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PIC-WL-Sen

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I primi due prototipi realizzati. Sullo sfondo qualche decina di PCB...

Questo circuito è stato progettato come strumento didattico per costruire reti di sensori senza fili (WSN: Wireless sensor network). Esso può ospitare una serie di sensori per la misura di parametri ambientali (temperatura, luce, pressione, umidità, VOC, CO2), un modulo a radiofrequenza, una batteria al litio ed un processore. Il tutto ad un prezzo di qualche euro nella versione base, una dimensione di 5 x 5 x 3 cm ed un'autonomia stimata di un anno.

A fondo pagina è disponibile un file contenente lo schema elettrico ed il PCB,  in formato KiCad ed il codice per effettuare un test funzionale.

Lo schema

Lo schema è relativamente semplice:

Lo schema

Alimentazione

Il circuito è pensato per essere alimentato con una batteria CR2032. Al momento è in corso la sperimentazione per valutare la durata reale di questa batteria. Il test preliminare effettuato con soli due dispositivi e con software non ottimizzato, ha permesso di raccogliere oltre un milione di misure di temperatura, stimando come raggiungibile e superabile l'obiettivo di un anno di autonomia.

Il connettore J1 è pensato per alimentare il circuito con due batterie al litio o alcaline tipo AA oppure AAA, per aumentare ulteriormente l'autonomia. Questo connettore è da utilizzare anche per la misura diretta dell'assorbimento di corrente, al fine di valutare le soluzioni hardware e software più vantaggiose da questo punto di vista.

Se è richiesta la tensione di 5 V e/o un elevato assorbimento di corrente, è possibile collegare un alimentatore USB esterno; tale possibilità è stata inserita per poter utilizzare per esempio i sensori di CO2 tipo MH-Z14 oppure MH-Z19. Se non serve, possono essere omessi i connettori P4 e P6, l'integrato U2 ed il condensatore C1.

Il software

A fondo pagina è fornito un software dimostrativo, utile per il collaudo. Il circuito di riferimento richiede la presenza del LM75A ed ovviamente del nRF24L01+. Tale codice non è idoneo ad un uso sul campo a causa dell'eccessivo consumo energetico. In questa pagina è resa disponibile un esempio migliore da questo punto di vista

Il trasmettitore

Il PIC-WL-Sen si comporta da trasmettitore: una volta al secondo misura la temperatura e la trasmette.

Il ricevitore

Il segnale è ricevuto da un Raspberry Pi dotato di un modulo nRF24L01+ identico a quello usato per il PIC; l'hardware utilizzato è una scheda RPi demo, ma il collegamento può essere realizzato anche con semplici fili (nota 1) :

nRF24L01+ e Raspberry Pi

Il software lo trovate a fondo pagina. Di seguito un esempio di quanto ricevuto dal Raspberry Pi; nell'ordine:

Raspberry Pi e nRF24L01+

Note per il montaggio ed il collaudo

PCB Top  PCB Bottom

I componenti vanno saldati, al solito, partendo dai più bassi. In particolare se si intende usare LM75A, il regolatore di tensione oppure il connettore USB, meglio montarli per primi.

Il contenitore della batteria copre molte saldature per cui è necessario saldarlo per ultimo.

La serigrafia mostra quali componenti devono essere saldati sul lato superiore del circuito stampato e quali sul lato inferiore.

L'immagine seguente mostra il lato superiore e quello inferiore del circuito, nella versione minima per permettere i test funzionali

File da scaricare e pagine da consultare

Per realizzare questo circuito è necessario disporre dei seguenti file o documenti:

Note

  1. Il collegamento con fili causa a volte errori di trasmissione tra Raspberry Pi e modulo nRF24L01+ e quindi non è consigliabile in produzione. Nel caso, è utile mantenere i collegamenti brevi e saldare un condensatore al tantalio da qualche microfarad tra massa ed alimentazione, direttamente sul circuito stampato del trasmettitore.
  2. I miei studenti si lamenteranno (giustamente!) della mancanza dell'unità di misura, ma in questo caso avevo qualche ragione per risparmiare caratteri

 

Data di creazione di questa pagina: agosto 2017
Ultima modifica: 12 ottobre 2017

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