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IC oferece RFID ativo de baixo custo e baixa potência
A tecnologia BLE da InPlay permite fácil configuração de um sistema de localização em tempo real com beacons que podem ser interrogados a centenas de metros
A startup de tecnologia InPlay Technologies criou um circuito integrado (IC) que se destina a tornar a tecnologia RFID ativa relativamente acessível e fácil de implantar, via Bluetooth Low Energy (BLE). O IN100 NanoBeacon system-on-chip (SoC), lançado em 2021, aproveita o padrão Bluetooth 5.0 (um tipo de BLE com capacidade de longo alcance) para permitir módulos de farol compactos de baixo custo, alimentados por uma bateria de célula tipo moeda, que pode ser emparelhado com sensores e pré-configurado para condições acionadas por evento. A tecnologia ganhou o prêmio de Melhor Novo Produto no RFID Journal LIVE!, realizado em Phoenix, nos Estados Unidos.
O IN100 NanoBeacon está sendo adotado pelo provedor de soluções BeeFi, enquanto a InPlay pretende trabalhar com outros parceiros também para criar soluções de baixo custo que não apenas localizem dispositivos, mas possam capturar dados de sensores. O SoC em seu menor pacote (o DFN8) mede 2,5 milímetros por 2,5 milímetros (0,1 polegada por 0,1 polegada) e pode ser integrado em um dispositivo de farol alimentado por uma bateria de célula tipo moeda de 1,5 volts, que pode ser fixada em um peça de equipamento, um recipiente ou uma parede. Ele pode então ser configurado por meio de um aplicativo, sem a necessidade de desenvolvimento de software. O SoC foi desenvolvido para ser livre de programação de software.
O IC pode custar apenas 30 centavos cada, de acordo com David Hu, cofundador e COO da empresa. Uma vez que os SoCs são construídos em um módulo com cristais (conexões de eletrodo), baterias e invólucros, as empresas podem esperar que os dispositivos comercialmente prontos custem aproximadamente US $ 2 ou US $ 3, diz ele, enquanto os dispositivos de beacon atualmente em uso custam normalmente acima de US $ 20 cada. Com suporte para capacidade de longo alcance Bluetooth 5, o IN100 NanoBeacon pode transmitir dados a uma distância de até várias centenas de metros. Por causa da alta integração de silício, exigindo apenas um cristal externo de 26 MHz, os módulos de farol baseados em IN100 têm uma fração do tamanho em comparação com o tamanho do disco de hóquei da maioria dos faróis, observa Hu. A tecnologia suporta os protocolos Eddystone e iBeacon.
A BeeFi, co-fundada com John Yu, ex-colega de escola de Hu, tem feito sistemas de Internet das Coisas (IoT) para a Qualcomm, cujos módulos prontos para AWS empregam conectividade Wi-Fi. "O que trazemos para eles é uma versão Bluetooth" para soluções IoT, explica Hu. Com sede em Irvine, Califórnia, o InPlay foi lançado em 2016 por engenheiros da Atmel (agora Microchip) para enfrentar desafios de base tecnológica envolvendo jogos, robótica e sistemas industriais. "Olhamos para os jogos porque os problemas sem fio de baixa latência não estavam sendo resolvidos."
Na época em que a InPlay foi fundada, disse Hu, o Bluetooth 5 estava sendo adotado, e sua empresa viu uma oportunidade de fornecer uma solução que melhor habilitaria jogos multijogador com uma experiência de usuário de maior qualidade, reduzindo o tempo de atraso entre o controle sem fio e console. No entanto, a empresa também está focada em aplicações industriais que poderiam se beneficiar da mesma tecnologia. "Então, fizemos o primeiro chip, um Bluetooth multiprotocolo, de baixa latência e SDR [rádio definido por software] para rede", afirma ele, acrescentando que a solução de rede de borda SDR é projetada para conectar dezenas de milhares de dispositivos enquanto suportando simultaneamente o protocolo Bluetooth 5.
Com relação ao RTLS com tecnologias BLE, Hu explica, os sistemas RFID ativos eram mais complexos de implantar do que os RFID passivos. Essas soluções requerem software para gerenciar cada dispositivo, enquanto os beacons normalmente consomem uma grande quantidade de energia e, portanto, precisam ser recarregados ou ter suas baterias trocadas periodicamente. Isso se traduz em manutenção mais complexa e cara. "Nós pensamos: 'Precisamos reduzir o consumo de energia dos beacons Bluetooth. Podemos adotar uma abordagem arquitetônica diferente para resolver esse problema?'", Lembra Hu.
O produto é o primeiro no que a InPlay espera ser uma família de NanoBeacons. BeeFi planeja pilotar o IN100 durante os próximos meses, com implantações esperadas no início de 2022. O dispositivo foi construído sem a necessidade de uma CPU, embora inclua uma memória programável única para que os usuários possam configurar o beacon para atender às necessidades de seus aplicativos. Uma versão do pacote, o QFN18, vem com interfaces para acomodar vários sensores para que o chip possa capturar as leituras do sensor, como temperatura ou choque, e os usuários podem ter opções, como identificar uma excursão de temperatura fora de um limite aceitável ou simplesmente colocar dados senor dinamicamente na carga útil do beacon.
A configuração do SoC exigiria apenas uma ferramenta de PC, na qual os usuários poderiam selecionar em uma lista de opções e indicar parâmetros (não excedendo 35 graus Celsius, por exemplo) e, em seguida, gravar essas configurações nos chips. A tecnologia provavelmente será adotada para localização em tempo real e monitoramento de ativos e equipamentos em depósitos, fábricas e instalações de saúde. Por exemplo, os dispositivos podem ser conectados a itens de alto valor, após o que os usuários podem empregar um único gateway BLE para capturar dados potencialmente de milhares de dispositivos e encaminhá-los para um servidor. Em um depósito, uma empresa pode visualizar a localização e o status de suas ferramentas, empilhadeiras ou paletes, e os dados coletados podem ser visualizados por meio de um aplicativo em um smartphone ou tablet.
A empresa prevê que seus diferenciais de outros sistemas BLE ou RFID ativos o tornarão acessível para uma ampla variedade de novas implantações. "Os pontos principais são custo, facilidade de uso e baixo consumo de energia", disse Russ Mohn, diretor de design de RF da InPlay. O consumo de energia é tão baixo quanto 1,4 uA de potência em um período de 10 segundos, relata ele. O InPlay pode personalizar a quantidade de energia consumida, programando a potência de transmissão, anunciando intervalos e disparos dependendo dos requisitos de um aplicativo.
Para rastreamento de localização, a plataforma SensiBLE IoT da Beefi usa o SoC IN100 da InPLay e o SoC de rede de borda do protocolo SDR bidirecional IN612L em seus gateways e emprega uma combinação de algoritmos de ângulo de chegada e indicadores de intensidade do sinal recebido para obter etiqueta em tempo real precisão de localização dentro de 1 metro (3,3 pés), ao mesmo tempo em que captura dados do sensor. Como o SoC usa tão pouca energia, relata a empresa, ele poderia potencializar fontes de energia solar, de rádio ou mecânica.
O SoC pode operar em altas temperaturas. Durante os testes, disse Hu, ele operou a 135 graus Celsius (275 graus Fahrenheit), enquanto a maioria dos chips BLE tendem a perder funcionalidade acima de 125 graus (257 graus Fahrenheit). Essa capacidade de alta temperatura significa que o dispositivo pode ser aplicado a aplicações de nível industrial, como monitoramento de pressão de pneus. Quando embutido em um dispositivo com um sensor de pressão, o NanoBeacon pode ser conectado aos pneus e, assim, permitir que os usuários visualizem a pressão com seus smartphones sem a necessidade de um sistema de teste mecânico.
Para atender a esse mercado, a InPlay espera continuar desenvolvendo o NanoBeacon para que possa ser vendido como um produto automotivo. O IN100 vem com uma chave privada exclusiva para fornecer segurança e autenticação, informa a empresa. Se essa chave privada for comprometida, o beacon correspondente será removido e retirado da lista do servidor de autenticação para que não possa mais ser usado. Além disso, a carga útil do sensor é criptografada e apenas o proprietário da chave pode descriptografar e verificar a autenticidade da mensagem. Para apoiar seus parceiros atuais e futuros, a InPlay planeja vender um kit de avaliação IN100 até o final deste ano.