Walter – Uma placa ESP32-S3 com LTE-M, NB-IoT e GNSS para prototipagem e produção

Walter é uma placa IoT de pequeno formato que combina um ESP32-S3 com um modem 5G e receptor GNSS. Desenvolvido pela empresa belga DPTechnics, esse dispositivo apresenta uma variedade de periféricos integrados no ESP32-S3, como UART, SPI, I2C, CAN, Wi-Fi b/g/n e Bluetooth 5. Além disso, o Walter inclui o modem Sequans GM02SP de segunda geração, oferecendo suporte para LTE-M/NB-IoT 5G e um receptor GNSS.

A placa Walter foi projetada com ênfase tanto em prototipagem quanto em produção. Está previsto que ele obtenha certificações FCC, CE, Austrália SDoC e Nova Zelândia SDoC, reforçando o compromisso com uma disponibilidade mínima de dez anos.

Para facilitar o desenvolvimento de projetos, o Walter oferece suporte a diversas bibliotecas de software de código aberto. Essas bibliotecas permitem a criação rápida de projetos, oferecendo flexibilidade para programar em linguagens e ferramentas familiares. Walter suporta ESP-IDF, Arduino, Micropython e Toit, proporcionando aos desenvolvedores uma gama de opções para atender às suas necessidades específicas.

Resumo de recursos da plac Walter

• Microcontrolador ESP32-S3-WROOM-1-N16R2:
  • CPU dual-core Xtensa de 32 bits LX7
  • 16 MiB de memória flash quad SPI
  • 2 MiB de PSRAM quad SPI
  • Wi-Fi 4 (150 Mbps) 802.11 b/g/n com antena PCB embutida
  • Bluetooth 5 Low Energy (2 Mbps) com antena PCB embutida
• Modem 5G Sequans GM02SP:
  • Modo dual LTE-M/NB-IoT (NB1, NB2)
  • 3GPP LTE release 14 (atualizável para release 17)
  • Modo de sono profundo ultra baixo em eDRX e PSM
  • Potência de saída adaptativa de +23 dBm, +20 dBm e +14 dBm
  • LNA integrado e filtro SAW para recepção GNSS
  • GNSS assistido e não assistido com constelações GPS e Galileo
  • Cartão SIM integrado
  • Slot para cartão Nano SIM
  • Conectores RF u.FL para antenas GNSS e 5G
• Entradas e saídas:
  • 24 pinos GPIO para uso de aplicativos
  • UART, SPI, I2C, CAN, I2S e SD disponíveis em qualquer um dos pinos GPIO
  • ADC, DAC e PWM integrados no ESP32-S3
  • Saída de 3,3 V controlável por software
  • Conector USB Tipo-C para gravação e depuração
  • 22 pontos de teste para programação e teste de produção
  • Botão de reset embutido
• Fonte de alimentação:
  • 5,0 V via USB Tipo-C
  • 3,0 – 5,5 V via pino Vin
  • Não é permitido usar ambas as entradas de energia simultaneamente
  • Projetado para corrente de repouso extremamente baixa
• Formato:
  • Fácil de integrar via conectores de 2,54 mm
  • Dimensões da placa de 55 mm x 24,8 mm
  • Compatível com pinos e pegadas do EOL Pycom GPy
  • Compatível com breadboard
• Software:
  • Bibliotecas para o Espressif IDF
  • Bibliotecas para o ecossistema Arduino
  • Bibliotecas para o Micropython
  • Futuro suporte e bibliotecas para o Toit
  • Nativamente suportado na plataforma IoT BlueCherry.io
  • Estamos abertos a outras sugestões
• Certificações:
  • Faixa de temperatura industrial de -40°C a +85°C
  • Certificação pendente para CE, FCC, Austrália e Nova Zelândia
  • Projetado e fabricado na União Europeia
  • Garantia de disponibilidade de 10 anos
  • CE (UE), FCC (EUA), SDoC (AU), SDoC (NZ)

Pinout

Abaixo é exibido o pinout da placa:

Antenas

Walter está equipado com uma antena integrada para Wi-Fi e Bluetooth, aproveitando as capacidades do módulo ESP32-S3. No entanto, para LTE-M/NB-IoT e GNSS, Walter depende de antenas externas, e para facilitar essa conexão, dispõe de dois conectores u.FL dedicados para esse propósito. Esses conectores proporcionam a flexibilidade necessária para conectar antenas externas de LTE-M/NB-IoT e GNSS, garantindo uma comunicação robusta e confiável em diversas condições.

Placa de expansão – Walter Feels

Embora seja plenamente viável usar Walter de forma independente, sua versatilidade se estende ainda mais ao ser combinado com placas de expansão. A placa de expansão Walter Feels, em particular, oferece uma plataforma que possibilita a prototipagem ágil de soluções IoT. Essa sinergia entre o módulo principal e as placas adicionais não apenas amplia as capacidades do Walter, mas também facilita o desenvolvimento rápido e eficiente de projetos voltados para a Internet das Coisas.

Ela contém tudo o que você precisa para construir uma plataforma de sensoriamento IoT alimentada por bateria:

• Entrada de energia MPPT com ampla faixa de tensão (3,1 V – 35 V)
• Carregador de bateria para células únicas ou múltiplas e diversas químicas (LiFePo, Li-Ion, Chumbo). A placa funciona com uma tensão de bateria tão baixa quanto 2,5 V.
• Gerenciamento de energia e bateria I2C (Analog Devices LTC4015)
• Slot para cartão SD
• Múltiplos sensores: temperatura, umidade, pressão barométrica, IMU de seis graus de liberdade, CO2 absoluto
• Múltiplas interfaces como RS232, RS485, SDI-12, 1-Wire
• Saídas de 3,3 V, 5 V e 12 V
• Dois pinos GPIO diretamente da placa Walter
• Compatível com a caixa Takachi PFF13-4-13W para aplicações internas

Casos de Uso

Walter foi concebido para aplicações de sensoriamento remoto e controle, oferecendo uma versatilidade incrível:

• Rastreador GNSS: Equipado com um receptor GNSS embutido, Walter dispensa a necessidade de uma placa de expansão para criar uma solução de rastreamento global. O dispositivo vem pré-carregado com firmware de rastreamento, enviando dados diretamente para a plataforma de demonstração em walterdemo.quickspot.io.
• Estação meteorológica remota: A placa adicional, Walter Feels, permite monitorar uma variedade de sensores de praticamente qualquer local. A conectividade 5G (LTE-M ou NB-IoT) oferece um alcance tão robusto que possibilita a monitorização eficaz de áreas remotas.
• Sensor de nível de tanque: Como prova da cobertura interna do Walter, desenvolvemos um sensor de nível de tanque.

Estes exemplos representam apenas a ponta do iceberg. Sua criatividade é o único fator limitante! Outras aplicações incluem rastreamento de animais de estimação, impressoras de bilhetes para entregas online, sistemas de controle de acesso IoT, controles remotos para bombas e uma infinidade de possibilidades.

Código Aberto

O projeto, tanto em termos de hardware quanto de software, é de código aberto e pode ser acessado no GitHub.

A DPTechnics está comprometida em expandir as funcionalidades do Walter, desenvolvendo bibliotecas para Arduino, oferecendo suporte ao MicroPython e explorando outras frameworks. Para um controle mais detalhado do hardware, o uso do framework ESP-IDF é altamente recomendado.

Atualmente, os seguintes recursos estão prontamente disponíveis:

• Esquemáticos
• Datasheet
• Footprints e renderizações
• Bibliotecas
• Documentação
• Projeto KiCad Walter Feels

Essa abordagem de código aberto permite que a comunidade contribua, aprimorando e expandindo as capacidades do projeto de maneira colaborativa.

Primeira Produção

A placa Walter está pronta para a produção e testes de conformidade. Abaixo está um vídeo mostrando o processo completo de fabricação.

Valores e disponibilidade

Devido ao status pendente das certificações e da produção, os preços apresentados ainda estão sujeitos a alterações. Conforme as informações disponíveis no site, os valores preliminares são os seguintes:

• 49,95 Euros para a placa individual.
• 69,95 Euros para a placa com antenas certificadas.
• 250 Euros para um kit de desenvolvedor que inclui extras.

Ressalta-se que esses valores são preliminares e podem ser ajustados conforme as circunstâncias de certificação e produção evoluem. Para viabilizar o primeiro lote de placas, a DPTechnics está iniciando uma campanha no Crowdsupply, proporcionando uma oportunidade de apoio e envolvimento direto na realização desse projeto inovador. A participação na campanha não apenas permite acesso antecipado ao Walter, mas também contribui para impulsionar o desenvolvimento do projeto.

Saiba mais em: QuickSpot.io e Crowdsupply

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