricos a partir de baterías o la recolección de energía es un requisito clave para muchas aplicaciones en el Internet de las cosas (IoT).

La capacidad de colocar sensores en el lugar preciso donde se requieren brinda acceso a datos que ayudan a que los equipos industriales sean más eficientes, la monitorización del agua sea más efectiva y las cadenas de suministro sean más efectivas.

Sin embargo, desarrollar un nodo de sensor inalámbrico que pueda funcionar con energía de la batería o recolectando la energía en el medio ambiente, no es una tarea trivial. Algunos protocolos inalámbricos tienen requisitos de potencia máxima que pueden dejar un nodo de sensor agotado, y muchos de estos protocolos requieren de mayor potencia para alcanzar un rango adecuado. Esto termina requiriendo cambios regulares de batería, lo que para cientos de miles de sensores repartidos en áreas remotas puede ser una propuesta costosa.

El uso de la recolección de energía de fuentes locales, como las celdas solares, puede ayudar a recargar las baterías, alargando el ciclo de reemplazo, pero esto requiere circuitos integrados para la administración de energía (PMIC) más complejos para manejar la energía variable de estas fuentes. Esto todavía puede presentar un desafío para entregar suficiente energía para algunos protocolos inalámbricos que usan el Protocolo de Internet (IP).

Las nuevas tecnologías para las comunicaciones

Los dispositivos LoRa se desarrollaron específicamente para aplicaciones de baja potencia con bajas tasas de datos en IoT. La tecnología utiliza una técnica de modulación de espectro ensanchado para la transmisión de largo alcance que puede ser de muchos kilómetros para una conexión de línea de visión utilizando las bandas sub-GHz de 868 MHz en Europa y 915 MHz en los EE. UU. Las bandas sub-GHz brindan un rango más largo, pero admiten un ancho de banda más bajo, y LoRa admite velocidades de datos de hasta 50 Kbit / s con una duración de la batería que puede durar hasta diez años.

Los dispositivos LoRa se han ampliado recientemente con una tecnología más robusta que se puede utilizar para ampliar el alcance de los nodos sensores, prolongar la duración de la batería e incluso conectarse directamente a los satélites que orbitan la Tierra.

El poder de las baterías en el Internet de las Cosas IoT

El protocolo Long Range – Frequency Hopping Spread Spectrum (LR-FHSS) aumenta significativamente la capacidad de la red y la robustez frente a las interferencias, lo que ayuda a reducir el consumo de energía para las transmisiones de radio y aumenta la duración de la batería. También se puede usar para llegar a áreas que normalmente son difíciles de acceder para las redes de radio, como sótanos donde los medidores inteligentes necesitan una conexión a Internet.

Este protocolo se ha habilitado como una actualización de firmware en los chips transceptores inalámbricos actuales de Semtech que se utilizan en los nodos de sensores y en las puertas de enlace terrestres a las que se conectan los nodos, lo que brinda un impulso inmediato a la duración de la batería de los dispositivos que ya están instalados.

LR-FHSS también permite que los nodos de sensores inalámbricos, que funcionan con baterías, se conecten de manera eficiente a los satélites en órbita terrestre baja (LEO). Estos satélites llevan una carga útil LoRa que puede conectarse a los nodos sensores en tierra en la banda regulada de 2 GHz y transmitir datos a una estación terrestre. Esto permite nuevas oportunidades de implementación en todo el mundo, con la capacidad de ubicar y ubicar nodos de sensores en áreas remotas.

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