O DUST da Zaack é um pequeno sensor que vive dentro das condutas de ventilação industrial. Mede o seu grau de sujidade por via ótica: um LED infravermelho ilumina uma placa exposta ao fluxo de ar, um recetor lê a luz que lhe volta, e quanto mais pó se acumula na placa, mais essa luz diminui. Dessa atenuação, a nuvem da Zaack deduz o nível de sujidade, enviado por LoRa, e despoleta a limpeza de uma conduta apenas quando esta precisa, em vez de enviar um técnico em data fixa. A Zaack pertence ao grupo Igienair, cujo ofício é precisamente a limpeza de ventilação. A V1 estava em serviço desde 2019. Na Kickmaker, fui o responsável técnico e chefe de projeto da V2: primeiro perceber por que a V1 descarrilava no terreno, depois fazê-la evoluir sem a reinventar.
um produto no parque, defeitos que voltam
A V1 funcionava, mas o terreno reportava sempre as mesmas coisas. Primeiro, a autonomia: pensada para durar vários anos, caía abaixo de um. O design elétrico deixava passar correntes de fuga, fatais num objeto IoT que deve dormir mais de 99 % do tempo, e as pilhas esvaziavam-se demasiado depressa. Depois a medição em si: a estimativa do pó era muito sensível à humidade e às variações de temperatura, que falseavam os valores lidos. A isto somavam-se um indicador de bateria que devolvia níveis incoerentes após uma troca de pilhas, desconexões LoRa devidas a uma antena interna mal controlada, componentes-chave em fim de vida ou difíceis de abastecer, e uma bancada de produção que acumulava problemas, retenção das placas, um bug de gravação, nenhum teste elétrico real, rejeições aleatórias. Um produto para retomar com limpeza, em vez de o deixar derivar.
o bug do indicador de bateria
Antes de redesenhar o que quer que fosse, conduzi a peritagem do defeito mais insidioso, o falso indicador de bateria. Primeiro reflexo, afastar o consumo excessivo: o analisador de corrente não mostrava nenhuma diferença entre placas sãs e defeituosas. O problema estava, portanto, na cadeia de medição da tensão, não no consumo.
Instrumentei uma placa no osciloscópio, fiz variar uma fonte de alimentação estabilizada sobre toda a gama das pilhas, e comparei a entrada e a saída do amplificador operacional seguidor que lê a tensão. A constatação: no topo da gama, pilhas cheias, a saída afastava-se da entrada em mais de 240 mV. Soldaduras de resistências mal feitas agravavam o quadro, mas não eram a causa raiz: mesmo ressoldadas, algumas placas continuavam falsas.
A verdadeira causa: o amplificador operacional escolhido não era rail-to-rail. O seu fabricante só garante um comportamento linear até cerca de 1,2 V abaixo da sua tensão de alimentação. Para lá disso, a saída torna-se imprevisível, exatamente onde caía a tensão das pilhas cheias. Para ficar na zona garantida, teria sido preciso sacrificar metade da gama de medição.
A correção que recomendei é das que gosto: um amplificador operacional rail-to-rail, mesmo encapsulamento, mesma pinagem, preço equivalente. Uma substituição direta, sem mexer no PCB, que restaura toda a gama de medição e torna o comportamento novamente previsível. Mudar um componente, não a placa.
evoluir em vez de refazer
Estes diagnósticos guiaram a V2. A armadilha, num produto já no parque, é querer refazer tudo. Segui o caminho inverso: conservar o invólucro mecânico e as dimensões de placa da V1, e concentrar as mudanças onde os retornos do terreno e o abastecimento o justificavam. Uma evolução dirigida, não uma rutura. O produto continua compatível com a sua instalação e a sua cadeia de fabrico, e cada modificação responde a um problema nomeado.
o que muda, do analógico ao digital
O sensor de pó, primeiro. A V1 lia a atenuação da luz infravermelha com um LED, um fotodíodo e um amplificador analógico: uma cadeia que deriva com a temperatura e a humidade, que era preciso corrigir depois no algoritmo. A V2 passa para um sensor ótico tudo-em-um, digital, com compensação térmica integrada, controlo de LED otimizado e um verdadeiro modo de repouso. A medição torna-se mais estável face às condições ambientais, e ganha-se em consumo.
O cérebro e o rádio, depois. A V1 apoiava-se num módulo de rádio que se tornara caro e difícil de abastecer. A V2 substitui-o por um microcontrolador que integra o núcleo de cálculo e o emissor LoRa num único encapsulamento: mais barato, mais disponível, um design mais compacto.
A antena. A antena interna da V1 causava as desconexões. A V2 passa para uma antena externa orientável, com uma rede de adaptação de 50 Ω prevista para as frequências LoRa europeias e americanas. Finalmente é possível apontar a antena para a gateway.
A alimentação, por fim. A V1 levava três pilhas AAA das quais só aproveitava uma parte da carga, porque a eletrónica já não funcionava abaixo de 3,3 V, e as correntes de fuga acabavam de afundar a autonomia. A V2 passa para duas pilhas AA e um conversor elevador que fabrica os 3,3 V mesmo quando as pilhas estão quase vazias. Esvaziam-se realmente as pilhas, caçam-se as fugas que matavam a autonomia da V1, reduz-se o custo e a lista de materiais, e recuperam-se os quatro anos e mais visados em vez de menos de um.
de um produto mudo a um que fala
A V1 quase não tinha interface: nem botão, nem LED, nem porta de depuração, nem memória. Na instalação como na assistência, trabalhava-se às cegas. A V2 corrige isso:
- um botão que dispara uma trama LoRa de teste: o instalador valida a conectividade no local, sem esperar pelo próximo envio programado;
- LED de estado que mostram as fases de envio e o aviso de receção;
- uma porta UART e comandos AT para testar a placa em produção e ler o produto num retorno de assistência;
- uma EEPROM que armazena as mensagens quando a ligação LoRa cai, para as reenviar mais tarde.
Nada de espetacular isoladamente, mas em conjunto transforma um objeto passivo num produto que se pode instalar, testar e reparar.
pensado para a instalação e a assistência
Foi um pedido explícito da Zaack, e vai ao encontro do diagnóstico: a V1 obrigava a desmontar por completo o produto para o mínimo controlo. Com o botão de trama, a leitura direta por UART e os comandos AT, um técnico valida ou diagnostica o aparelho sem o desmontar. Do lado da fábrica, a V2 vem com uma bancada de produção que testa de verdade as placas e rastreia os subconjuntos, número de série, versão de firmware, data de programação, ali onde a V1 se limitava a gravar e serializar.
o bring-up, a vida real de uma EVT
Entre o esquema e uma placa que funciona, há o bring-up. Montei, alimentei e classifiquei as primeiras placas EVT1 uma a uma: tensão de saída do conversor verificada, os famosos 3,28 V anotados a marcador no verso das placas, LED recableados à mão quando a implementação inicial estava errada, e um detalhe típico destas fases, um condensador do conversor que não se devia montar de modo algum, sob pena de fazer subir o consumo em repouso.
Sobre a mesa, as placas anotadas «OK» e «KO» dizem tudo: é aí que se transforma um design no ecrã num produto que aguenta.
o meu papel, o que retiro disto
Neste projeto, conduzi o diagnóstico de assistência, o caderno de encargos da V2 e o bring-up das primeiras placas. A lição, ponho-a face a outras refundições que dirigi: reconstruir tudo nem sempre é a resposta certa. Num produto já instalado em clientes, uma evolução dirigida, guiada pelos retornos reais do terreno e pelo abastecimento, vale mais do que uma rutura. A melhor correção do projeto não mudou uma única linha do PCB: um amplificador operacional do mesmo encapsulamento, escolhido pela boa razão, e um indicador que volta a ler certo. Modernizar, aqui, não era refazer tudo: era corrigir o que falseava a medição e a autonomia, e dar ao produto os meios de se fazer instalar, testar e reparar.