IoT disponible para todos

El mundo de la tecnología está cambiando más rápido que nunca en estos días, y el ritmo de la introducción de nuevas tecnologías para aplicaciones inalámbricas no ha disminuido. Como los estándares de transmisión han cambiado para acomodar los dispositivos del internet de las cosas (IoT), nunca ha sido tan fácil para un entusiasta de la tecnología inalámbrica intentar diseñar un nuevo esquema de modulación, y hay muchos sensores nuevos disponibles para emparejar con un enlace inalámbrico. Estas tecnologías también son más accesibles que nunca para todos. Hablemos sobre cada uno de estos desarrollos y cómo podemos tener ahora mismo en nuestras manos esta tecnología económica y universalmente disponible.

Las tecnologías de radio de red de área amplia de baja potencia (LPWAN) están disponibles en infraestructuras celulares y han existido durante algunos años. La internet de las cosas de banda estrecha (NB-IoT), la conexión de tipo máquina de evolución a largo plazo (LTE-M y LTE-MTC) y la comunicación de tipo máquina mejorada (eMTC) son populares. La ventaja de estas tecnologías es su aprovechamiento de las torres celulares existentes que se utilizan para el tráfico de voz y de ancho de banda alto. Sin embargo, un dispositivo que solo necesita informes y control ocasionales no requiere un ancho de banda alto, y dado que muchos funcionan con batería, era necesario contar con estándares de menor potencia y menor ancho de banda que estos estándares tecnológicos permiten.

Otras tecnologías que no aprovechan las redes celulares existentes y que necesitan que las infraestructuras se vuelvan a construir incluyen Sigfox, LoRa/LoRaWAN y NB-Fi, por nombrar solo algunas. La desventaja de esto es que requiere un enlace ascendente para conectarse a internet en general. Si bien los operadores de red proporcionan este enlace ascendente como un servicio, es otro sistema de red de computadoras más para negociar.

Sin embargo, los operadores de redes celulares son grandes empresas, y no es realista competir eficazmente con ellos. La mejor decisión es comprar "tiempo" en sus redes adoptando módems que cumplan con sus estándares y luego pagar un plan de uso mensual.

Las redes no celulares pueden construirse con fondos modestos y con la limitación de que la geografía que cubren no es excelente. Ciertamente no están en todo el mundo hasta que estén conectadas a un servidor que realice el puente a internet.

La buena noticia es que el acceso a redes celulares, y los chips y módulos para construir su propia red de baja potencia, están disponibles en DigiKey. DigiKey también vende planes de datos de redes celulares, que pueden costar tan solo USD 3.00 por mes por 300 kB de datos y servicio internacional (ver la Figura 1). Todo lo que necesita es un módem certificado por un operador celular, y su dispositivo puede estar "en línea" en todo el mundo. Los módems y los chips que se incluyen en esos módems también están disponibles.

Figura 1: Planes de datos celulares de DigiKey.

Las soluciones electrónicas en forma de módulos continúan su crecimiento impresionante. En lugar de requerir que usted tenga experiencia para diseñar a nivel de chip, puede obtener una radio preconstruida y certificada. Esto no solo reduce la pericia técnica de radiofrecuencia (RF) necesaria, sino que también lleva los productos al mercado más rápidamente. Hice una comprobación puntual recientemente buscando los chips utilizados en los módulos y luego prestando atención para ver qué tipo de cliente estaba comprando cada uno. Fue sorprendente ver que las empresas que tenían la pericia necesaria no solo compraban los mismos chips que estaban en los módulos, sino que también compraban los módulos, y ambos se compraban en cantidades de miles de unidades. Esto respalda la idea de que puede ser mejor llegar temprano al mercado con un producto con un costo menos optimizado para probar el mercado de un nuevo producto. Si el mercado es lo suficientemente grande, el producto puede ser optimizado en cuanto a costos bajando hasta el nivel de chip. Pero incluso hay un nivel más bajo que los chips que llamo el nivel de forma de onda.

Las radios definidas por software (SDR) permiten que el desarrollador experimente con esquemas de modulación completamente nuevos. Si tiene una necesidad única y la experiencia, puede desarrollar su propio estándar de radio. Incluso si no tiene la experiencia, experimentar con una SDR puede enseñarle mucho.

Un ejemplo de estas SDR es el módulo de aprendizaje activo PLUTO (ADALM-PLUTO) de Analog Devices, disponible para envío inmediato por parte de DigiKey (ver la Figura 2). Estas unidades se consiguen a un costo inferior a USD 150 en agosto de 2019. Se conectan a una computadora personal a través de un enlace USB, contienen un arreglo programable de puertas en campo (FPGA) que se reconfigura fácilmente, tienen un amplio soporte para el lenguaje de programación Python, y pueden transmitir y recibir señales en un rango de 325 MHz a 3.8 GHz. Si realmente quiere saber y usar RF, puede comenzar en este nivel.

Figura 2: SDR ADALM-PLUTO disponible en DigiKey. (Fuente de la imagen: Analog Devices Inc.).

Volviendo a la idea de productos específicos, proliferan cientos de sensores en forma de chips y módulos. Estas son algunas de las cosas que se pueden detectar junto con el número de artículos en stock (SKU) de DigiKey (a la fecha de publicación de esta entrada de blog):

• Sensores de proximidad (10,150 artículos)
• Sensores, transductores, sensores de temperatura: salida analógica y digital (4,256 artículos)
• Sensores, transductores, sensores especializados (914 artículos)
• Sensores, transductores, sensores de gas (371 artículos)
• Sensores, transductores, sensores de posición: medición de posición lineal, ángulo (2,961 artículos)
• Sensores, transductores, sensores de presión, transductores (30,778 artículos)
• Sensores, transductores, sensores de humedad (570 artículos)
• Sensores, transductores, sensores de corriente (2,033 artículos)
• Sensores, transductores, sensores ópticos: luz ambiente, IR, sensores UV (1,240 artículos)
• Sensores, transductores, sensores ópticos: medición de distancia (137 artículos)
• Sensores, transductores, placas de evaluación: sensores (2,589 artículos)
• Placas de desarrollo, kits, programadores, sensores magnéticos: posición, proximidad, velocidad (módulos) (4,266 artículos)
• Sensores, transductores, sensores ópticos: fotoeléctricos, industriales (9,979 artículos)
• Sensores, transductores, sensores de movimiento: acelerómetros (1,730 artículos)
• Sensores, transductores, sensores de imagen, cámara (1,551 artículos)

En total, DigiKey ofrece más de 210,000 sensores diferentes.

Cualquiera de estos sensores, o cualquier combinación de ellos, puede incorporarse a un producto que puede conectarse a internet a través de una amplia variedad de opciones inalámbricas.

Otra herramienta que permite el desarrollo de productos inalámbricos es DK IoT Studio (consulte la Figura 3). Esta herramienta de desarrollo rápido de aplicaciones (RAD) de DigiKey es gratuita. Desde un entorno completo de desarrollo integrado (IDE) basado en la web, puede elegir una placa de microcomputadora integrada ya lista, configurarla en el IDE y descargar su configuración, incluido el código abierto generado por el IDE en su placa. Esa placa puede comunicarse con un dispositivo que está conectado a un host a través de cables o conectado de forma inalámbrica a través de Bluetooth o Wi-Fi, y luego puede enviar cualquier información que tenga a internet para su recepción por un teléfono inteligente emparejado. Existen opciones para escalar esto a configuraciones más grandes que requieren una tarifa nominal. Por ejemplo, puede encontrar un proyecto en línea que muestra la conexión a internet de un "control de persianas de ventana" en maker.io. El código para modificar DK IoT Studio para agregar características propias se puede encontrar aquí en el sitio web eewiki de DigiKey.

Figura 3: DK IoT Studio de DigiKey.

Le deseo un feliz desarrollo y que la internet de las cosas lleve sus dispositivos conectados al mundo.