Tecnología de microondas - Esquema de diseño del control remoto de voz Bluetooth de muy bajo consumo de energía

Los asistentes virtuales se integran en más dispositivos en el hogar. Amazon anunció recientemente que lanzará varios nuevos dispositivos para alexa, incluidos tapones para los oídos, gafas y anillos, para proporcionar a los consumidores más acceso a la información. Los temas recurrentes en estos nuevos productos de voz son inalámbricos y sin manos, que permiten conectarse fácilmente a un teléfono móvil u otro host y escuchar instrucciones. Su tecnología interna es un chipset de radiofrecuencia Bluetooth que admite conexiones inalámbricas y un procesador integrado especial que ejecuta el motor de palabras de despertar (wwe) para reconocer órdenes de voz.

Otro ejemplo de esta tendencia es que cada nuevo televisor de pantalla plana, decodificador y reproductor de medios está equipado con un control remoto, que pronto será completamente inalámbrico y sin manos. Por supuesto, cuando quieres el control de voz, muchas personas todavía usan el viejo modo de control remoto de visión infrarroja o conversaciones de teclas, pero estos pronto pasan de moda. Los usuarios necesitan un dispositivo capaz de responder perfectamente a las órdenes, en lugar de un dispositivo que, como un walkie - talkie, debe presionar la tecla de llamada. Al igual que la ola de productos electrónicos cerca de amazon, la próxima generación de controles remotos de televisión será inalámbrica y sin manos.

Sin embargo, el diseño del control remoto también plantea algunos desafíos únicos. Por ejemplo, el control remoto suele ser no recargable; Por lo general, usan baterías aa estándar. El control remoto requiere no solo un buen desempeño en un ambiente ruidoso, sino también una distancia de 3 a 9 pies del cuerpo. También puede transmitir información de forma inalámbrica al dispositivo anfitrión (como la televisión).

Además, los consumidores prefieren usar baterías duraderas que no requieren cambios frecuentes. En esencia, el control remoto debe tener el mismo rendimiento que el Amazon echo dot, pero al mismo tiempo consume menos energía que los auriculares auriculares.

Diseñar un control remoto potente y eficiente energéticamente es un desafío. Se necesitan soluciones Bluetooth innovadoras y soluciones de procesamiento de audio, ya que cada mejora alarga la vida de la batería.

El uso de Bluetooth 5.0 / le ha resuelto varios problemas del infrarrojo tradicional. En primer lugar, el Bluetooth es una solución estándar, por lo que el dispositivo puede comunicarse fácilmente con los dispositivos Bluetooth existentes. Además, Bluetooth 5.0 / le ofrece un rango de transmisión equivalente a los dispositivos wifi y es muy adecuado para el control remoto de voz. Las soluciones Bluetooth tradicionales se han optimizado para teléfonos móviles y computadoras portátiles, que tienen una mayor capacidad de batería y un menor consumo de energía.

En comparación con las soluciones de los competidores, las innovadoras soluciones de atmosic pueden reducir significativamente el consumo de energía en cinco veces y prolongar la vida útil de la batería de tres a cinco veces.

Además de un diseño bluetooth con un consumo de energía extremadamente bajo, también se puede utilizar un receptor de despertar asistido. El consumo de energía del receptor puede ser menor (entre 20 y 50 veces menor que el consumo de energía del receptor estándar), lo que permite que todo el SOC Bluetooth entre en un Estado de sueño profundo; El dispositivo puede despertarse en un modo especial de otro host. No detallamos esta tecnología aquí porque solo se aplica a unos pocos controles remotos especiales.

La tercera tecnología de bajo consumo de energía utiliza la recolección de energía para obtener energía inalámbrica de radiofrecuencia para prolongar la vida útil de la batería. Muchos hogares y edificios tienen una gran cantidad de energía de radiofrecuencia (generalmente en la banda ism), que se puede recoger cuando el control remoto está sobre la Mesa. Según el nivel de energía, un dispositivo puede obtener decenas de MW de energía. El objetivo final es reemplazar la fuente de alimentación de la batería cuando sea posible y prolongar la vida útil de la batería a varios años. En la actualidad, la vida útil del control remoto es de solo 6 a 9 meses. Para los controles remotos industriales y especiales también se pueden utilizar otras tecnologías energéticas, como la energía solar, la energía térmica y la recogida de energía deportiva.

Como se mencionó anteriormente, para lograr una operación real sin manos, el control remoto debe funcionar como un altavoz inteligente al mismo tiempo, pero también debe ahorrar energía como un auricular. Empresas como quicklogic han desarrollado dispositivos de soporte altamente optimizados y de consumo de energía ultra bajo para hacer frente a este desafío de los chipsets bluetooth.

El control remoto de voz conectado a Bluetooth básicamente tiene tres modos: modo de espera, modo de detección de palabras de despertar y modo de transmisión de datos. El consumo de energía también está aumentando gradualmente.

En modo de espera, Bluetooth y el chip incluido están durmiendo, esperando algunas palabras de despertar en el entorno circundante. ¿Una forma de lograr este ahorro de energía es utilizar el micrófono de Vesper para despertar la función de sonido, que solo consume 10? R. esperar a que el sonido ambiental supere el umbral preconfigurado. En un caso de uso típico de la Sala de estar, el sistema está en este modo el 80% del tiempo.

Una vez alcanzado el nivel umbral, el micrófono desencadenará la interrupción y despertará el chip que viene con él; En este momento, entra en el modo de detección de palabras de despertar. El mcu que viene con el chip puede iniciar y ejecutar WWE durante un tiempo para detectar si se han dicho palabras clave. Soluciones de terceros, como el punto de sonido WWE de retune dsp, pueden funcionar en Cortex - m4, utilizando solo un micrófono sin soluciones intensivas en computación que utilicen la formación de haz adaptativo de múltiples micrófonos, lo que suele ser necesario para el reconocimiento de voz en el centro del campo (3 a 9 pies).

¿Además de ahorrar significativamente los recursos del procesador, ¿ reducir cada micrófono en el sistema también puede ahorrar entre 400 y 650? A (potencia activa). Si se detecta la palabra despertar, interrumpirá y despertará el chip Bluetooth para entrar en el modo de transmisión de datos. Esto es necesario porque la palabra de usuario después de la palabra despertar debe enviarse al host (por ejemplo, tv) en forma de modulación codificada por pulso (pcm) o datos comprimidos.

Si no se detecta la palabra despertar, el sistema volverá al modo de espera inicial. Algunos chips de soporte, como los de quicklogic, tienen un hardware dedicado de detección de sonido de bajo consumo de energía (lpsd) para reducir la Potencia media del sistema utilizada en el modo de detección de palabras de despertar. Por ejemplo, la presión acústica del sonido de algunos ventiladores es alta, pero obviamente no es voz. El hardware lpsd es lo suficientemente inteligente como para percibir esto e ignorar el sonido para evitar el consumo innecesario de energía adicional de la wwe.

Bluetooth 5.0 / le es ideal para el modo de transmisión de datos, ya que puede transmitir datos en paquetes bajo demanda de bajo consumo de energía. El socio ideal debería tener suficiente espacio de almacenamiento y capacidad de procesamiento para comprimir los datos de voz antes de enviarlos a un dispositivo bluetooth. Un ejemplo típico es ejecutar el codificador de audio opus.