【应用】带有安全云连接的空气质量监测器方案,带PM2.5传感器

2020-01-17 IDT(Renesas收购)
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由于雾霾天气的频繁出现,空气质量问题越来越受到居民的重视。得益于物联网的迅猛发展,多种室内空气质量监测产品不断上市 ,如图1所示,这些装置不但可以在液晶面板上显示当前空气环境质量指数,而且可以将空气质量数据传递在云端,用户通过手机从远端实时掌控房间内空气状况。针对此处的应用,IDTRENESAS收购)给出了带云连接的空气质量监测器方案,其系统原理如图2所示。

            

                                   图1. 家用空气质量监测器                                                                               图2. 带安全云连接的空气环境质量监测器系统框图


如图2所示,该方案由电源电路、MCU主控、LCD显示、通讯、传感器等部分组成,各部分实现方案和功能描述如下:

电源电路单元

充电管理

该方案采用锂电池供电,外置USB接口,通过ISL9301管理整个充电过程。ISL9301针对单锂离子/聚合物电池具有完整的充电过程管理,具有1%的充电电压输出精度,可编程充电电流,可编程充电结束电流,用于热保护的充电电流折返,对深度放电的电池进行涓流充电,VIN管脚最大28V电压,电源和充电指示等功能,且内置断开电池开关。其工作环境温度为-40~+85℃,适合民用和工业环境。


MCU 3.3V供电和传感器5V供电

MCU 3.3V供电采用单路输出低压差稳压器(LDOISL80505芯片,该芯片输出电流高达500 mA,工作时输入电压为1.8 V ~ 6 V,输出电压可以通过电阻编程在0.8 V ~ 5.5 V设置,并提供±1.8%VOUT的输出精度。具有可编程输出软起动时间,限流保护功能等。工作温度范围-40~+125℃,可在苛刻的环境中应用。


对于某些要5V供电的传感器需,该方案中采用ISL9113升压芯片将3.3V升压到5V来实现。ISL9113输入电压范围为0.8V-4.7V,最大可提供500mA的输出电流能力(VBAT=3.0V,VOUT=5.0V)。轻载时,装置进入跳跃模式,静态电流消耗仅20μA(典型值),能有效的延长空气质量监测器电池使用时间。效率最高可达95%,十分适合电池供电的应用。另外,ISL9113具有欠压锁定功能,可在输入电压低于特定电压时,闭锁转换器,防止电池过度放电。工作温度范围-20~+85℃。


主控MCU单元

如图1所示。MCU一方面负责实时的采集PM2.5传感器HS3001温湿度传感器ZM0D4410气体传感器数据,一方面负责对采集的数据进行运算处理,交给LCD显示,并通过WIFI实时传递到云端。对于主MCU该方案推荐S5D9系列微控制器,该类芯片采用带浮点单元的Arm Cortex-M4内核,拥有高达2MB代码闪存和64KB的数据闪存,以及640KB SRAM,最高运行频率高达120MHz,同时集成2D绘图引擎,图形LCD控制器,无需外部图形帧缓冲存储器便可直接驱动TFT LCD显示屏。同时具有10路带FIFO的串行通讯接口,3路I2C接口,2路CAN总线接口等。具有专业的片上安全特性,包括生成和安全存储对称和非对称加密技术使用的密钥的能力、真随机数发生器(TRNG)和特殊的内存保护功能,以增强物联网系统的安全性。


传感器单元

HS3001是一款高精度、完全校准的温湿度传感器,其相对湿度精度±1.5%RH,14位分辨率0.01%RH,测量湿度反应时间6S;温度精度±0.2ºС,在空气质量监测器中,该传感器与MCU通过I2C接口通讯,另外该传感器功耗极低,平均功耗仅1uA(@(每秒一次RH + T测量,8位分辨率,1.8V电源),十分适合电池供电设备应用。

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【选型】Renesas(瑞萨电子) 汽车用功率器件和MCU选型指南

目录- 功率器件Power Mosfet&IPD    MCU-F系列    MCU-D系列    MCU-Super系列    MCU-RH850族    MCU产品开发工具&开发环境    芯片封装   

型号- NP82N055NUG,SUPERH,NP80N04NUG,ΜPD166033T1U,NP60N04VUK,NP45N06PUK,NP75N04YUK,RSF10BGC,RSF10BGD,NP75N04YUG,NP35N04YUG,RSF10BGE,RSF10BGF,R5S726A2P216FP,R5S726B0P216FP,R5F10DMJXFB,NP80N055NDG,R5S72670W144FP,R5F 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选型指南  -  RENESAS PDF 中文 下载

LDO发振如何避免和解决?

日清纺R1501x的LDO性能稳定、输出精度高可以控制在±2%,静态电流只有0.1uA,而且高低温漂移很小,非常适合我们娱乐导航系统中使用。本文笔者将介绍LDO发振如何避免和解决?

设计经验    发布时间 : 2023-11-12

RA family MCU Injection current to prevent damage to MCU Application Note

型号- RA FAMILY,RA4T1,RA6T2,RA6T1,RA6T3,RA4M1,RA2L1,RA4M3,RA6M1,RA4M2,RA6M3,RA6M2,RA6M5,RA2E1,RA6M4,RA4E1,RA2E2,RA6E1,RA2A1,RA4E2,RA6E2

应用笔记或设计指南  -  RENESAS  - Rev.1.30  - Aug. 10, 2023 PDF 英文 下载

瑞萨RX系列MCU实现二级MCU OTA升级:FreeRTOS篇

基于空中下载技术(OTA:Over-The-Air)并通过云服务端实现的MCU固件升级得益于云供应商和设备供应商之间的合作开展,目前已具备了简单且可快速部署的集成环境。瑞萨RX云互联解决方案开发团队开始提供即便在未直接与互联网连接的二级MCU中,也可以利用AWS IoT服务方案进行OTA固件升级的示例代码。

原厂动态    发布时间 : 2022-05-24

从容应对MCU缺货,国民技术/雅特力/中科芯/芯科/瑞萨等MCU现货供应,支持免费样品

世强硬创电商作为全球245家顶级品牌授权代理商,平台全面覆盖MCU新产品资讯、优选方案、参考设计、免费开放实验室,所有产品均支持免费样品申请,原厂正品、供应保障,同时提供最具竞争力的代理商价格。

服务资源    发布时间 : 2020-12-07

MCU POWER ATTACH FOR ALL RENESAS MCUS

型号- ISL8845A,RAA211250,RAA210040,RTKA211450DE0010BU,ISL2111ABZ-T,ISL83202,RAA2116054GP3#JA0,RAA2100404GLG#HD0,RTKA211230DE0020BU,RAA214401,RAA211650,RAA211651,RTKA214220DR0000BU,RAA211820GSP#HA0,RAA211412,RAA210030,RAA211250GSP#HA0,RTKA211651DE0000BU,RAA211405,RAA211803,RZ FAMILY,RAA211805,ISL81805,RTKA808015DE0000BU,RAA210030GLG#HD0,RX FAMILY,ISL8205M,RAA211400,ISL81401A,RAA211403,RTKA210030DE0000BU,RAA8001X,ISL85403,ISL85009,RTKA211250DE0010BU,RAA214023,RZ-A/T/N,RAA223012,RAA2142504GSP#HA0,RAA211450GSP#HA0,ISL81601,ISL85003,RTKA214401DR0000BU,RAA2112304GP3#JA0,ISL80505,RAA223011,RAA2116514GNP#HA0,ISL8088IRZ-T,RAA808015,RAA808013,RAA214250,RZ/G,RAA22318X,RTKA214023DE0000BU,RAA2230XX,ISL85033IRTZ-T,RTKA211650DE0000BU,RL78 FAMILY,RAA211820,RA FAMILY,RAA211450,RAA214023GNP#HCA,RAA808013GP3#JA0,RAA808015AGNP#HA0,RTKA211605DR0000BU,ISL2111,RAA2142204GP3#JA0,RAA210130GBG#AD0,ISL81601FRZ-T,RAA211250GNP#HA0,RTKA211820DE0000BU,ISL8117A,ISL80121IR50Z,RAA214023GNP#HC0,RTKA210130DE0020BU,HIP2211,ISL85415,RTKA211450DE0000BU,RTKA210040DE0000BU,RAA211630GNP#HA0,RTKA211630DE0000BU,ISL85014,ISL85413,RAA211412GP3#JA0,RAA211605,ISL8117AFRZ-T,HIP4082,RAA211820GNP#HA0,RL78,RAA214220,RAA211230,ISL8088,ISL81802,ISL81801,RAA2144014GP3#JA0,RTKA808013DE0000BU,RAA211450GNP#HA0,RTKA214250DE0020BU,RAA211630,RTKA211412DE0000BU,RTKA211250DE0000BU,RAA2116504GNP#HA0,RAA210130,ISL85033,RTKA211820DE0010BU,ISL8025A,IW182X,ISL8203M,RAA212831,ISL80121IR50Z-T,RAA212832

技术文档  -  RENESAS  - OCT 2022 PDF 英文 下载

【选型】Renesas(瑞萨电子) RL78系列16位MCU选型指南

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可定制板装式压力传感器支持产品量程从5inch水柱到100 psi气压;数字输出压力传感器压力范围0.5~60inH2O,温度补偿范围-20~85ºС;模拟和数字低压传感器可以直接与微控制器通信,具备多种小型SIP和DIP封装可选择。

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