Uma qaadan kartid isgaarsiinta RF iyo hagaajinta awoodda inay yihiin dhibaatooyin kala duwan. Naqshadeynta heerka guddiga ayaa isku xirta, xiriirkaasina wuxuu go'aamiyaa cimriga batteriga ee badeecad kasta oo bilaa-waayirka ah. Tilmaamahan waxaa loogu talagalay injineerada qalabka iyo kooxaha wax soo saarka elektaroonigga ah ee dhisaya aaladaha RF ee ku shaqeeya baytariga. Sidee bay xulashooyinka hore ee RF iyo farsamooyinka korontada u wada shaqeeyaan si loo dejiyo waqtiga shaqada dhabta ah? Waxaad arki doontaa miisaaniyadda isku xirka, xasaasiyadda qaataha, arrimaha awoodda heerka guddiga, hagaajinta Bluetooth Low Energy, iyo is-weydaarsiga DFM. Ka fikir nambarka dareemayaasha BLE. Raadiyaheeda ayaa soo jiita kuwa ugu casrisan. Jadwalaynta Bluetooth LE ee taxaddar leh iyo qaababka hurdada ayaa ka dhigaya inay sii jirto waqti dheer. Xulashooyinkani waxay bixiyaan cimri dheer oo batteriga ah iyada oo aan lahayn unugyo dheeraad ah.
Qodobada Muhiimka ah
Miisaaniyad isku xidh oo weyn ayaa kuu ogolaanaysa inaad isticmaasho awood gudbin oo yar oo aad wali gaarto qaataha.
Ku habboonee xasaasiyadda qaataha iyo faa'iidada xiriirkaaga dhabta ah si aadan u lumin awoodda batteriga.
Hayso meel dhulka ah oo xooggan oo capacitors-ka furfuran meel u dhow jajabyada RF si loo yareeyo luminta korontada.
Dooro muddada ugu dheer ee isku xirka BLE ee wali kuu shaqeeya, si aad u badbaadiso awoodda ugu badan.
Isticmaal soo saarista tamarta RF oo leh gudbinta qaraxyada si aad u yareyso ama uga takhalusto isbeddellada batteriga.
Aasaaska Isgaarsiinta RF ee Naqshadaha Ku shaqeeya Baytariga
Miisaaniyadda Isku xirka iyo Lumitaanka Wadada
Miisaaniyadda isku xirka waxay muujinaysaa inta uu le'eg yahay khasaaraha calaamadda ee isku xirka isgaarsiinta rf-gaaga uu qaban karo. Miisaaniyad weyn waxay la macno tahay inaad ku diri karto koronto hoose oo aad weli gaari karto qaataha. Qaado nRF52840 +8 dBm iyo 1 Mbps. Waxay bixisaa miisaaniyad isku xirka 89 dB iyo qiyaastii 280 m oo ah kala duwanaansho aragtiyeed. Hoos u dhig 0 dBm miisaaniyadduna waxay hoos ugu dhacdaa 81 dB, iyadoo leh qiyaastii 110 m oo kala duwanaansho ah. PHY-ga la codeeyay wuxuu miisaaniyadda u kordhiyaa 96 dB wuxuuna fidiyaa ilaa qiyaastii 630 m.
Meelaha gudaha ku jira ayaa tirooyinkan aad uga sii daraya. Ku dar 20-30 dB oo khasaare waddo ah marka la barbar dhigo qiyaasaha booska bannaan. Tirada dibadda ee 280 m waxay hoos ugu dhacdaa qiyaastii 30-50 m gudaha iyadoo leh dhowr derbi. Jirka bini'aadamka ee wadada ku jira wuxuu ku darayaa 3-6 dB. Darbiga qallalan wuxuu ku darayaa 3-5 dB derbi kasta, sibidhka ama lebenkuna wuxuu ku darayaa 10-20 dB. Qalabka balaastikada ah wuxuu ku kacayaa 1-3 dB. Waxaad kabi kartaa khasaarahan adigoo hagaajinaya awoodda gudbinta firfircoon. Kor u qaad awoodda oo keliya marka xiriirku u baahdo, oo isticmaal koronto oo celcelis ahaan hooseeya.
Xasaasiyadda Qaataha iyo Sawirka Hadda
Xasaasiyadda qaataha iyo sawir-qaadaha hadda way iska hor yimaadaan. Qabtaha xasaasiga ah wuxuu qabtaa calaamado daciif ah, sidaa darteed gudbiyaha wuxuu badbaadin karaa tamarta. Xasaasiyaddaas badanaa waxay ku kacaysaa isticmaalka hadda oo badan silsiladda helitaanka. Waa inaad labada dhinacba ka miisaantaa isticmaalka guud ee korontada.
Soo jiidashada hadda ee sare ee qalabka qaataha ayaa kordhisa isticmaalka korontada celceliska wareegga shaqada. Isticmaalka korontada oo hooseeya, isku dheelitir xasaasiyadda faa'iidada xiriirka dhabta ah. Miisaaniyadda isku xirka oo cidhiidhi ah ayaa meel yar uga tagaysa qalabka qaataha dhegaha la'. Miisaaniyad deeqsinimo leh ayaa kuu ogolaanaysa inaad aqbasho xasaasiyad hoose iyo isticmaalka hadda oo hooseeya. Dheelitirkani wuxuu taageeraa isgaarsiinta wireless-ka ee awoodda yar wuxuuna dheereeyaa cimriga batteriga. Milliamps kasta oo aad ka saarto wadada helitaanka waxay hagaajisaa cimriga badeecada.
Isticmaalka Awoodda Heerka Guddiga ee RF Front-Ends
Modules-ka RF badanaa waxay isticmaalaan awoodda ugu badan ee qalabka ku shaqeeya baytariga. Isgaarsiinta RF waxay u baahan tahay keenis koronto oo nadiif ah. Xulashooyinka heerka guddiga ayaa go'aamiya inta tamar ee gaarta anteenada iyo inta isu beddesha kulaylka. Waxaad cabbiri kartaa isticmaalka korontada ee tareenka oo aad barbar dhigi kartaa wax soo saarka shucaaca. Farqigaasi wuxuu muujinayaa meesha hagaajinta korontada ay faa'iido leedahay.
Qaab-dhismeedka, Dhulka, iyo Gaashaandhigga
Meel dhulka ah oo adag oo joogto ah oo naxaas ah ayaa si ka wanaagsan uga shaqeysa shabagga looxyada RF. Shabagyadu waxay kor u qaadi karaan inductance iyadoo loo eegayo baaxadda hirarka sare. Ku shub dhulka dhammaan lakabyada aan calaamadda lahayn oo si weyn ugu tol iyada oo loo marayo vias. Hadda soo celinta RF waxay raacdaa waddada ugu hooseysa ee inductance ee hoos timaada raadadka calaamadda. Kala qaybsanaanta ka hooseysa raadkaas ayaa ka dhigaysa aagga wareegga mid weyn waxayna sababtaa shucaac, isgoysyo, iyo khasaaro, taasoo kor u qaadaysa soo jiidashada hadda. Mid ka mid ah moduleka 5G mmWave wuxuu muujiyay 10 dB oo lumis ah oo ku gelinta dhulka kala qaybsan. Dib-u-habayn lagu sameeyay diyaarado gudaha ah oo isku xiran iyo λ/20 iyada oo loo marayo tolmo ayaa dib u soo celiyay jawaab siman oo ah 28 GHz.
Meel dhulka ah ku dheji wareeg kasta oo wareeg ah oo ku yaal laablaabyada. Ku hay saamiga dhinaca u dhow 0.8–1.2 PCB-yada RF. Saamiyada sare waxay kor u qaadaan inductance waxayna waxyeeleeyaan waxqabadka calaamadda. Dhaqamadani waxay yareeyaan isticmaalka hadda ee wadada gudbinta, waxay yareeyaan isticmaalka korontada, waxayna ilaaliyaan cimriga batteriga. Waxay kordhiyaan cimriga badeecada ee goobta.
Meelaynta iyo Kala-soocidda DC-DC
Qaylada tareenka korontada waxay lumisaa tamarta, waxay kor u qaaddaa soo jiidashada hadda, waxayna kor u qaaddaa isticmaalka hadda. Dhig kaabsal yar oo dhoobada ah si adag biinka sahayda RF IC kasta. Ku dar kaabsal qiimo dhexdhexaad ah, iyo, cod-weyneeyayaasha korontada, awoodda badan ee lakabka isku midka ah. Sii kaabsal kasta dhul u gaar ah iyada oo loo marayo. Vias la wadaago waxay kharribaan waddada kala-goynta is-xakamaynta hooseeya. Ku dar shaandheeyayaasha LC iyo damping-ka beddelayaasha buck. Tani waxay joojinaysaa inay kor u kacdo marka la beddelayo is-waafajinta ee ku dhacda xargaha RF. Dhig LDO-yada ka dib beddelayaasha buck si aad u abuurto biraha buuqa hooseeya ee PLL-yada, LO-yada, iyo LNA-yada. Ka fogee qanjidhada badhanka anteenooyinka iyo quudinta.
Tallaabooyinkani waxay hoos u dhigaan celceliska isticmaalka korontada iyo isticmaalka hadda inta lagu jiro wareegga shaqada. Waxay sidoo kale yareeyaan isticmaalka korontada inta lagu jiro xaaladaha aan shaqaynayn. Kadib waxaad cabbiri kartaa isticmaalka korontada halkii tareen oo aad xaqiijin kartaa faa'iidada. Kala-goynta wanaagsan waxay taageertaa isticmaalka korontada oo hooseeya iyo cimri dheer.
Isticmaalka Awoodda Bluetooth LE iyo Hufnaanta Awoodda BLE
Inta uu Bluetooth LE isticmaalo waxay ku xiran tahay inta jeer ee raadiyuhu soo tooso iyo inta uu shidan yahay. Waxaad labadan ku xakamaysaa dejimaha tamarta yar ee Bluetooth . Markaad si fiican u hagaajiso, aaladaha BLE waxay helaan cimri batari oo wanaagsan iyada oo aan wax isbeddel ah lagu samayn qalabka.
Kala-goysyada Isku-xirka iyo Xawaaraha Xayeysiinta
Kala-goynta isku xidhka waxay dejisaa inta jeer ee xogta is-weydaarsiga dhexe iyo kuwa durugsan. Waxaad ka dooran kartaa qiime laga bilaabo 7.5 ms ilaa 4 ilbiriqsi, tallaabooyin ah 1.25 ms. Kala-goyn gaaban macnaheedu waa daahitaan hoose iyo wax-soo-saar sare, laakiin sidoo kale waxay soo jiidataa hadda badan. Kala-goyn dheer ayaa keydisa tamar laakiin waxay ku dartaa daahitaan. Daahitaanka durugsan wuxuu u oggolaanayaa dhacdooyinka isku xirka durugsan inay ka boodaan marka aysan haysan xog la diro. Waqtiga kormeerka, laga bilaabo 100 ms ilaa 32 ilbiriqsi tallaabooyin ah 10 ms, wuxuu dejiyaa inta ugu dheer ee xiriirku tagi karo iyada oo aan lahayn baakad ka hor inta uusan dhicin.
Mudada Xiriirka | Hoos u dhaca hareeraha | Celceliska Hadda (0 dBm TX) |
|---|---|---|
Ms 30 | 0 | ~228 µA |
Ms 75 | 0 | ~230 µA |
Ms 75 | 5 | ~140 µA (≈40% keydin) |
875-950 ms | 0 | ~25 µA |
Xogtu si cad ayay u muujinaysaa faa'iidada. Kala-fidinta muddada u dhaxaysa 30 ms ilaa qiyaastii 950 ms waxay hoos u dhigaysaa celceliska hadda laga bilaabo ~228 µA ilaa ~25 µA . Ku darista dib-u-dhaca 5 ee durugsan ee 75 ms waxay ka dhigaysaa hadda laga bilaabo ~230 µA ilaa ~140 µA. Kala-fogaanshaha isku-xirka la-qabsiga ah wuxuu kuu oggolaanayaa inaad u kala beddesho dejimahan marka taraafikadu isbeddesho.
Dooro muddada ugu dheer ee isku xirka ee weli daboolaysa baahiyaha dib u dhaca iyo wax soo saarka ee codsigaaga, si isticmaalka korontadu uu u ahaado mid hooseeya intii uu noqon karo.
Muddada xayaysiisku waxay muhiim u tahay ka hor inta uusan jirin xiriir. Muddada xayaysiinta oo dheer waxay hoos u dhigtaa isticmaalka awoodda Bluetooth LE inta lagu jiro daahfurka. Kala-baxa xayaysiinta gaaban wuxuu soo jiitamaa qiyaastii 3 mA ilaa 10 mA , halka isku-xirka firfircoon uu celcelis ahaan u dhexeeyo 5 mA ilaa 30 mA waqti ka dib. Hurdada aan firfircoonayn waxay ku dhowdahay 1 µA ilaa 10 µA. Xaaladahani waxay dejiyaan heerka ugu hooseeya ee isticmaalka tamarta yar ee Bluetooth ee badeecadaada.
Hababka Hurdada iyo Baaskiil wadista Shaqada
Jadwalaynta hurdada waa meesha aad ku guuleysato hufnaanta awoodda BLE . Marka si fiican loo habeeyo, qalabka Silicon Labs Bluetooth wuxuu qalabka geliyaa qaabka Hurdada Dheer wuxuuna toosiyaa oo keliya daaqadaha isgaarsiinta ama hawlaha socda. Hababka hurdada qoto dheer waxay kaydiyaan tamar ka badan kuwa fudud, markaa dooro qaabka ugu qoto dheer ee wali daboolaya baahiyahaaga hurdada.
Joojinta waqtiga firfircoon ee raadiyaha ayaa ah kabaalka ugu tooska ah ee aad haysato. Gudbinta yar waxay la macno tahay in soo jiidashada hadda ay yar tahay wareegga shaqada. Ka dhigista waqtiga dhaqdhaqaaqa raadiyaha mid gaaban inta lagu jiro wareegga shaqada waxay ka dhigaysaa waqtiga firfircoon ee RF mid gaaban oo la saadaalin karo. Kadib waxaad yareyn kartaa isticmaalka korontada xaaladaha aan shaqaynayn oo aad hayn kartaa isticmaalka korontada oo hooseeya iyada oo loo marayo muddooyinka sugitaanka dheer. Hagaajinta isticmaalka tamarta yar ee Bluetooth sidan waxay ilaalisaa cimriga batteriga waxayna kordhisaa cimriga wax soo saarka ee goobta. Waxtarka wanaagsan ee awoodda BLE wuxuu ka yimaadaa jadwalka, ee maaha unug weyn.
Naqshadeynta Guddiga si loo Hagaajiyo Nolosha Baytariga
Caqabadaha Qulqulka, Kululaynta, iyo DFM
Lakabyada aad doorato iyo agabka aad isticmaasho waxay saameeyaan inta tamarta RF ay ku gaarto anteenada. Qanjidhada IoT ee ku shaqeeya baytariga, milliwatt kasta oo loo isticmaalo in lagu diro calaamad ayaa soo gaabinaysa inta qalabku shaqeynayo waxayna ku kordhinaysaa kharashyada dayactirka. Laminates-ka Rogers ee khasaaraha yar wuxuu u oggolaanayaa tamar RF badan inay ka baxdo anteenada halkii ay ka noqon lahayd kuleyl ku jira agabka looxa. Maadaama tani ay kor u qaaddo hufnaanta, waxaad hoos u dhigi kartaa awoodda gudbinta oo weli waxaad haysan kartaa xiriir wanaagsan, kaas oo si weyn u dheereeya cimriga batteriga. Hubi lambarrada isticmaalka korontada horraanta wareegga naqshadeynta adoo isticmaalaya adeegyada hal-abuurka PCB.
Naqshadeynta kuleylka ayaa sidoo kale muhiim ah. Koronto-weyneeye awood leh oo kululeeya ayaa tamarta khasaariya oo waxqabadkiisana hoos u dhaca. Sii RF-ga hore ee naxaasta ah iyo fiilooyinka kulaylka si ay u faafiyaan kulaylka. Ka fogee tixraacyada heerkulka xasaasiga ah ee PA.
DFM waxay xaddidaysaa isku-beddelka xoogga leh. Ballaca raadadka oo adag iyo kala-fogaanshaha ayaa kordhiya kharashka iyo wax-soo-saarka oo hooseeya. Isticmaalka guddiga iyo tirada lakabka ayaa saameeya qiimaha. Dooro iska-caabbinta la xakameeyey ee lakabyada RF oo hubi isku-darka qalabkaaga farsameeya ka hor inta aan la sii dayn. Xulashooyinkani waxay ilaaliyaan isticmaalka hadda jira waxayna taageeraan isticmaalka korontada oo hooseeya inta badeecaddu socoto.
Goosashada Tamarta RF iyo Jadwalka Nidaamka
Goynta RF waxay ka saari kartaa ama yarayn kartaa baytariga qaabab qaar. Gudbiyaha RF ee 915 MHz wuxuu soo diraa tamar, qaatahana wuu ururiyaa. Tamarta RF ee la ururiyey waa la beddelaa oo lagu kaydiyaa kalkulator. Kalkulatorkaas wuxuu bixiyaa wax soo saar danab oo la habeeyay oo garaacis leh si loogu isticmaalo aaladaha kaydinta tamarta ee dallacaadda. Kuwaas waxaa ka mid ah MEC-yada THINERGY ee cimriga dheer ee khafiifka ah, baytariyada kale ee khafiifka ah, iyo baytariyada dib loo buuxin karo ee caadiga ah. Waxaa lagu dhisay aaladaha korontada yar yar sida dareemayaasha wireless-ka, qaataha wuxuu ku dallaci karaa baytariyada meel ka badan 40 cagood meel u jirta gudbiyaha.
"Isku-darka MEC-yadayada dib loo buuxin karo ee THINERGY iyo nidaamka goosashada tamarta RF ee Powercast wuxuu suurtogal ka dhigayaa nidaamyada iskiis u shaqeysta ee wireless-ka ah ee iskood u shaqeeya tobanaan sano oo aan dayactir lahayn," ayuu yiri Tim Bradow, madaxweyne ku xigeenka suuqgeynta ee Infinite Power Solutions.
Kala-goynta isku-darka qalabka korontada ee aadka u hooseeya. Jadwal u samee gudbinta RF-ga oo u ogolow MCU inay dhexda ku seexato. Habkani wuxuu taageeraa isgaarsiinta wireless-ka ee awoodda yar wuxuuna ka dhigayaa isticmaalka korontada mid hooseeya. Xiriiriyeyaasha BLE waxay faa'iido badan helaan marka aad isku-xidho dhacdooyinka isku xirka daaqadaha tamarta la goostay. Gudbinta yar waxay hoos u dhigtaa isticmaalka hadda waxayna kordhisaa cimriga goobta.
Technique | Faa'iidada Nolosha Bateriga |
|---|---|
Laminate lumis yar | Awood gudbin yar oo isku xiran |
Via-yada kulaylka ee hoos yimaada PA | Waxqabadka xasilloon, tamar aan la khasaarin |
Goosashada RF | Beddelka baytariga oo la dhimay ama aan la helin |
Jadwalka qaraxa | Isticmaalka korontada oo hooseeya celcelis ahaan |
Isgaarsiinta RF iyo hagaajinta awoodda waxay isku mid yihiin heerka guddiga. Isu xirka miisaaniyadda, dareenka qaataha, arrimaha awoodda guddiga, iyo dejimaha BLE waxay qaabeeyaan waqtiga shaqada. Hagaajinta tamarta yar ee Bluetooth ma badbaadin karto loox buuq badan. Ku dhaqan tilmaamahan xadka DFM. Anshaxaasi wuxuu bixiyaa cimri dheer oo batteriga ah. Waxay sidoo kale hoos u dhigtaa isticmaalka korontada guud ahaan. Daawo isticmaalka korontada ee tareen kasta. La soco isticmaalka korontada wareegga shaqada. Isbarbardhig isticmaalka korontada ka hor iyo ka dib isbeddellada. Cabbir isticmaalka korontada xaaladaha aan shaqaynayn. Naqshadaha Bluetooth LE iyo BLE waxay abaalmariyaan tan. Badeecadaha BLE ee leh jadwal adag ayaa sii jira muddo dheer. Xiriirinta BLE waxay la socotaa qashinka tamarta nadiifka ah oo yar. Naqshadeynta looxa oo dhammaystiran waxay qeexi doontaa alaabada wireless-ka ee mustaqbalka. Habkaasi wuxuu ilaaliyaa nolosha batteriga ee goobta.
FAQ
Immisa miisaaniyad xiriir ah ayaad u baahan tahay si aad u hesho badeecad BLE ah oo gudaha ah?
Ku bilow miisaaniyadda raadiyaha oo ka jar khasaaraha dhabta ah. Meelaha gudaha ku jira waxay ku daraan 20-30 dB marka loo eego qiyaasaha booska bannaan. Derbiga qallalan wuxuu ku kacayaa 3-5 dB derbi kasta, sibidhka ama lebenkuna wuxuu ku kacayaa 10-20 dB. Jir ku jira wadada ayaa ku daraya 3-6 dB. Cabbir xadkaaga lambarradan, ee ha ku cabbirin baaxadda xaashida xogta.
Qalabka qaataha ee xasaasiga ah ma had iyo jeer baa badbaadiya awoodda batteriga?
Maya. Xasaasiyadda sare badanaa waxay soo jiidataa koronto badan silsiladda helitaanka. Xasaasiyadda ku habboon xadkaaga xiriirka ee dhabta ah. Miisaaniyad deeqsinimo leh ayaa kuu oggolaanaysa inaad aqbasho xasaasiyad hoose iyo soo jiidashada hadda oo hooseysa. Miisaaniyad adag ayaa meel yar uga tagaysa qaataha dhegaha la'.
Dejinta BLE kee baa keydisa awoodda ugu badan?
Kala-goynta isku xidhka ayaa bixisa faa'iidada ugu weyn. Kala-fidinta laga bilaabo 30 ms ilaa qiyaastii 950 ms waxay hoos u dhigtaa celceliska hadda laga bilaabo qiyaastii 228 µA ilaa qiyaastii 25 µA. Daahitaanka hareeraha ayaa sidoo kale caawiya. Daahitaanka 5 ee muddada 75 ms wuxuu ka jarayaa hadda qiyaastii 230 µA ilaa qiyaastii 140 µA.
Maxay tahay sababta diyaarad dhulka ah oo kala qaybsan ay u dhaawacdo cimriga baytariga?
Korontada soo celinta waxay raacdaa waddada ugu hooseysa ee soo-celinta, oo ka hooseysa raadadka calaamadda. Kala-goyn hoosteeda raadkaas ayaa ballaarinaysa aagga wareegga. Shucaaca, is-weydaarsiga, iyo kororka khasaaraha, iyo kor u kaca sawirka hadda jira iyaga. Mid ka mid ah moduleka 5G mmWave wuxuu lumiyay 10 dB dhulalka kala qaybsan.
Soo goosashada tamarta RF ma beddeli kartaa baytariga gebi ahaanba?
Mararka qaar. Qalabka soo qaada 915 MHz wuxuu ku dallaci karaa kaydinta meel ka fog 40 cagood. Ku xidh mishiin yar oo awood yar leh oo gudbiya gudbinta. Ku xidh dhacdooyinka isku xirka daaqadaha tamarta la goostay. Naqshado badan ayaa wali haya unug yar oo kayd ah.
