Il modulo IoT multisensore wireless SmartBug per applicazioni di monitoraggio intelligente – Parte 1

In questo articolo presentiamo il modulo multisensore wireless InvenSense SmartBug della TDK, un prodotto multisensoriale wireless compatto e pronto all'uso, progettato appositamente per le applicazioni IoT commerciali e di consumo. Lo SmartBug fornisce un accesso facile e veloce ai dati dei suoi affidabili e intelligenti sensori integrati. La descrizione e le applicazioni di questo multisensore wireless si articolano in due parti. Qui tratteremo la prima parte in cui descriveremo il funzionamento del modulo SmartBug, le sue caratteristiche e le funzionalità dei suoi sensori. Inoltre, vedremo come installare l’App SmartBug di Windows 10 e come collegare il modulo SmartBug all’App con la quale sarà possibile programmare agevolmente il modulo. Completeremo questa prima parte con la spiegazione delle varie modalità di connessione dello SmartBug all’App. Nella seconda e ultima parte, che tratteremo in un prossimo articolo, vedremo tutte le applicazioni possibili di questo potente multisensore IoT wireless.

Introduzione

Lo SmartBug funge da modulo sensore all-in-one che integra un IMU (Inertial Measurement Unit) a 6 assi (giroscopio + accelerometro) con un magnetometro, sensori di pressione, temperatura, umidità e ultrasuoni. Include anche algoritmi ad alta precisione come la Sensor Fusion (*), il monitoraggio del filtraggio dell’aria HVAC (Heating, Ventilation and Air Conditioning), il monitoraggio delle risorse, il rilevamento dei gesti, la classificazione delle attività, il monitoraggio del mouse aereo e il rilevamento intelligente di apertura/chiusura della porta.

* Sensor Fusion è il processo di combinazione dei dati dei sensori o dei dati derivati da varie fonti in modo tale che le informazioni risultanti siano molto più precise rispetto alle informazioni provenienti da fonti utilizzate individualmente.

Lo SmartBug è in grado di effettuare monitoraggi wireless accurati da remoto tramite connessioni BLE (Bluetooth Low Energy) e Wi-Fi con capacità di registrazione dei dati su scheda SD autonoma per applicazioni IoT con grandi volumi di dati. Le dimensioni ridotte, la base piatta e le funzionalità wireless rendono lo SmartBug una soluzione evoluta e adatta ad essere installata ovunque, su una semplice porta o su un robot industriale, garantendo una raccolta dati da remoto di alta affidabilità. Il microcontrollore (MCU) a bassa potenza con BLE 5.2 integrato acquisisce i dati multisensore dallo SmartBug ed esegue tutti gli algoritmi supportati; ciò consente lo streaming di alta qualità dei dati del sensore intelligente tramite USB e BLE. Il chip Wi-Fi espande le capacità di streaming e registrazione dei dati wireless di SmartBug ad una frequenza trasmissiva massima di 2 kHz ed a grandi distanze. Lo SmartBug è stato sviluppato integrando l'ultimo MCU a bassa potenza di Nordic Semiconductor con BLE 5.2, il chip Wi-Fi di Espressif, il magnetometro di AKM e il sensore di umidità e temperatura di Sensirion. Il magnetometro nello SmartBug abilita molteplici funzioni tra cui la raccolta dei dati della bussola, il Sensor Fusion a 9 assi per un orientamento accurato della rotta. Inoltre, è in grado di rilevare anche l'anomalia magnetica nei sistemi per le applicazioni di monitoraggio delle risorse nello SmartBug. I sensori integrati nel dispositivo coadiuvano le operazioni di streaming e registrazione dei dati e degli eventi basati sul rilevamento dell’umidità e della temperatura per le applicazioni di monitoraggio delle risorse. In Figura 1 viene mostrato il modulo multisensore wireless SmartBug.

Figura 1: Il modulo SmartBug

Funzionamento del multisensore SmartBug

In un piccolo contenitore a forma di coccinella, il modulo SmartBug integra sei sensori, un potente microcontrollore wireless BLE, una batteria ricaricabile e un software che realizza potenti funzioni basate su algoritmi intelligenti. Il modulo può inoltre essere dotato di una scheda aggiuntiva (opzionale) che include un modulo Wi-Fi, uno slot per schede SD e un sensore a ultrasuoni. In Figura 2 la scheda opzionale Wi-Fi con slot SD.

Figura 2: Scheda opzionale Wi-Fi con slot SD card e sensore a ultrasuoni

I dati e le uscite dello SmartBug possono essere facilmente visualizzati, trasmessi in streaming e registrati sull’applicazione Windows 10 SmartBug mediante connessione BLE, Wi-Fi o USB, a seconda del caso d'uso. La funzionalità di registrazione della scheda SD consente anche la registrazione autonoma dei dati fino a 32 GB senza alcuna applicazione aggiuntiva di Windows 10.

I sensori integrati nello SmartBug

Di seguito i sei sensori integrati nel modulo SmartBug:

Sensore di movimento IMU a 6 assi con accelerometro e giroscopio
Sensore di pressione barometrica per letture atmosferiche precise
Sensore a ultrasuoni MEMS per misurazioni della distanza
Sensore di temperatura per il monitoraggio delle condizioni di funzionamento
Magnetometro MEMS per determinare la direzione e le anomalie magnetiche
Sensore di umidità per il monitoraggio dell'umidità relativa

Lo SmartBug integra l’IMU (Inertial Measurement Unit) ICM-42688-P a 6 assi, il sensore di pressione ICP-10100 con sensore di umidità, sensore di temperatura, sensore magnetico e il sensore a ultrasuoni CH-101 opzionale, creando una soluzione di sensore all-in-one. Una caratteristica unica di questo modulo è di fornire dati di sensori intelligenti da algoritmi di sensori IoT con parametri di regolazione personalizzati. Gli algoritmi includono il rilevamento di apertura/chiusura della porta, Sensor Fusion a 6 e 9 assi, monitoraggio delle risorse, monitoraggio del filtro HVAC, contapassi, classificazione delle attività, rilevamento gestuale e monitoraggio "mouse aereo". È possibile accedere ai dati di ogni sensore e algoritmi senza la necessità di alcuna programmazione, saldatura o modifiche aggiuntive. Ciò rende lo SmartBug un catalizzatore perfetto che consente a sviluppatori di prodotti IoT, sviluppatori di algoritmi e appassionati dell’elettronica dei sensori, di comprendere meglio le applicazioni reali, le variazioni dell'ambiente e i comportamenti del multisensore e relativo algoritmo.

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