Uno
sguardo alle
tecnologie Power Management
Pressure Sensor (main)
MUX
Temperature Sensor (compensation)
Data Registers Sensor n All on one chip Schema a blocchi di un sensore di pressione digitale.
In una situazione in cui i requisiti di un sensore di pressione possono cambiare nel corso del tempo in seguito alla comparsa di nuove applicazioni basate su IoT, è logico disporre di un’elaborazione front-end all’altezza della maggior parte dei casi d’uso da integrare nel package del sensore stesso. Spostare il segnale in digitale il più vicino possibile al sensore presenta numerosi vantaggi.
Esiste spesso una relazione complessa tra gli amplificatori operazionali di condizionamento del segnale e gli amplificatori front-end che alimentano il convertitore analogico-digitale (ADC). I progettisti di sensori capiscono meglio di chiunque altro quale sia la combinazione di componenti front-end in grado di offrire le migliori caratteristiche di conversione per una gamma più ampia possibile di applicazioni mirate.
Portando la conversione digitale direttamente nel modulo di rilevamento è possibile mettere questo tipo di competenza a disposizione anche del cliente. Inoltre, la stretta integrazione tra sensore e ADC riduce il rischio di accoppiamento del rumore elettrico nell’interfaccia. Ciò aiuta a garantire letture di alta qualità.
Il consumo energetico è un ulteriore vantaggio offerto dalla prossimità tra uscite digitali e sensore. Il graduale ridimensionamento delle dimensioni dei circuiti integrati ha comportato enormi miglioramenti nell’efficienza energetica grazie all’uso di tensioni più basse. Il consumo energetico ha una relazione quadratica rispetto alla tensione di alimentazione. Quindi, ogni frazione di Volt che viene risparmiata da una nuova tecnologia circuitale spesso ha una ricaduta significativa in termini di efficienza energetica.
Molti nodi di rilevamento IoT si basano sulla capacità di disattivare ampie sezioni del circuito al fine di risparmiare la preziosa energia della batteria tra le varie
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fasi operative. I periodi di attività corrispondono in gran parte alla fase di misurazione ed elaborazione dei dati. Al di fuori di questi periodi, molti sensori potrebbero essere scollegati. Alcuni di essi possono rimanere dormienti per consentire la loro riattivazione su eventi asincroni.
Integrando nel sensore le funzioni di conversione digitale e la logica di controllo è possibile arricchire con più intelligenza un particolare sottosistema. Per esempio, si potrebbe decidere di bufferizzare i dati registrati fino a quando non si verifichi un cambiamento significativo nelle condizioni tale da richiedere l’intervento dal microprocessore del nodo.
Avere i sensori analogici isolati in piccoli sottosistemi collegati da un bus digitale o da un’interconnessione seriale facilita il controllo del consumo energetico a livello di sistema. La capacità di adattare il controllo di potenza aumenta notevolmente l’efficienza complessiva del nodo IoT e apre la porta a sistemi alimentabili tramite accumulo di energia piuttosto che esclusivamente tramite batterie.
L’interfaccia digitale dei sensori offre ulteriori vantaggi. La possibilità di trasferire le funzionalità digitali nei sottosistemi di rilevamento aiuta a ridurre il sovraccarico sul microprocessore anche quando è in fase di esecuzione. Quando i core del processore devono controllare il proprio ADC, devono disporre del firmware embedded per impostare le conversioni a intervalli precisi e trasferire i dati risultanti in un buffer di memoria all’interno di una finestra temporale ristretta per ridurre al minimo gli effetti negativi del jitter di temporizzazione.
Un sensore digitale può utilizzare la propria logica di controllo per organizzare ed elaborare i campioni. Il microprocessore host può limitarsi a regolare i parametri, come ad esempio gli intervalli di
A/D Convert Low Power uC Data I/O Power In
Digitalizzazione come soluzione per sostenere la crescita della domanda di sensori di pressione
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