Enerji, Şalt, Enerji Kalitesi, Pano, Trafo, Kablo, Motor, Kesintisiz Güç Kaynağı, Topraklama, Aydınlatma, Test-Ölçüm, Elektrik Proje-Taahhüt, Elektronik, dergi

IoT İÇİN KABLOSUZ BAĞLANTI SAĞLAMA SEÇENEKLERİ NELERDİR?

Murata

IoT tasarımının nasıl bağlanacağını düşünürken ilk seçenek kablosuz bağlantı ağının protokol standardıdır. WiFi, Bluetooth ve ZigBee gibi birçok kablosuz bağlantı teknolojileri mevcut. Tasarımcının ne kadar uzağa ve ne kadar yoğunlukta data göndereceğini araştırması lazımdır. Çoğu uygulama için aralık, veri hızı ve kullanım durumu arasında her zaman denge vardır.

Kullanım örneği, verilerin aktarım sıklığı ve mevcut tedarik gücü bütçesi gibi bir dizi kriteri belirleyebilir; Pil ile çalışan bir cihazı kullanırken önemli bir husustur.

Örneğin, bir cihazın kontrolü veya günde birkaç kez bazı sensör verilerini almak için Bluetooth Düşük Enerji (BLE) oldukça cazip olabilir. Hemen hemen her akıllı telefon bu iletişim yöntemini destekleyebilir ve bu nedenle kontrol veya veri depolama işlem cihazı kolayca kullanılabilir. Bununla birlikte, eğer daha yüksek miktarda veri aktarmanız gerekiyorsa, tasarımcı Bluetooth Klasik veya Wi-Fi’yi en iyi şekilde kullanmayı düşünebilir. Uzaklığında göz önüne alınması gerekiyor. BLE tipik olarak kapsama alanına göre 30 metre üzerinde iletişim kurabilir, ancak verinin bir bina üzerinden iletilmesi gerekiyorsa, alternatifin BLE Mesh, ZigBee veya alt 1GHz yeni olan teknolojilerin düşünülmesi gerekir. Örgü tabanlı ağlar söz konusu olduğunda, aralık ağ boyunca tekrarlanan verilerle oluşturulur ve bu nedenle kapsanması gereken yol boyunca nodeların varlığı gerekir. Bununla birlikte bu bir binanın bir ucunda algılayıcıya sahip olmak ve bilginin diğer ucunda erişmek istediğinde zorluklar doğurabilir. 1 GHz’lik ISM bant iletişim teknolojileri, dünya genelinde tek bir frekans kullanmamakta ve bu nedenle farklı bölgeler için farklı ürün çeşitleri veya ayarlamalar gerekir.

Ek olarak, kullanılan iletişim protokolleri standart olmayan bu teknolojileri kullanan cihazlar arasında daha fazla uyuşmazlık yaratmamaktadır. Artan sayıda IoT tasarımları için, Wi-Fi birçok nedenden dolayı iyi bir iletişim yöntemi olarak görülüyor. Öncelikle, altyapı gittikçe daha çok yaygınlaşıyor. Veri hızları çok daha yüksek ve önemli, genelde size bulut tabanlı hizmetleri doğrudan bir bağlantı sağlıyor. İletişim protokolü seçildikten sonra mühendis, tasarım için bileşenlerin seçimini başlatacaktır. Bir sonraki soru genellikle bir modül kullanımı veya ayrı bir tasarım yapmamızdır. Modül kulanımı genellikle mantıksal cevap olduğu iki durum vardır: Pazarlama zamanı ve/veya boyut önemli olduğunda. Modüller, hazır test edilmiş tek bir komponenlardır ve yüksek bir entegrasyon seviyesine sahip olması küçük bir alan kapsaması, sıfırdan başlanan bir tasarımınkinden çok daha küçüktür. Akıllı telefonların üst düzey üreticilerinin tasarımları için modülleri seçmelerinin nedeni budur. Maliyetin çok hassas olduğu bir sektörde, ana argüman bileşenlerin fiyatı olur. Burada mühendis, fiyatın maliyetine olan önemli farklılıklarının farkında olmalıdır. Yapılan tasarımda kullanılan komponent sayısı, ayrık bileşenler kullanılarak oluşturulan bağlantı çözümü ve bir modül çözümü karşılaştırıldığında, modül genellikle biraz daha fazla maliyetli görünebilir. Açıkçası, geliştirme, test ve belgelendirme maliyetlerine ek olarak dikkate alınması gereken montaj maliyetleri vardır.

Tasarım mühendisleri, bir modülün, üretim hattında tamamen test edilmiş, PCB’ye yerleştirilmeye hazır tek bir bileşen olduğunu ve çoğu durumda birçok lokal kablosuz sertifikasyon kuruluşuna önceden sertifikalı olduğunu akılda tutmalıdır.

Yazılım entegrasyonunu basitleştirmek için önceden entegre yazılımlı modüller de mevcuttur. Satınalma meslektaşları ayrıca düzgün üretimi garanti etmek için tedarik zincirini yönetmek için daha az kişisel bileşene sahip olacaklar. Yönetim, kuşkusuz, pahalı test ekipmanı ve potansiyel olarak en az bir uzman kablosuz iletişim tasarım mühendisi gibi gelişme için ek kaynak kalmadığını takdir edecektir. Modüller, örneğin, zayıf ray düzeninden kaynaklanan EMI sorunlarından dolayı bir RF kartının pahalı şekilde yeniden tasarlanmasıyla ilişkili gizli maliyetlerden kaçınırlar. Mühendis, Wi-Fi bağlantısını uygulamak için bir modül yaklaşımını benimsemeye karar verdikten sonra piyasadaki uygun ürünler arasından seçim yapabilir. Buna bir örnek, Murata’dan gelen Tip YD (parça numarası LBWB1ZZYDZ) ‘dir. Şekil 1.

ŞEKIL 1 – MURATA LBWB1ZZYDZ WI-FI WIRELESS MODULE

Sadece 33 x 18 x 2.5 mm ölçülerindeki bu kompakt FCC/IC ve CE uyumlu modül Broadcom BCM43362 kablosuz alıcı verici, STMicroelectronics STM32 ARM Cortex-M3 mikro denetleyici ve bir anteni birleştiriyor. Birkaç yazılım mimarisi desteklenebilir. Broadcom WICED çözümünü temel alan Murata’nın Basit Ağ Arayüz Denetleyicisi – Simple Network Interface Controller (SNIC) protokolünü kullanarak, ana entegrasyonu, kablosuz ve çevre kontrolünü daha kolay hale getiren ve yazılım programlamanın yükünü hafifleten, önceden kurulmuş bir yazılım/yazılım paketine erişim sunar. Kara kutu gibi davranan modül, UART veya SPI arabirimleri aracılığıyla herhangi bir MCU tarafından kontrol edilebilir.

ŞEKIL 2 – SNIC SERI PROTOKOL ARAYÜZÜ Şekil 2’de, müşteri uygulaması ve Tip YD Wi-Fi modülü arasında mesaj alışverişi nasıl sağlandığını göstermektedir. Şekil 3’de, Wi-Fi erişim noktalarını tespit etmek, iletişim kurmak ve veri aktarmak için UART veya SPI arabirimi üzerinden yayınlanabilen bazı komut talimatlarını göstermektedir.

ŞEKIL 3 – YAZILIM KOMUT ÖRNEKLERI

Ayrıca, modülün bir iletişim arabirimi olarak kullanılmasının yanı sıra bir mühendisin, modülün dahili ARM Cortex-M3’ü üzerinde eksiksiz bir uygulama geliştirme yapabileceğini de belirtmeliyiz. Bu, örneğin bir ana bilgisayar uygulaması MCU’ya ihtiyaç duymadan, bir bulut uygulamasına az sayıda sensör bağlamayı içeren bir dizi uygulama için ideal olacaktır. MCU’nun ADC’lerine ek olarak buna izin vermek için modül üzerinde kullanılmayan birtakım kullanılmayan GPIO pimleri mevcut. Bir Broadcom WICED yazılım geliştirme kiti ile donatılmış olan mühendis böyle bir uygulama geliştirebilir. Daha sonra nihai ürün yazılımı modüle indirilebilir ve böylece cihazın çekirdeği haline gelir. Ayrı bir çözüm geliştirmek yerine önceden sertifikalı bir kablosuz modül seçmek önemli sayıda komponenttan ve maliyetten tasarruf etmenizi sağlayacak, ancak aynı zamanda ürününüzü olabildiğince çabuk piyasaya çıkarmasını garantileyecektir.