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Le SoC ESP32 élimine les fils pour les applications de télécommande Bluetooth



Le système sur puce ESP32 permet une connectivité sans fil pour la communication de machine à machine des API aux capteurs IoT.

Les contrôles industriels ont évolué depuis l’époque des unités à relais logiques câblées vers des systèmes sophistiqués connectés à Internet. Les processus intelligents des commandes de machines héritées ont été configurés à l’aide de circuits logiques informatiques de base. Ces circuits logiques informatiques de base ont été créés en câblant de manière appropriée les contacts de relais pour effectuer de telles actions de contrôle de bas niveau. Avec l’avènement des commandes numériques basées sur des contrôleurs logiques programmables (PLC) et des logiciels de logique à relais informatisés, les commandes industrielles peuvent prendre des décisions complexes à l’aide de capteurs électroniques. Une amélioration apportée par la numérisation des fonctions de contrôle et de traitement est le mode de communication des machines entre elles. De plus, avec cette méthode de communication de machine à machine (M2M), il est possible de réduire le câblage via des faisceaux de câbles à l’aide de ces techniques numériques. Une approche sans fil de l’Internet des objets (IoT) qui a aidé les améliorations M2M dans les contrôles industriels est la technologie Bluetooth (BT).

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Les améliorations du contrôle industriel ont permis de combiner le M2M avec les technologies IoT.

Avantages du Bluetooth

Les technologies sans fil permettent d’adapter la conception des fonctions de contrôle industriel. Un domaine d’adaptabilité est l’emplacement du panneau de commande de l’opérateur à partir de la machine industrielle cible. Le principal avantage de BT est la réduction du câblage entre le panneau de commande de l’opérateur et la machine industrielle prévue. Avec un profil BT spécifique sélectionné, le panneau de commande de l’opérateur peut communiquer facilement et efficacement avec les actionneurs de la machine industrielle. L’établissement d’un réseau de communication M2M permet l’échange de données de contrôle-commande sur un réseau sans fil à courte portée. Au lieu d’avoir un câble série tendu entre le panneau de commande de l’opérateur et la machine industrielle, la communication M2M peut être réalisée à l’aide de la technologie BT.

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Câblage traditionnel versus technologie BT pour l’interaction du panneau de commande de l’opérateur avec une machine industrielle.

Profil de port série

Bien qu’il existe une variété de profils BT parmi lesquels choisir, le plus approprié est le profil de port série (SPP). SPP est un profil qui remplace les interfaces de communication série câblées traditionnelles. Les interfaces de communication série les plus courantes déployées dans les systèmes M2M industriels traditionnels incluent RS232, RS485, Profibus ou Universal Asynchronous Receiver Transmitter (UART). L’utilisation originale de BT en 1998 était le remplacement des câbles de communication câblés par une solution sans fil rentable. Avec BT SPP, les appareils industriels peuvent facilement se connecter en échangeant des données dans une méthode de communication de réception-émission. Désormais, le BT SPP peut être mis en œuvre à l’aide d’une solution point à point sans fil à faible coût.

Système ESP32 sur puce

La mise en œuvre d’une solution de méthode de contrôle industriel sans fil M2M rentable se fait avec un dispositif ESP32 System on Chip (SoC). L’ESP32 est un dispositif monopuce d’application Wi-Fi et BT IoT à semi-conducteurs à oxyde métallique complémentaire (CMOS) pris en charge par des circuits électroniques intégrés. Ces circuits se composent d’un commutateur d’antenne, d’un balun RF, d’un amplificateur de réception à faible bruit, d’un amplificateur de puissance et de modules de gestion de l’alimentation. En plus de ces circuits électroniques de prise en charge, l’ESP dispose d’un microprocesseur Xtensa dual-core 32 bits, de 4 mégaoctets (Mo) de mémoire flash d’interface périphérique série (SPI), de 520 kilooctets (Ko) de mémoire statique à accès aléatoire (SRAM) et de 448 Ko. de la mémoire morte (ROM). En outre, l’ESP32 prend en charge le Wi-Fi via un contrôleur d’accès multimédia (MAC) et des circuits de bande de base. De plus, l’ESP32 peut fonctionner par USB ou à partir d’une batterie au lithium de 3,3V.

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Schéma fonctionnel d’un ESP32.

Pour faciliter le prototypage des solutions M2M de contrôle industriel, des cartes de développement sont disponibles.

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Schéma fonctionnel d’un ESP32.

Exemple de prototypage du contrôleur BT

Les cartes de développement permettent de réaliser rapidement des concepts de prototypage. Pour illustrer ce concept, un simple contrôleur ON/OFF est nécessaire pour faire fonctionner un petit oscillateur électronique. L’oscillateur électronique produit un effet audible d’un son de canon spatial lorsqu’il est allumé. L’approche traditionnelle consistant à utiliser un commutateur manuel unipolaire unidirectionnel (SPST) comme télécommande pour faire fonctionner l’oscillateur électronique peut être câblée comme solution. Un inconvénient de cette solution est de fournir une longueur de fils suffisante pour faire fonctionner l’oscillateur électronique à partir de divers emplacements. Une solution de contrôle à distance efficace consiste à déployer une approche BT SPP pour obtenir le fonctionnement de l’oscillateur électronique à partir de divers emplacements.

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Une solution BT SPP pour faire fonctionner sans fil un oscillateur électronique.

Le smartphone ou la tablette servira de contrôleur industriel d’interface homme-machine (IHM) pour allumer et éteindre l’oscillateur électronique. La commutation électrique de l’oscillateur électronique est réalisée par un relais à semi-conducteurs (SSR). Le relais statique allumera une alimentation externe, faisant ainsi fonctionner électriquement l’oscillateur électronique. Aussi, le SSR est activé par l’ESP32 commandé par BT d’un smartphone ou d’une tablette. En outre, une LED rouge fournit un indicateur visuel d’état du SSR activé par le dispositif ESP32 SoC. Comme illustré, l’oscillateur électronique est représenté par le bloc circuit de charge électro-électronique. Outre un oscillateur électronique, de petits moteurs à courant continu, des lampes, des panneaux LED et LCD ou des solénoïdes peuvent être contrôlés par le SSR. De tels dispositifs peuvent être utilisés dans de petites applications de contrôle industriel telles que les convoyeurs, le jogging, les robots ou les dispositifs de surveillance de processus. Avec le schéma de principe du circuit électronique, un contrôleur ESP 32 BT peut facilement être un prototype. Vous trouverez des informations supplémentaires sur le dispositif SoC HELTEC ESP 32 sur leur site Internet.

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Schéma de principe du circuit électronique du contrôleur ESP32 BT.

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Un prototype d’oscillateur électronique contrôlé par un ESP32 compatible BT.

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