Jste zde

Wireless M-Bus: minimální režie pro chytrá měřidla bez drátů

Oblast „inteligentních“ měřidel, tzv. Smart Meter, zažívá poslední dobou velký rozmach. Není se ostatně ani čemu divit, když si uvědomíme, že v souvislosti s vodou, teplem, plynem či elektřinou a jejich měřidly se dříve či později budeme přesouvat od mechanických řešení k hybridním, tj. mechanickým + elektronickým, nebo dokonce plně elektronickým systémům.
Pravděpodobně nejvýznamnějším rysem nových, „chytrých“ elektronických měřidel se stává jejich schopnost vzájemné komunikace, která bude nutným předpokladem pro zavedení dalších služeb typu flexibilních tarifů či monitorování spotřeby v reálném čase. S takovým přístupem pak můžeme omezit výkonovou spotřebu a nabídnout odběratelům výrazné úspory, příp. dále zavést pohodlné odečty na dálku včetně řízení v době špičkového zatížení.
 
V současné době přicházíme do styku s vysokým počtem vf přístupů. Nabízí se proto zcela pochopitelná otázka: Který z nich se bude nejlépe hodit pro nejrůznější měřicí aplikace? Na to sice s největší pravděpodobností nedostaneme jednoznačnou odpověď, nicméně zde existují pádné důvody pro možnosti, se kterými přichází právě standard Wireless M-Bus. V následujícím textu se proto blíže seznámíme se dvěma moduly – modemy Panasonicu, které mohou vývoj bezdrátových aplikací výrazně zjednodušit.
 
 
Modul Panasonic s označením
  • PAN7550
je nízkopříkonovým ISM modemem (Industrial, Scientific and Medical), určeným především pro kmitočtová pásma 868 MHz a 915 MHz. Energeticky nenáročný mikrokontrolér (MCU) zároveň umožňuje flexibilní nasazení v celé řadě bateriově napájených aplikací. Modem vyhoví specifikaci Wireless M-Bus v souladu s EN 13757-4.
 
 
Jednotku využijeme ve všech bezdrátových embedded aplikacích, zejména pak v rámci AMR (Automatic Meter Reading), lékařské elektroniky, bezdrátových senzorů, průmyslových zařízení, obousměrných RKE (Remote Keyless Entry), dálkových řídicích systémů, automobilových aplikací nebo též při řešení domácí automatizace.
 

 

Základní vlastnosti M-Bus modemu PAN7550:

 
  • Malé rozměry (13,7 mm x 32,0 mm x 2,85 mm)
  • Teplotní rozsah od -40 °C až do +85 °C
  • Rozsah napájecího napětí od 1,8 V do 3,6 V
  • Velmi malá proudová spotřeba, prodlužující výdrž baterie
  • Dodatečná interní SPI EEPROM, 64 k
  • UART a SPI
  • Tři možnosti pro anténu: Single port 50 Ω, interní keramická či UFL plug
  • 32 kByte + 256 Byte Flash a 1 kByte RAM
  • IrDA enkodér a dekodér
  • Operační zesilovač s možností konfigurace
  • Brownout detektor
  • Bootstrap loader
  • 12kanálový, 10bitový A/D převodník s interní referencí + sample-and-hold, autoscan a Data Transfer Controller
  • Timery (2 x 16 bitů) se šesti registry Capture / Compare
  • Celkem 27 číslicových I/O linek s programovatelnými rezistory pullup / pulldown
 
 

Vysokofrekvenční možnosti PAN7550:

 
  • Programovatelná rychlost od 1,2 až do 500 kBaud (režim NRZ)
  • Vysoká citlivost typ. -109 dBm (1 % PER a 1,2 kBaud)
  • Definovatelný výstupní výkon od -30 do +10 dBm
  • Nízkopříkonové režimy
  • Podpora 2-FSK, GFSK, MSK, OOK a ASK
  • Programovatelný indikátor CS (Carrier Sense), Preamble Quality Indicator (PQI), Link Quality Indicator (LQI) a Clear Channel Assessment (CCA)
 
 
Bezdrátové vyčítání údajů z měřidel si s ohledem na malé datové objemy žádá komunikační protokoly s minimální režií. V této věci se při různých testech napříč Evropou osvědčil právě protokol Wireless M-Bus – kvazi standard pro „chytrá“ měřidla.
 
 
Dalším z prvků Panasonicu, který v tomto článku zmíníme, je proto 868 MHz modul
  • PAN7580
s implementovanou Wireless M-Bus dle EN13757-4, podporující veškeré provozní režimy T1, T2, S1, S1-m, S2 a R2. Díky vhodnému mikrokontroléru s referenčním oscilátorem tak do rukou dostáváme cenově přijatelné řešení pro řadu datových linek a také sítí.
 
 
Zmiňovaný modul vyhoví CE (868 MHz). Pinově kompatibilní modem pro další aplikace, tentokrát s označením PAN4580, je rovněž dostupný v pásmu 2,4 GHz. Pro vývojové účely si lze ze stránek výrobce stáhnout PC suite, založenou na Javě.
 

 

Základní vlastnosti Wireless M-Bus modemu PAN7580 pro pásmo 868 MHz:

 
  • SMD provedení s malými rozměry (29,8 mm x 19,0 mm x 2,7 mm)
  • Anténa – single port 50 Ω, keramická nebo plug
  • Nízkopříkonové režimy
  • Vysoká citlivost typ. -101 dBm (T-mode) a -104 dBm (S-mode, 20 % Packet Error Rate)
  • Max. Pout +13 dBm @ 868 MHz, programovatelný v rozsahu 20 dB
  • Malé napájecí napětí 2,7 V až 3,6 V, typ. 3,0 V
  • Provozní teplotní rozsah -40 °C až +85 °C
  • Celkem 192 k Flash, 64 k využito pro WM-Bus Core
  • 1 UART s HW Flow Control pro řízení nebo transpar. data
  • 19 GPIO a až 18 A/D vstupů s 10bitovým A/D převodníkem pro rychlou a jednoduchou konverzi z analogových vstupů (teplota, tlak, měření kapalin) do číslicové oblasti
 
 

Možnosti firmware:

 
  • Podpora všech režimů Wireless M-Bus dle EN13757-4:2005 (T1, T2, S1, S1-m, S2, R2)
  • Protokoly aplikační vrstvy (EN13757-3, Dutch Smart Meter Requirements, Open Metering Specification)
  • Počítá se rovněž s novými módy Wireless M-Bus dle EN13757-4:2010 (Compact Mode – C1, C2, Narrowband VHF – N1, N2, viz obr.)
 
 
 

Větší prostor pro vývojáře

 
Na praktické možnosti Wireless M-Bus a související řešení pro měřicí aplikace se v jednom ze svých bodů zaměřil i seminář „Connected World = Wireless World,“ pořádaný v Praze dne 23. dubna 2013 společností MSC. Jak již ostatně napovídá samotný název, tématem dne se staly bezdrátové technologie pro domácnost, průmyslové nasazení nebo též medicínské aplikace v kontextu vf systémů (Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee, SNAP, WM-Bus a dalších) s využitím pásma ISM.
 
Účastníci seminářů MSC, v naprosté většině vývojáři, zde ocenili malý podíl marketingových prezentací a tedy velký prostor pro své konkrétní technické dotazy.
 
Na fotografii z pražského workshopu „Connected World = Wireless World“ právě přednáší Pär Bergsten, CEO H&D Wireless – z toho je vidět, jak vysokou prioritu semináře pořádané MSC u výrobců mají
 
Pro bližší informace o nastíněných technologiích, konzultace či obchodní nabídky kontaktujte distributora, společnost MSC (www.msc-ge.com), na některé z e-mailových adres nebo telefonicky: praha@msc-ge.com / +420 251 561 130, blansko@msc-ge.com / +420 516 411 494 nebo zilina@msc-ge.com / +421 41 500 1243.

 

Hodnocení článku: