“Todo lo complejo puede dividirse en partes simples”
René Descartes
Todo circuito debe cumplir unas funciones bien definidas. Construyamos un ejemplo para que nos quede más claro, un data logger para monitorizar la temperatura de la sala, y guardar su valor periódicamente en un servidor. Necesitaremos por tanto: un sensor de temperatura, un módulo wifi para enviar la información y un microcontrolador que procese las órdenes mientras se comunica con los componentes.
Alimentación
¿Cómo se alimentará nuestro dispositivo? Si bien la fuente de alimentación no se cita a veces en objetivos y funciones principales, sin ella ningún diseño es más que un pisapapeles, y tiene un fuerte impacto tanto en la placa como la normativa que debe aprobar nuestro producto. ¿Tendrá una batería interna, incorporando un circuito de carga? En este caso la tecnología más extendida son las baterías de litio, que tienen muchas ventajas, pero también sus peligros por mal uso, sobretodo en ambientes extremos de calor y si usas varias celdas en paralelo.
Hay muchos integrados en el mercado que te ayudarán en el diseño, y deberían incorporar un sistema que prevenga la descarga por debajo de un umbral (UVLO), para alargar la vida de la batería. Si eliges esta opción, recuerda usar estrategias que reduzcan el consumo, como sleep mode y circuitos de desconexión.
Por contra, puedes conectarlo a la red, a 230 voltios, y tener un circuito reductor y rectificador a corriente continua. Como el anterior caso, tenemos muchos circuitos integrados que permiten construir fuentes conmutadas muy pequeñas y sencillas, pero debes tener en cuenta que se aplicará la directiva de baja tensión del CE.
Vamos a simplificar el problema, suponiendo que se conectan 5 voltios a un conector de entrada del circuito, para lo que bastará un regulador lineal. Para el diseño de circuitos de regulación de baterías para IoT, no os perdáis próximos artículos.
Otras partes deben ser tenidas en cuenta. Unos conectores y leds indicadores que se enciendan cuando el circuito recibe corriente, está siendo programado o activa una salida, nos permitirán saber qué está fallando en las primeras pruebas del circuito, aunque más adelante podremos prescindir de algunos si usamos baterías. Cualquier estrategia para aumentar su duración es poca.
Por tanto, los distintos módulos del circuito, de forma más detallada, junto a los requisitos mínimos exigidos, quedan así:
- Un sensor de temperatura, que mida entre 0º y 70º, con una precisión de ±0.5º, con salida analógica o por I2C.
- Un microcontrolador que contenga al menos un temporizador, para poder contar el tiempo entre cada medida, interfaz I2C y pines analógios para el sensor. Si carece de Wifi, se necesitará un módulo aparte. Su consumo de energía dependerá en gran medida de la frecuencia con la que emitimos. Los fabricantes disponen de tablas con medidas, que, dicho sea de paso, en algunas ocasiones no debes confiar mucho.
- Fuente de alimentación: un simple regulador lineal de 5v a 3.3v será suficiente… por esta vez.
- Un tamaño máximo de placa de 60×60 mm.
Nuestra idea va cogiendo forma, ya sabemos que platos tendrá el menú, ¡ahora toca bajar al mercado y realizar la compra!
