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Near Field Communication

Smartphone verarbeitet Sensorsignal

1. Juni 2017, 13:45 Uhr | Ralf Higgelke

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Fortsetzung des Artikels von Teil 3

Es geht auch analog

Auf der Basis des Discovery-Boards mit dem M24LR04E wurde eine Schaltung entwickelt, die sich nicht nur für I²C-Sensoren eignet, sondern auch für alle möglichen analogen Typen (Bild 5). Darunter fallen z. B. Dehnungsmessstreifen (DMS) und Spezialtypen, für die es kein digitales Pendant gibt. Sowohl die I²C-Schaltung mit dem Temperatursensor STTS751 als auch die Mikrocontrollerschaltung sind von dem Discovery-Board übernommen worden. Vom Mikrocontroller werden zwei Leitungen für die Power-Steuerung und eine als Eingangsleitung für den A/D-Wandler verwendet.

Die I²C-Signale sind auf der Platine (Bild 6) auf Anschlüsse geführt, um optional weitere I²C-Sensoren anschließen zu können. Die zusätzliche (analoge) Eingangsschaltung bildet eine Wheatstone-Messbrücke, deren Widerstandswerte für den Anschluss eines PT1000-Temperatursensors ausgewählt worden sind. Das vom Instrumentenverstärker »INA333« verstärkte Signal (ca. 16-fach) wird auf einen Operationsverstärker vom Typ »OPA363« (beide Bausteine von Texas Instruments) zur Entkopplung und folgender Tiefpassfilterung geführt und von dort auf einen A/D-Wandlereingang (ADC_In, PA6) des STM8-Mikrocontrollers.

Für eine Tag-Elektronik sind stromsparende Bauelemente notwendig, soll die Elektronik durch das Feld versorgt werden. Dafür eignen sich besonders Bausteine, die sich inaktiv schalten lassen, wie der OPA363 (über Enable-Eingang). Bei der Messbrücke wird einfach die Versorgungsspannung abgeschaltet, und der INA333 nimmt ohne Eingangsignal gerade einmal 50 µA auf, was zu vernachlässigen ist. Beide Signale werden vom PA-Port (PA4, PA5) des STM-Mikrocontrollers geschaltet. Durch eine entsprechende Anpassung der STM8-Firmware ist auf diese Art und Weise ein rein passiver Betrieb − d. h. ohne separate Spannungsquelle − der Sensorplatine möglich. Optional lässt sich hier jedoch auch eine externe Spannungsquelle (z. B. Knopfzelle) anschließen (Vext-Anschluss, ext/int-Jumper in Bild 6).

Programmablauf

Der Programmablauf im Mikrocontroller ist relativ einfach: Nach der Initialisierung ermittelt er in einer Programmschleife die Messwerte des Analogsensors und I²C-Temperatursensors und schreibt sie in das EEPROM. Beide Werte lassen sich mit der Standard-Android-Funktion (Anzeige: Neues Tag erfasst) als NDEF-Nachricht ohne weiteres − also ohne jegliche Android-Programmierung − anzeigen. Alternativ auch mit der NFC-Reader-App von STMicroelectronics und individueller mit einer eigenen App, wobei der eigentliche NFC-Teil in der Programmierung kaum zusätzlichen Aufwand erfordert.