Projetando um armário eletrônico seguro baseado em MCU

Projetando um armário eletrônico seguro baseado em MCU

cupom com desconto - o melhor site de cupom de desconto cupomcomdesconto.com.br


Armários eletrônicos são comumente usados ​​para aplicações de segurança em casa. Tradicionalmente, o design consiste em um dispositivo MCU que recebe a entrada de um teclado mecânico, aciona um motor para abrir e fechar a porta e produz os resultados em um LCD ou também em um alto-falante / campainha.

Os MCUs com poderosas ferramentas IDE ajudam os desenvolvedores a projetar seus aplicativos com rapidez e facilidade. MCUs com diferentes interfaces de programação e compiladores ajudam os designers a construir um ecossistema industrial. Os MCUs com impressão digital, conectividade sem fio e tecnologias de detecção capacitiva e / ou indutiva permitem que os projetistas projetem soluções mais robustas e avançadas. Este artigo discute técnicas de projeto, desafios de projeto e aprimoramento futuro do Electronic Safe Locker baseado em MCU.

Teoria

Os armários eletrônicos estão se tornando mais avançados com o boom da era da Internet das Coisas. Tradicionalmente, MCUs de 8 bits / 16 bits / 32 bits são usados ​​para controlar todo o sistema. O MCU recebe o código do usuário através de um teclado mecânico (código do usuário), sensor de impressão digital ou cartão SD (através da interface SPI). O MCU armazena o código dos usuários na EEPROM interna ou externa por meio da interface I2C / SPI. Assim que o código do usuário (números de 6 dígitos) corresponder, a porta será aberta. Nesses casos, o armário eletrônico trava devido a várias entradas incorretas ou devido ao mau funcionamento das baterias; os usuários terão que usar uma chave mestra para desbloquear o cofre. A campainha fornece o tom para cada pressionamento de tecla, o MCU aciona a campainha com saída PWM (modulador de largura de pulso). A ferramenta IDE que suporta frequência PWM configurável ajuda o engenheiro a fornecer opções diferentes na aplicação final. Mecanismo de controle baseado em PWM usado para acionar o solenóide Driver para abrir e fechar a porta. Normalmente, o cofre à prova de fogo é recomendado para proteger objetos de valor importantes em papel para documentos protegidos contra incêndio.

Este é um sistema operado por bateria; portanto, os MCUs com baixo consumo de energia são uma obrigação para o design. As baterias recarregáveis ​​são preferidas neste aplicativo, onde os usuários podem substituir a bateria do compartimento traseiro. Além disso, MCUs com capacidade de carga e monitoramento de bateria e trabalhando em tensões mais baixas se adequam a esta aplicação.

Ele lê a tensão da bateria através de ADCs internos / externos e fornece indicação com os LEDs de “Bateria fraca” e “Carregamento”. O MCU deve suportar o modo de suspensão, hibernação com consumo mínimo de energia e exibe o status do pressionamento de tecla ao usar a indicação LED ou no visor LCD. Na maioria das vezes, os monitores LCD sem luz de fundo são usados ​​para esta aplicação devido ao menor consumo de energia. Para os projetos mais avançados, é usado um monitor TFT (Graphical Thin Film Transistor), onde o MCU usa buffers externos e tradutores de nível para acionar os displays externos. Além dos aspectos de hardware, o desenvolvimento de software de algoritmo de exibição e o suporte a bibliotecas de software de exibição também desempenham um papel importante no design.

Leia Também  O que realmente é um Hot Loop?
Cacifo seguro eletrônico baseado em MCU
Figura 1: Cacifo eletrônico seguro baseado em MCU

Solução avançada de cofre eletrônico

As MCUs combinadas com os módulos WiFi-BT pré-certificados permitem que os usuários enviem código de autenticação e desbloqueiem o cofre usando um smartphone (iOS ou Android). Também ajuda a armazenar as informações do usuário em um sistema baseado em nuvem.

Câmeras de porta (baseadas em I2C / SPI) ajudam no monitoramento e gravação enquanto os usuários estão usando o cofre. Os MCUs que podem interagir com o microfone digital e analógico com a interface do alto-falante ajudarão no sistema de segurança baseado na autenticação de áudio.

O MCU que suporta opções de segurança como programação única (OTP) ajudará o desenvolvedor a carregar o código final no MCU no estágio de produção, que não pode ser invadido por nenhum outro desenvolvedor.

O MCU suportando memória não volátil evita o apagamento de senha quando a bateria está fraca.

O que pode ser melhorado

Os teclados mecânicos podem ser substituídos pelos teclados CapSense (sensor capacitivo) ou MagSense (sensor indutivo) com diferentes variedades e tamanho do padrão CapSense que reduzirão o custo da solução geral, o desenvolvedor pode fornecer a detecção CapSense, a proximidade (o teclado é ativado uma vez as mãos do usuário se aproximam). O CapSense suporta o algoritmo de impermeabilização e tolerância à água, ajuda a proteger o cofre em caso de emergência de água. O IDE com suporte ao aplicativo de detecção CapSense e Indutivo ajuda os usuários a desenvolver o aplicativo inteiro em uma rápida recuperação.

O PSoC MCU é uma combinação de um MCU com lógica programável e conversões analógicas para digitais de alto desempenho e periféricos de função fixa comumente usados. A família PSoC MCU é composta por 8 bits (PSoC 1 e PSoC 3) e MCUs de 32 bits (PSoC4, PSoC5 e PSoC6). Eles têm memória flash de até 2 MB, SRAM de até 1 MB e EEPROM interna de até 2 KB (o flash pode ser usado para emular EEPROM). O PSoC funciona no modo de energia ultra baixa. No modo de baixa energia, consome <1µA de corrente, tornando-o útil ao operar com segurança no modo de espera.

Leia Também  Assumindo o compromisso aberto da COVID - Notícias

O PSoC MCU possui um componente RTC interno para medição em tempo real. Não requer circuitos externos de relógio / oscilador. O PSoC suporta as interfaces USB 2.0 e 3.0, permitindo ao usuário fazer interface com a memória externa através das USB 2.0 e 3.0. Ele suporta a interface do cartão Secure Digital (SD). O PSoC MCU possui um PWM interno, usado para controlar e variar o tom da campainha para cada pressionamento de tecla em aplicações eletrônicas seguras de baixo custo. O ciclo de trabalho dos PWMs é variado com base na velocidade requerida, conforme definido pelo usuário através da interface GUI. O PSoC MCU possui um DAC interno, que pode ser usado para controlar o volume do alto-falante e executa a função de silenciar o alto-falante.

cupom com desconto - o melhor site de cupom de desconto cupomcomdesconto.com.br

O PSoC MCU possui amplificador operacional interno, comparadores e ADMS de aproximação sucessiva de 16 bits 1MSPS com modos diferencial e de extremidade única, incluindo capacidade de amostragem e retenção (S / H), que é usada para medir diferentes entradas do sensor e monitoramento da bateria. portanto, não requer amplificadores externos, ADC e comparadores para aplicação eletrônica segura.

O PSoC MCU possui faixa de operação de 1,71V a 5,5V, para que possa ser facilmente conectado com periféricos externos para outras aplicações. O PSoC suporta baixa voltagem operacional de até 1,71V e energia ultra-baixa (consome <1µA de corrente), juntamente com os modos Hibernate e Deep Sleep, que permitem troca entre tempo de ativação e energia, o que ajudará a suportar maior vida útil da bateria / fonte de alimentação vida.

O PSoC MCU suporta dois SCBs (Serial Communication Blocks) independentes em tempo de execução com funcionalidade I2C, SPI ou UART reconfigurável, que serão úteis na solução segura eletrônica para comunicação periférica interna e externa.

O PSoC MCU suporta o componente de detecção CapSense e indutivo, que suporta o ajuste manual e automático, o que será útil na aplicação de impermeabilização para aplicações seguras em eletrônica. O PSoC dirige diretamente LCDs e displays gráficos para exibir diferentes opções de menu. A ferramenta IDE PSoC Creator tem blocos de componentes prontamente disponíveis para o design de interfaces e lógicas como SARADC e PGA para sensores analógicos e outras entradas analógicas. Os componentes PWM, CLK, MUX e Comparator são usados ​​para aplicação eletrônica segura. O LCD de caracteres e o segmento de componentes LCD diretamente (não requer buffers externos) acionam o LCD / LCD gráfico. Ele também possui o componente RTC para medição em tempo real. O PSoC Creator possui um relógio interno do sistema e não requer circuitos externos de relógio / oscilador. Os outros componentes incluem Timer, Campainha, CapSense, Segmento LCD, Caractere LCD, Gráfico LCD etc.

Leia Também  Arduino Blog »Usando uma configuração de blindagem Arduino / CNC para controle de rádio amador

O PSoC Creator também permite que o usuário faça uso de todo um ecossistema de ferramentas com cadeias integradas de ferramentas do compilador, soluções RTOS e programadores de produção. Com a ferramenta PSoC Creator IDE, os clientes podem criar e compartilhar periféricos personalizados definidos pelo usuário, usando design esquemático hierárquico. Os clientes podem colocar e rotear automaticamente componentes selecionados e integrar lógica de cola simples, normalmente localizada em dispositivos discretos.

Cacifo seguro eletrônico baseado em PSoC
Fig. 2: Cacifo eletrônico seguro com base em PSoC

Desafios de design, limitações no nível do sistema

  • Design do painel frontal de baixo custo com diferentes recursos, como botões, LEDs e interfaces de cartão inteligente. PSoC suporta a tecnologia CapSesne, usando PSoC no design Botão baseado no CapSesne e a proximidade pode ser implementada para o design do painel frontal. Atender ao desempenho do CapSense (relação sinal / ruído) com LEDs próximos (com base em PWM) no painel frontal é um desafio para o projetista do sistema.
  • Como se espera que esta solução funcione 24 horas por dia, 7 dias por semana, 7 dias por semana, a seleção e a confiabilidade dos componentes são um desafio para o projetista do sistema.
  • O mecanismo de detecção e recuperação de falhas é necessário para operação contínua. O sistema de recuperação de falhas usando o microcontrolador é um desafio para o projetista do sistema.
  • Como esta solução envolve construção eletromecânica, projetar uma solução eletromecânica compacta e econômica é um desafio para o projetista de sistemas e certificar esse projeto eletromecânico com os padrões EMI / EMC é um desafio para o projetista de sistemas
  • A implementação de recursos à prova de água e de tolerância à água é o desafio do projeto para o projetista do sistema. Implementar o autoajuste com variação na capacitância de rastreamento, variação no botão e forma do CapSense é o desafio do projeto para o projetista do sistema. A implementação do sensor CapSense com material mais espesso do teclado e o atendimento à sensibilidade do CapSense com esse tipo de material é o desafio do projetista para o projetista do sistema. .

Conclusão

Cacifos eletrônicos seguros usando microcontrolador para interfaces de usuário (teclado, display LED e LCD, interface Smartcard), controle de campainha e detecção de entradas analógicas, como voltagens da bateria. O PSoC MCU é uma combinação de microcontrolador e ASIC. Usando o PSoC em armários eletrônicos, é possível reduzir o custo completo do produto (reduzindo o custo da BOM) e o custo do projeto (implementação na ferramenta IDE do PSoC Creator).




cupom com desconto - o melhor site de cupom de desconto cupomcomdesconto.com.br