Zaloguj
W tym kontekście gotowe moduły radiowe z udokumentowaną zgodnością (często określane skrótowo jako moduły „z certyfikatem” lub „pre-certyfikowane”) potrafią realnie skrócić drogę od prototypu do produktu, a – co za tym idzie – także znacząco wpłynąć na przyspieszenie wdrożenia i obniżenie kosztów opracowania nowego sprzętu. Europejska dyrektywa RED definiuje tzw. wymagania zasadnicze dla urządzeń radiowych. Dotyczą one m.in. zagadnień efektywnego wykorzystania widma radiowego, aspektów bezpieczeństwa czy też obowiązków producentów związanych m.in. z udostępnianiem produktów na rynku. W praktyce producent urządzenia dąży do wykazania zgodności poprzez zastosowanie odpowiednich norm zharmonizowanych z dyrektywą unijną. Dla przykładu: w przypadku najpopularniejszych technologii krótkiego zasięgu w paśmie 2,4 GHz, w dokumentacjach typowo pojawiają się odniesienia m.in. do normy ETSI EN 300 328, określającej wymagania radiowe dla systemów szerokopasmowych (m.in. Wi-Fi, Bluetooth i niektórych protokołów IoT).
Zastosowanie sprawdzonych modułów znanych producentów pozwala zminimalizować ryzyko uzyskania negatywnego wyniku testów laboratoryjnych produktu, których wykonanie jest niezbędne w ramach przeprowadzania procesu oceny zgodności. Ma to niebagatelne znaczenie dla sytuacji finansowej przedsiębiorstwa – to właśnie testy „radiowe” są zwykle najdroższą częścią badań realizowanych przed wprowadzeniem na rynek nowego produktu. W ofercie firmy Micros znalazły się pre-certyfikowane moduły radiowe realizujące zarówno funkcje nawigacji satelitarnej (GNSS), jak i jedno- oraz dwukierunkowej komunikacji bezprzewodowej (w tym ISM, Wi-Fi, Bluetooth, LoRa czy też ZigBee).
Markowe moduły GNSS do niezawodnej nawigacji w każdych warunkach
Interesujące portfolio modułów do nawigacji satelitarnej przygotowała firma CDtop Technology. Produkty znajdujące się obecnie w ofercie firmy Micros to:
- CD-SA1209D,
- CD-SA1209S,
- CD-PA1010D,
- CD-PA1616D,
- CD-PA1616S.
Dwa pierwsze spośród wymienionych produktów tej tajwańskiej marki mają wymiary 12,0×9,0×2,1 mm i są przystosowane do współpracy z zewnętrznymi antenami GNSS. Niskoprofilowa konstrukcja (fotografia 1), wyposażona w ekran osłaniający całą górną powierzchnię PCB modułu, pozwala na instalację w niewielkich obudowach urządzeń przenośnych, lekkich dronów itp.
Bardzo wysoka czułość odbiornika (dochodząca do –165 dBm) umożliwia współpracę z antenami o małym zysku, a także znacznie poprawia jakość pozycjonowania w trudnych obszarach geograficznych, np. w ciasnych przestrzeniach miejskich. Moduły wspierają funkcję pozycjonowania AGPS umożliwiającą szybkie określenia przybliżonej pozycji tuż po rozpoczęciu pracy urządzenia – zanim odbiór sygnałów z satelitów geolokalizacyjnych zostanie ustabilizowany.
Moduły CD-PA1010D, CD-PA1616D oraz CD-PA1616S są zintegrowane z niewielką anteną ceramiczną, przy czym numeryczne oznaczenie koduje rozmiary modułu wyrażone w milimetrach. Warto podkreślić, że wersja CD-PA1010D – o wymiarach zaledwie 10×10 mm (fotografia 2) – jest obecnie jednym z najmniejszych zintegrowanych modułów GNSS na rynku.
Innym godnym polecenia producentem modułów nawigacyjnych jest marka SKYLAB, w której ofercie znalazł się m.in. budżetowy moduł SKG122C (fotografia 3).
Czułość odbiornika jest tylko nieznacznie mniejsza niż w przypadku opisanych wcześniej modułów firmy CDtop Technology (wynosi typowo –162 dBm), za to sam moduł jest o 3 mm krótszy od CD-SA1209x – co może okazać się istotne podczas projektowania ekstremalnie gęsto upakowanych PCB. Produkt wspiera liczne konstelacje satelitarne, w tym BDS3 (trzecią generację chińskiego systemu BeiDou), GPS, GLONASS, Galileo, QZSS oraz SBAS. Inną ciekawą propozycją z oferty tego samego wytwórcy jest moduł SKG12D (fotografia 4), oparty na wydajnym układzie SoC typu MT3333 marki MediaTek o czułości –165 dBm i wysokiej dokładności sygnału PPS (±20 ns). Moduł obsługuje aż 99 kanałów satelitarnych i zapewnia dokładność pozycjonowania lepszą niż 2,5 m w optymalnych warunkach pracy.
Moduły Wi-Fi i Bluetooth – podstawa współczesnej elektroniki konsumenckiej i profesjonalnej
Wspomniana już firma SKYLAB oferuje także wysokiej jakości moduły Wi-Fi oraz Bluetooth, których konstrukcje oparto na układach SoC najbardziej uznanych producentów na współczesnym rynku półprzewodników. Wśród przykładów warto wymienić m.in. moduły SKB501-CSPI (chip Nordic Semiconductor nRF52840, zintegrowana antena PCB, wymiary 17,4×13,7×1,9 mm – fotografia 5) czy zaawansowany, dwupasmowy moduł Wi-Fi typu WG233E wyposażony w dwa gniazda antenowe I-PEX i wspierający łącze USB 2.0 High Speed (fotografia 6). WG233E może być z powodzeniem stosowany w systemach wbudowanych pracujących pod kontrolą zarówno starszych, jak i nowszych systemów operacyjnych (Windows XP 32/64-bit, 2000, Vista 32/64-bit, Windows 7 32/64-bit, Linux, Android).
W katalogu firmy Micros można także znaleźć interesujące moduły Wi-Fi+Bluetooth 5.0 marki DOIT. Produkt ESPC3-20-N4 (fotografia 7) jest kompatybilny z modułem ESP32-C3-WROOM-02-N4 marki Espressif, a jego niewielkie wymiary (20×18×3 mm) oraz bardzo konkurencyjna cena sprawiają, że stanowi on niezwykle atrakcyjną propozycję do projektów urządzeń konsumenckich szczególnie wrażliwych na koszty BOM. Marka DOIT przygotowała zresztą także zamienniki kilku innych modułów należących do niezwykle popularnej serii ESP32-WROOM-32D/E/UE (tabela 1).
Z diametralnie inną ofertą weszła na rynek firma EMWICON (dawniej JJPLUS). Producent specjalizuje się zwłaszcza w modułach typu combo (Wi-Fi + Bluetooth) przeznaczonych do współpracy z systemami wbudowanymi wyposażonymi w slot M.2 lub PCIexpress. Niektóre modele mogą natomiast komunikować się z hostem za pośrednictwem złącza USB typu A lub złącza 4-pinowego. Większość modułów jest wyposażona w podwójne gniazda U.FL, dzięki którym wspierają one połączenia typu MIMO. Parametry modułów zebrano w tabeli 2, a widok przykładowego produktu pokazuje fotografia 8.
Marka HIGH-FLYING opracowała własną serię zróżnicowanych pod względem formy i parametrów technicznych modułów Wi-Fi o nazwie HF-LPX70. Wszystkie produkty bazują na 160-megahercowym układzie SoC z rdzeniem RISC, wyposażonym w 276 kB pamięci RAM i 2 lub 8 MB pamięci Flash. Układy umożliwiają pracę w trybach STA, AP oraz AP+STA, wspierają aktualizację oprogramowania drogą radiową (OTA) oraz udostępniają bogaty zestaw komend AT obsługiwanych przez UART. Moduły z serii HF-LPX70 mogą także realizować połączenia w standardzie Bluetooth Low Energy 5.0. Przykładowy moduł – HF-LPB170-1 – można zobaczyć na fotografii 9.
Budżetowe moduły IoT do różnych aplikacji
W przypadku automatyki budynkowej, sieci czujników IoT czy też rozproszonych rozwiązań przemysłowych, zastosowanie znajdują moduły umożliwiające uzyskanie dużego zasięgu przy niskim poborze mocy. Do najbardziej rozpowszechnionych standardów komunikacyjnych w tych obszarach aplikacyjnych należy LoRa.
Firma Ebyte Electronic Technology Co. Ltd. opracowała rodzinę kompaktowych i niedrogich modułów LoRa o doskonałych parametrach. Moduł E32-900M30S (fotografia 10) bazuje na układzie Semtech SX1276 i pracuje w paśmie od 850 do 931 MHz.
Dysponuje nadajnikiem o mocy do 30 dBm, a czułość jego toru odbiorczego to –124 dBm. Parametry te pozwalają na komunikację na dystansie dochodzącym nawet do 10 km. Moduł jest zasilany napięciem z zakresu od 3,3 do 5,5 V, a jego wymiary to 38,5×24×3,87 mm. 256-bajtowa pamięć FIFO pozwala ograniczyć pobór prądu urządzenia poprzez rzadsze wybudzanie nadrzędnego procesora. Oprócz standardu LoRa moduł obsługuje także inne modulacje, takie jak FSK, GFSK, MSK, GMSK czy OOK, co pozwala na implementację niestandardowych łączy bezprzewodowych. W ofercie tego samego producenta znalazły się też budżetowe moduły ZigBee oparte na popularnych układach CC2530 marki Texas Instruments. Moduły pracują w paśmie S (2400...2480 MHz), są wyposażone w antenę PCB i zapewniają zasięg dochodzący do 200 m. Maksymalna moc nadawania to 4 dBm, a czułość odbiornika wynosi –96,4 dBm.
Na koniec trzeba wspomnieć o producencie, którego znakomita większość oferty opiera się na modułach ISM. Mowa o dobrze znanej marce Radiocontrolli, która opracowała szerokie portfolio uniwersalnych modułów Sub-1 GHz. Wśród nich znajdują się zarówno moduły 1-kierunkowe (nadajniki i odbiorniki), jak i zintegrowane transceivery. Część z nich to proste układy pracujące z modulacją ASK/OOK, inne zaś bazują na sprawdzonych układach z serii CC1101, CC1310F128 czy CC1352R marki Texas Instruments, co znakomicie ułatwia implementację programową. Moduły doskonale nadają się do aplikacji w zakresie sterowników domowych, automatyki bramowej, prostej telemetrii czy nawet zdalnie sterowanych zabawek elektronicznych.
Jeden z bardziej kompaktowych produktów – superheterodynowy odbiornik RCRX-434 na pasmo 433,92 MHz – można zobaczyć na fotografii 11.
