Sensores telemáticos sem fio
Tecnologias sem fio permitem a transmissão de valores de diferentes sensores para unidades de rastreamento GPS sem cabeamento. Existem 2 tipos de tecnologias sem fio que usam suas próprias frequências:
Bluetooth Low Energy – 2,4 MHz
Ultra high frequency – 315/433 MHz
O que é BLE
Bluetooth Low Energy (BLE) é uma tecnologia de comunicação sem fio de baixo consumo de energia que pode ser usada em curtas distâncias para permitir que dispositivos inteligentes se comuniquem. A tecnologia BLE foi integrada ao Bluetooth 4.0 em dezembro de 2009.
Em comparação com o Bluetooth clássico, o Bluetooth Low Energy oferece uma redução significativa no consumo de energia e no custo, mantendo um alcance similar. Isso permitiu que fabricantes de dispositivos adicionassem uma interface de comunicação de baixo consumo a soluções existentes. Também tem sido usado para criar novos dispositivos de baixo consumo, como beacons, que podem operar com uma pequena bateria por meses ou até anos.
Como o BLE funciona
O Bluetooth Low Energy utiliza diversos protocolos para transmitir dados, interagir com todas as partes do dispositivo e organizar o funcionamento de todas as camadas. Abaixo listamos os mais importantes e os situamos na hierarquia geral.
Host Controller Interface (HCI) é o protocolo de troca entre camadas do BLE ou entre chips que fornece acesso às configurações do dispositivo Bluetooth.
Logical Link Control and Adaptation Protocol (L2CAP) é responsável pela geração de pacotes, divisão de quadros, controle de erros e montagem de pacotes.
Security Manager Protocol (SMP) – realiza a criptografia dos pacotes.
Generic Access Profile (GAP) fornece a troca inicial de dados entre dispositivos, para determinar “quem é quem”.
Separadamente, destacamos os protocolos GATT e ATT:
GATT é a sigla de Generic Attribute Profile, que define a forma como os dados são transferidos entre dois dispositivos Bluetooth de baixo consumo usando conceitos chamados serviços e características.
Ele usa um protocolo de dados comum chamado attribute protocol (ATT), que é usado para armazenar serviços, características e dados relacionados em uma tabela de consulta simples usando identificadores de 16 bits para cada registro na tabela.
Estrutura do perfil
Attribute Handle – índice da tabela correspondente ao atributo;
Attribute Type – UUID que descreve o tipo;
Attribute Value – os próprios dados;
Attribute Permissions – parte de um atributo, permissões que não podem ser lidas ou escritas usando o ATT.
O perfil GATT contém serviços. Serviços são usados para dividir os dados em entidades lógicas e contêm blocos específicos de dados chamados características. Um serviço pode ter uma ou mais características, e cada serviço se distingue dos outros por meio de um ID numérico único chamado UUID, que pode ser de 16 bits (para Serviços BLE oficialmente adotados) ou de 128 bits (para serviços personalizados).
O mais importante a ter em mente sobre GATT e conexões é que as conexões são exclusivas. Isso significa que um periférico BLE só pode estar conectado a um dispositivo central (um telefone móvel, rastreador GPS etc.) por vez.
Assim que um periférico se conecta a um dispositivo central, ele deixará de anunciar-se e outros dispositivos não poderão mais vê‑lo ou conectar‑se a ele até que a conexão existente seja encerrada.
Imagine que o perfil é uma estante. Cada prateleira é um Serviço onde o livro é uma Característica. Cada característica (livro) tem atributos (páginas). Alguns atributos são obrigatórios, outros não.
Cliente e servidor
Para entender a distinção entre servidor GATT e cliente GATT, imagine que você tem um rastreador GPS e um sensor de combustível que é um dispositivo BLE. O rastreador GPS suporta o papel central; o sensor suporta o papel periférico (para estabelecer uma conexão BLE você precisa de um de cada—duas coisas que suportam apenas periférico não poderiam conversar entre si, assim como duas coisas que suportam apenas central).
Uma vez que o rastreador e o sensor estabeleceram uma conexão, eles começam a transferir metadados GATT entre si. Se o sensor quiser relatar dados ao dispositivo GPS, pode fazer sentido que o sensor aja como o servidor.
O cliente GATT envia solicitações a um servidor e recebe respostas (e atualizações iniciadas pelo servidor) dele. O cliente GATT não sabe nada antecipadamente sobre os atributos do servidor, portanto deve primeiro indagar sobre a presença e a natureza desses atributos realizando a descoberta de serviços. Após concluir a descoberta de serviços, ele pode então começar a ler os atributos encontrados no servidor.
O servidor GATT recebe solicitações de um cliente e envia respostas de volta. Ele também envia atualizações iniciadas pelo servidor quando configurado para isso, e é o papel responsável por armazenar e disponibilizar os dados ao cliente, organizados em atributos.
Sem fio vs. com fios
Não é segredo que atualmente todas as tecnologias estão migrando para comunicação sem fio. Abaixo listamos as principais vantagens dos sensores sem fio:
Liberdade dos fios. Pode ser configurado usando qualquer conexão física.
Fácil de configurar. É simples expandir e configurar.
Flexibilidade. Conexões sem fio são mais flexíveis e adaptáveis.
Custo‑efetividade. Como conexões sem fio não requerem cabos, essas redes são relativamente mais baratas.
Móvel e portátil. Fácil de transferir e reinstalar em outro local.
Como pode ver, conexões sem fio têm uma longa lista de vantagens. Todos esses pontos tornam a instalação e a operação dos sensores mais fáceis e confortáveis.
Ao mesmo tempo, vale notar que sensores com fio têm maior proteção contra ruído. Isso significa que em locais com alto nível de ruído esses sensores funcionarão de forma mais estável.
Sistema de monitoramento de pressão dos pneus (TPMS)
Separadamente, vale considerar o sistema de monitoramento de pressão dos pneus (TPMS). A maioria das instalações TPMS transmite seus dados via rádio UHF (Ultra High Frequency). Os dados do TPMS normalmente são transmitidos em uma de duas faixas de frequência, que dependem da localização geográfica do TPMS. Os sinais TPMS são transmitidos em cerca de 433 MHz na Europa e em 315 MHz na maior parte das outras regiões do mundo.
Esse sensor TPMS é chamado de sistema “Direct TPMS”. Ele fornece valores de pressão dos pneus mais precisos em vez do “Indirect TPMS”, que não usa sensores de pressão físicos, mas mede as pressões do ar usando sistemas baseados em software que, ao avaliar e combinar sinais de sensores existentes como velocidades das rodas, acelerômetros, dados do trem de transmissão, etc., estimam e monitoram a pressão dos pneus sem sensores de pressão físicos nas rodas.
Cada sensor TPMS deve ser instalado no pneu. Esse sensor estabelece a conexão com uma antena que está conectada a um receptor. Esse sistema fornece um monitoramento estável da pressão nos pneus.
Tipos de sensores BLE
A plataforma Navixy suporta muitos tipos de sensores sem fio que são usados para facilitar que os usuários obtenham dados telemáticos reais e precisos. Abaixo você pode encontrar a lista dos suportados:
Combustível
Temperatura
Umidade
Identificação do motorista
Sensores magnéticos
Sensores de pressão dos pneus
Os sensores também podem enviar um parâmetro adicional "BLE: Battery Level", que mostra quanta carga resta na bateria do sensor BLE. Esse parâmetro é muito útil para entender a vida útil restante da bateria.
Como usar sensores BLE no Navixy
Criando um sensor BLE não é diferente de criar um sensor comum.
Configure um sensor de acordo com o manual do usuário
Selecione o sensor necessário na lista. Normalmente sensores BLE têm "BLE" no rótulo, por exemplo BLE: Temperature #, BLE: Fuel etc.
Em seguida, especifique outras configurações conforme suas necessidades.
Isso é tudo! Agora a plataforma mostrará os dados do sensor BLE assim que os dados forem recebidos no servidor.
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