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Come gestire i beacon e le condizioni atmosferiche

Quando si progetta un lavoro coi beacon, sono molti i parametri da prendere in considerazione per ottenere il massimo. Dopo aver analizzato le problematiche relative alla batteria, questa volta ci siamo concentrati su quanto le condizioni atmosferiche possano incidere sulla vita del beacon.

Ne abbiamo parlato insieme ad Alessio Cucini, ingegnere e fondatore della BlueUp, azienda senese produttrice di beacon.

 

1) Prima di progettare un beacon, bisognerebbe tener conto del luogo dove essi vengono installati. Quali sono le condizioni ideali per l’operatività dei beacon, e quali invece le peggiori?

Sicuramente l’ambiente di installazione del beacon, come per un qualsiasi altro dispositivo elettronico, deve essere preso in considerazione dal progettista/produttore del beacon oppure dall’installatore che deve scegliere fra i molti prodotti che può trovare sul mercato. Non sempre questi aspetti sono sufficientemente approfonditi: questo può succedere, ad esempio, quando chi progetta l’infrastruttura beacon è una azienda di sviluppo software che spesso non ha internamente le competenze necessarie per affrontare problematiche più strettamente correlate all’hardware.

Chiaramente, ci sono condizioni ambientali “standard” che non richiedono particolari attenzioni o precauzioni: ad esempio, nel gran parte delle installazioni indoor in ambienti frequentati da persone (ad esempio, musei, centri commerciali, …), dove la temperatura ed altri parametri ambientali sono controllati.

Al contrario, esistono condizioni ambientali “estreme” che richiedono precauzioni particolari: ad esempio nel caso di ambienti con livelli di temperatura molto bassi o alti oppure valori di umidità elevati, nel caso di forti escursioni termiche (ad esempio, beacon installati all’aperto, soggetti alle variazioni ambientali giorno/notte e estate/inverno) o di esposizione a fattori atmosferici (pioggia, neve, irraggiamento solare, …), oppure in presenza di sollecitazioni meccaniche (ad esempio vibrazioni nel caso di beacon installati su mezzi in movimento).

Per rispondere a queste diverse casistiche di installazione, in BlueUp abbiamo sviluppato una serie di beacon con più versioni: dal BlueBeacon Mini, il classico beacon compatto general-purpose, al Maxi, con batterie alcaline standard per applicazioni fisse indoor, fino al modello Forte, che offriamo in due diverse versioni di batteria (al litio primario, entrambe a range di temperatura esteso), ideato per le applicazioni “estreme”: outdoor, industriali, ecc.

2) Quali componenti di un beacon soffrono maggiormente le condizioni climatiche avverse?

Sicuramente la batteria è l’elemento più critico di un beacon, rispetto all’operatività in condizioni non ideali. Le batterie sono caratterizzate in termini di capacità nominale (ovvero la quantità di corrente totale che sono in grado di erogare nell’intervallo di tensione operativo, espressa in Ah o mAh), calcolata alla temperatura ambiente di 25°C. Se le batterie vanno ad operare a temperatura molto più basse, la capacità si riduce, e quindi la durata. Ad esempio una batteria alcalina che opera a -10°C, riduce la propria capacità del 50% (questo significa che la vita operativa sarà la metà di quella nominale attesa). Inoltre, la capacità delle batterie degrada anche quando sono soggette a forti escursioni termiche, tipo quelle che si possono avere in caso di funzionamento all’aperto.

Ancora più forte è l’impatto della temperatura per gli accumulatori di energia come batterie ricaricabili o supercap: in questi casi, approssimativamente, ogni 10 gradi di aumento della temperatura si ha un dimezzamento della vita operativa.

Anche gli elementi attivi del beacon (cristalli, transceiver) possono avere parametri che variano in funzione della temperatura (tipicamente tutti i componenti elettronici hanno un range di temperature operativo). Per le applicazioni a temperature estreme, è necessario che gli elementi attivi siano caratterizzati per operare secondo specifica su tutto il range operativo.

3) Possono le condizioni climatiche incidere sulla qualità del segnale radio di un beacon?

Tenendo conto che il beacon opera tipicamente a breve raggio (qualche metro o poche decine di metri), l’impatto di condizioni climatiche avverse (ad esempio un forte temporale in caso di installazione in esterno) si può assumere trascurabile, e si manifesta con un valore di attenuazione del segnale leggermente superiore. E’ però importante che il beacon sia progettato, anche a livello meccanico, per operare in queste condizioni, adottando ad esempio contenitori con un grado di protezione adeguato.

4) Quali consigli dareste per proteggere i propri beacon a chi li ha già acquistati? E quali dareste, invece, a chiunque debba realizzare un nuovo progetto coi beacon?

Una premessa è d’obbligo: non è sufficiente inserire il beacon in un contenitore IP65 piuttosto che IP67 (IP sta per International Protection e identifica il livello di protezione da polveri e acqua) per poter affermare che sia adatto ad operare in esterno. Ad esempio, se le batterie hanno un intervallo di temperatura limitato, la durata operativa del beacon in esterno, essendo soggetto a forti escursioni termiche, sarà di gran lunga inferiore a quella attesa. Quindi usando un contenitore con livello di protezione adeguato (IP65 o superiore) ci assicuriamo che il dispositivo sia protetto da precipitazioni o altri fattori ambientali, ma non abbiamo nessuna garanzia rispetto alla vita operativa del beacon.

Se state partendo con lo sviluppo di un nuovo progetto che coinvolge beacon installati in esterno o comunque in ambiente “difficile”, gli aspetti da tenere in considerazione nella scelta del modello sono: 1) livello di protezione del contenitore (consigliato IP65 o superiore), 2) tipo e capacità della batteria: la batteria deve avere un range di temperatura operativo ampio e una capacità nominale che garantisca una durata stimata sufficientemente marginata rispetto a quella minima richiesta, e 3) sostituibilità della batteria: nel caso di installazioni in esterno, non essendo predicibile l’andamento della temperatura e delle condizioni ambientali in generale, risulta difficile anche prevedere la durata operativa effettiva della batteria. Risulta quindi fondamentale poterla sostituire quando è quasi scarica, senza necessariamente sostituire l’intero apparato. Per questo è importante poterne monitorare lo stato. I BlueBeacon prodotti da BlueUp, ad esempio, consentono il monitoraggio del livello della batteria sia nella versione iBeacon che Eddystone (quest’ultima specifica supporta a livello nativo il formato TLM, per funzionalità di telemetria) senza necessità di connessione al beacon.

Intervista al Direttore Claudio Casadio

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