Базовые TI Design-решения для беспроводной связи

Базовое решение сетевого узла датчиков влажности и температуры для сетей топологии «звезда», обеспечивающее срок службы дискового элемента питания 10+ лет.

В данном решении используется нановаттный системный таймер корпорации Texas Instruments, платформа беспроводного сверхнизкомощного микроконтроллера (МКБ) SimpleLink™ и технологии измерения влажности, чтобы продемонстрировать метод со сверхнизким потреблением мощности для включения рабочих циклов конечных узлов сети датчиков. Эти технологии обеспечивают чрезвычайно длительный срок службы батарейки: более 10 лет при использовании батарейки с ионно-литиевым дисковым элементом питания CR2032. Это решение содержит методы проектирования системы, подробные результаты испытаний и информацию, позволяющую быстро привести схему в состояние готовности к работе.

Характеристики:

  • использование нановаттного системного таймера для включения рабочих циклов системы позволяет добиться срока службы дискового элемента питания CR2032 10+ лет;
  • конфигурируемый интервал активизации системы;
  • чрезвычайно слабый ток в выключенном состоянии (183 нА в течение 59,97 с);
  • сверхслабый ток во включенном состоянии (4,04 мА в течение 30 мс);
  • погрешность измерения относительной влажности ±3%;
  • погрешность измерения температуры ±0,2 °C.

Базовое решение беспроводного монитора электродвигателя

Стимулом к созданию этого решения послужила необходимость контролировать степень исправности электродвигателей и машин для точного прогнозирования и планирования технического обслуживания (или замены) при минимизации расходов и простоев в условиях промышленного производства. На сегодня миллионы промышленных электродвигателей контролируются ручными или проводными измерительными устройствами на основе пьезоакселерометров. Годовые затраты на мониторинг этих электродвигателей составляют приблизительно $300 США на один электродвигатель.

Недавние успехи в области информационных технологий со сверхнизким потреблением мощности, миниатюризации радиочипов и пьезоэлектрических датчиков позволили разрабатывать и внедрять недорогие и маленькие мониторы электродвигателей, обладающие возможностями беспроводной связи. Эти беспроводные мониторы электродвигателей питаются от дисковых элементов питания со сроком службы более 10 лет. Эти системы обеспечивают такую же широкодиапазонную чувствительность, что и существующие переносные системы, собирают данные о вибрациях и выполняют спектральный анализ данных. Такие встроенные интеллектуальные возможности позволяют устанавливать и контролировать эти системы в труднодоступных местах. Сэкономленные благодаря этим возможностям деньги могут окупить расходы на такие системы за несколько месяцев. В беспроводном решении для контроля электродвигателей используются два разных, но электрически эквивалентных форм-фактора для разработки и испытаний. Это следующие форм-факторы:

  • модульный форм-фактор;
  • компактный форм-фактор.

В случае модульного форм-фактора средства проектирования TI LaunchPad™ и разъёмы EM позволяют объединить несколько радиочипов и процессоров с подсистемами управления энергией и датчиков. Компактный форм-фактор использует микроконтроллерный блок (МКБ) со сверхнизким потреблением мощности MSP430FR5969 с радиочипом CC2650 ВLE, однако может подключаться к нескольким платам датчиков.

Стандартная плата датчиков поддерживает датчик вибраций PCB Piezotronic. 30-контактный разъём расширения на плате малого форм-фактора позволяет управлять базовой платой при помощи МКБ, радиочипа CC2650 или обоих устройств. Системное программное обеспечение предполагает использование вами обоих устройств. Этот TI Design фокусируется на системе с компактным форм-фактором.

Характеристики:

  • MSP МКБ для анализа/записи на 100 мкА;
  • 6-мА радиосвязь стандарта Bluetooth® Low Energy;
  • 40-нА режим бездействия системы;
  • 10-кГц/16-битный датчик вибраций;
  • визуализация iPad®/Android™;
  • это схемное решение протестировано и включает микропрограмму, ГИП, демонстрационную версию и руководство по началу работы.

Базовое решение SimpleLink™ Multi-Standard CC2650 SensorTag

Новый мультистандартный набор для «Интернета вещей» SimpleLink™ Multi-Standard SensorTag предлагает реализовать идею подключённого к облаку продукта. Содержащий 10 маломощных датчиков МЭМС в миниатюрном корпусе, этот набор может быть расширен модулями DevPack для упрощения добавления ваших собственных датчиков и приводов.

Подключитесь к облаку с помощью Bluetooth® Smart, и через три минуты вы получите данные от своих датчиков по сети. Прибор SensorTag сразу же готов к работе с приложением iOS™ и Android™ и для начала не требует опыта программирования.

Новый SensorTag базируется на беспроводном МКБ CC2650, обеспечивая снижение энергопотребления на 75% по сравнению с предыдущими продуктами Bluetooth® Smart. Это позволяет SensorTag питаться от батарейки и расходовать ресурс одного-единственного дискового элемента питания в течение многих лет.

Bluetooth® Smart SensorTag использует технологию iBeacon. Это позволяет вашему телефону запускать приложения и индивидуально настраивать контент на основании данных SensorTag и физического местоположения. Дополнительно SensorTag может поддерживать технологию ZigBee® и 6LoWPAN.

Характеристики:

  • поддерживает 10 низкомощных датчиков, включая датчики окружающего освещения, цифровой микрофон, магнитный датчик, датчики влажности, давления, акселерометр, гироскоп, магнитометр, датчики температуры объекта и температуры окружающей среды;
  • сверхнизкая мощность, обеспечивающая многолетний ресурс питания от одного дискового элемента и позволяющая использовать безбатарейные приложения при помощи выскопроизводительного ARM® Cortex®-M3 CC2650 wireless MCU;
  • связь через облако позволяет получать доступ к своему SensorTag и контролировать его откуда угодно;
  • поддержка мультистандартности позволяет использовать ZigBee® или 6LoWPAN после простой модернизации микропрограммы;
  • модули DevPack позволяют расширять возможности SensorTag в соответствии с вашими проектными решениями.

Подсистема wM-Bus 169-MГц RF для интеллектуальных счётчиков газа и воды, соответствующая стандартам кат. 1 организации ETSI

Данное базовое решение является очень низкомощной, рассчитанной на приёмник кат. 1 ETSI радиочастотной подсистемой для интеллектуальных счётчиков газа и воды с поддержкой wM-Bus, работающей на частоте 169 МГц. Она обеспечивает одни из лучших из представленных на рынке показателей по блокированию, избирательности и чувствительности приёмника для всех N-режимов wM-Bus согласно EN13757-4:2013 и всех соответствующих им вариантов, которые были определены в Италии и Франции. В этом оптимизированном по стоимости решении без фильтра ПАВ и без термостабилизированного кварцевого генератора (TCXO) используется дружественное по отношению к РЧ преобразование постоянного тока в постоянный для снижения среднего энергопотребления при сохранении высочайших радиочастотных характеристик.

Характеристики:

  • рассчитанная на приёмник кат. 1 ETSI РЧ-подсистема;
  • лидирующая на рынке подсистема по показателям блокирования, избирательности и чувствительности приёмника для wM-Bus на частоте 169 МГц;
  • полностью соответствует требованиям wM-Bus для Италии и Франции (с внешним устройством PA) в диапазоне 169 МГц;
  • высокоэффективный, дружественный по отношению к РЧ преобразователь постоянного тока в постоянный;
  • не требует дорогостоящих фильтров ПАВ и TCXO.

Реализация связи SimpleLink™ Wi-Fi® в интеллектуальном счётчике электроэнергии

Данное решение реализует трёхфазный счётчик электроэнергии с поддержкой связи Wi-Fi®. Электронный счётчик SoC используется для выполнения всех метрологических функций и управления приёмопередатчиком SimpleLink™ Wi-Fi®. Данные интеллектуального счётчика можно затем просматривать на любом подключённом к сети Wi-Fi® устройстве через стандартный web-браузер.

Характеристики:

  • реализация трёхфазного электронного счётчика, который рассчитывает такие метрологические параметры, как действующий ток, действующее напряжение, активную и реактивную мощность и энергии, коэффициент мощности и частоту;
  • возможности связи Wi-Fi® по сетям IEEE 802.11 b/g/n с любого смартфона, планшета или компьютера через стандартный web-браузер;
  • 160-сегментный жидкокристаллический дисплей для отображения состояния Wi-Fi® и метрологических параметров;
  • допускает расширения для поддержки других интернет-приложений;
  • ГИП (графический интерфейс пользователя) на базе ПК для калибровки.

Умная розетка с дистанционным отключением и возможностями связи Wi-Fi®

Данное решение реализует измерение энергии от одной розетки вместе с возможностями подключения/отключения и связью по сети Wi-Fi®. Разработчики могут быстро создавать сетевые устройства контроля нагрузки для приложений автоматизации промышленных зданий и жилых помещений.

Характеристики:

  • возможности связи SimpleLink™ Wi-Fi® по сетям IEEE -802.11 b/g/n с любого смартфона, планшета или компьютера через стандартный web-браузер;
  • измерение однофазной энергии с расчетом действующего тока, действующего напряжения, активной и реактивной мощности и энергии, коэффициента мощности и частоты;
  • полупроводниковое реле обеспечивает возможности подключения/отключения;
  • компактное конструктивное исполнение с минимальным набором компонентов в спецификации;
  • компоненты низкой мощности плюс эффективное питание обеспечивают низкое энергопотребление системы;
  • данное системное решение протестировано и включает в себя микропрограмму для измерения энергии, возможности связи Wi-Fi® и релейное управление, а также демонстрационное приложение на базе Android™ и руководство пользователя.

Шлюз между Bluetooth® Low Energy (Bluetooth® Smart) и RS-485

Modbus — это протокол прикладного уровня для последовательной передачи данных, который часто использует интерфейс RS-485 для последовательной передачи данных. Данное базовое решение реализует шлюз между Modbus и Bluetooth® Smart CC2540 wireless MCU. Он служит в качестве замены проводов в сети RS-485 и позволяет другому совместимому с Bluetooth® Smart устройству, такому как компьютер или смартфон, легко подключаться к существующей сети RS-485.

Характеристики:

  • реализует беспроводное подключение к промышленным электронным устройствам при помощи решения CC2540T Bluetooth® Smart Gateway, рассчитанного на температуру до 125 °C;
  • простая и готовая к использованию конструкция сокращает время от начала разработки до выпуска на рынок;
  • предусмотрено приложение Android™ (ModbusController) для обеспечения возможности контроля и связи с периферийным программным обеспечением Modbus;
  • это решение протестировано и включает микропрограмму, ГИП (графический интерфейс пользователя), демонстрационную версию и руководство по началу работы.

Базовое решение CC2540 Вluetooth® Low Energy USB Dongle

USB-ключ CC2540 — это законченный пример способа использования беспроводного МКБ Bluetooth® Low Energy (BLE) с поддержкой USB. Базовое решение можно использовать для задействования приложений Bluetooth® Smart и Интернета вещей в любой системе, которая содержит USB-хост.

Характеристики:

  • простое соединение BLE-к-USB — Добавляет BLE к существующему продукту с USB;
  • имеются отладочный заголовок, светодиоды и кнопки — для ускорения разработки;
  • его также можно использовать как сниффер сетевых пакетов для анализа протокола BLE и отладки на уровне программного обеспечения и системном уровне (используйте бесплатное программное средство SmartRF Packet Sniffer).

Платформа газовых датчиков с технологией Bluetooth® Low Energy

Данное базовое решение предназначено для беспроводных датчиков газа низкой мощности и поддерживает широкий ассортимент электромеханических датчиков газа. Обладая универсальностью конфигурируемого интерфейса, настраиваемого под Bluetooth® Low Energy, ZigBee® RF4CE, 6L0WPAN или ANT, это гибкое и сертифицированное решение для датчиков идеально подходит для различных приложений обеспечения безопасности зданий, управления промышленными процессами и здравоохранения.

Характеристики:

  • контролирует широкий ассортимент газов: окись углерода, кислород, аммиак, фтор, двуокись хлора и многие другие;
  • поддерживает 2- и 3-проводные электромеханические датчики газа;
  • соответствует регулятивным нормам FCC (Федеральной комиссии по связи) и IC (Стандартам канадской промышленности);
  • работает от батарейки с дисковым элементом питания;
  • легко контролирует концентрации газа через мобильное приложение датчиков газа iOS.

Базовое решение Smart Home and Energy Gateway

Базовое решение Smart Home and Energy Gateway (шлюз для «умного дома» и управления энергией) представляет собой пример реализации измерения, управления и связи энергетических систем для «умных» домов и зданий. Этот пример решения является связующим звеном между различными интерфейсами связи, такими как Wi-Fi®, Ethernet, ZigBee® или Bluetooth®, которые обычно находятся в жилых и коммерческих зданиях. Поскольку предметы в жилых домах и зданиях становятся все более связанными, конструкция шлюза должна быть гибкой для приспособления к разным радиочастотным стандартам, так как ни один радиочастотный стандарт не является доминирующим на рынке. Данный образец шлюза решает эту проблему, поддерживая существующие старые радиочастотные стандарты (Wi-Fi®, Bluetooth®) и более новые радиочастотные стандарты (ZigBee®, BLE).

Характеристики:

  • показательное сосуществование ZigBee®, Wi-Fi®, Bluetooth® и NFC (коммуникация ближнего поля) способствует одновременной работе разных коммуникационных профилей;
  • показательная бесшовная интеграция профилей для интеллектуальной автоматизации энергопотребления, освещения и эксплуатации зданий;
  • показательный мост между HAN (домашняя сеть) и LAN (локальная сет)/WAN (глобальная сеть);
  • позволяет разрабатывать реальные межсетевые приложения для «умного дома» и управления энергопотреблением с использованием образцов схемных решений, спецификации материалов, файлов проектирования и ссылок на бесплатные загрузки программного обеспечения.

Литература

  1. www.ti.com/sensortag