Integracja łączności bezprzewodowej z licznikami inteligentnymi

Moduł radiowy (RF) upraszcza integrację

W przypadku zastosowań wymagających krótkiego czasu wprowadzenia produktu na rynek i niskiego poboru mocy integrację systemu może uprościć moduł MAMWLE-00. Wykorzystano w nim złącze UFL 50Ohm dla wyjścia radiowego i 32-bitowy rdzeń RISC Arm® Cortex® M4 48MHz zamknięte w obudowie o wymiarach 16,5 x 15,5 x 2mm. Omawiany moduł RF umożliwia wybór kilku stanów pracy z niską mocą. Implementuje on wiele modulacji radiowych, w tym LoRa, (G)FSK, (G)MSK i BPSK, oraz różne opcje szerokości pasma, współczynnika rozprzestrzeniania (SF), mocy i szybkości kodowania (CR) (ilustracja 4). Wbudowany sprzętowy akcelerator szyfrowania-deszyfrowania pozwala implementować różne standardy, np. zaawansowany standard szyfrowania (AES, 128 i 256 bitów) oraz akcelerator klucza publicznego (PKA) dla algorytmu Rivesta-Shamira-Adlemana (RSA), protokołu Diffiego-Hellmana czy kryptografii krzywych eliptycznych (ECC) nad ciałami skończonymi.

Radiowy moduł M-Bus

Korzystając z bezprzewodowego protokołu M-Bus, projektanci mogą stosować radiowe moduły nadawczo-odbiorcze RC1180-MBUS firmy Radiocrafts o wymiarach 12,7 x 25,4 x 3,7mm w ekranowanych obudowach do montażu powierzchniowego (ilustracja 5). Omawiany moduł radiowy jest wyposażony w jednowtykowe złącze antenowe oraz interfejs UART służący do konfiguracji i komunikacji szeregowej. Spełnia on wymagania specyfikacji Wireless M-Bus w trybach S, T i R2, pracuje na 12 kanałach w paśmie częstotliwości 868MHz i jest wstępnie certyfikowany do stosowania zgodnie z europejskimi przepisami radiowymi do użytku bez licencji.

Płytka czujników RC1180-MBUS3-DK z zestawem rozwojowym modułu radiowego M-Bus ułatwia projektantom szybką ewaluację wbudowanego modułu czujnika, dostrojenie do zastosowania i budowę prototypów. Zawiera ona dwie ćwierćfalowe anteny monopolowe 50Ω ze złączami męskimi SMA, dwa kable USB oraz zasilacz USB (ilustracja 6). Wspomniany zestaw rozwojowy może służyć jako koncentrator, brama lub odbiornik dla płytki czujników.

Ilustracja 6: Omawiany zestaw rozwojowy M-Bus zawiera dwie ćwierćfalowe anteny monopolowe 50Ω ze złączami męskimi SMA, dwa kable USB oraz zasilacz USB (nie pokazano). (Źródło ilustracji: Digi-Key)

Integracja anteny

Podczas łączenia anteny z modułem radiowym (RF), firma Radiocrafts zaleca podłączanie anteny bezpośrednio do wtyku RF z dopasowaniem 50Ω. Jeśli podłączenie anteny do wtyku RF nie jest możliwe, ścieżka płytki drukowanej pomiędzy wtykiem RF a złączem antenowym powinna być linią przesyłową 50Ω. W przypadku dwuwarstwowej płytki drukowanej FR4 o stałej dielektrycznej 4,8, szerokość mikropaskowej linii przesyłowej powinna być równa 1,8 grubości płytki. Linia przesyłowa powinna znajdować się na górnej stronie płytki drukowanej, a przeciwwaga anteny na spodzie płytki. Na przykład wybierając standardową dwuwarstwową płytkę FR4 o grubości 1,6mm, szerokość mikropaskowej linii przesyłowej powinna wynosić 2,88mm (1,8 x 1,6mm).

Ćwierćfalowa antena biczowa stanowi najprostszą implementację. Posiada impedancję 37Ω, gdy jest stosowana nad przeciwwagą anteny, a dostosowany do niej obwód 50Ω nie jest zwykle potrzebny. Alternatywnie antena PCB może być wykonana przy użyciu miedzianej ścieżki z usuniętą przeciwwagą z tylnej strony płytki drukowanej. Na pozostałej części płytki drukowanej powinna znajdować się przeciwwaga anteny, optymalnie o wielkości anteny. Jeśli antena PCB jest krótsza niż ćwierć fali, należy dodać odpowiedni układ 50Ω.

Podsumowanie

Przy wyborze protokołów bezprzewodowych dla bezprzewodowych inteligentnych liczników projektanci muszą wziąć pod uwagę szereg czynników takich jak przepustowość danych, pobór mocy, zasięg transmisji i potrzebę dostępu do sieci Web. Ponadto wybór pomiędzy układami scalonymi i modułami radiowymi wiąże się między innymi z kompromisem pomiędzy wielkością rozwiązania, kosztami, elastycznością, czasem wprowadzenia produktu na rynek czy zgodnością z przepisami. Po określeniu odpowiedniego protokołu radiowego, wyborze układu scalonego i modułu oraz zaprojektowaniu podstawowego systemu radiowego (RF), kluczowe znaczenie dla opracowania udanego bezprzewodowego licznika inteligentnego ma integracja anteny.

Żródło: Integracja łączności bezprzewodowej z licznikami inteligentnymi © Digi-Key

Autor: Jeff Shepard

Kontakt w Polsce: Arkadiusz Rataj

Sales Manager Central Eastern Europe & Turkey

Digi-Key Electronics Germany

0048 696 307 330

arkadiusz.rataj@digikey.com

poland.support@digikey.pl