Partnerstwo bezprzewodowe cz.2. Układy scalone i moduły do transmisji danych w paśmie ISM

Partnerstwo bezprzewodowe cz.2. Układy scalone i moduły do transmisji danych w paśmie ISM
Pobierz PDF Download icon
Kontynuujemy przegląd układów scalonych przeznaczonych do konstrukcji nadajników, odbiorników i transceiverów pracujących w paśmie ISM (434, 868 i 2400 MHz). Jednocześnie rozpoczniemy przegląd modułów grubowarstwowych i podamy krótkie opisy funkcjonalne. Oczywiście można powiedzieć, że te same informacje można znaleźć w katalogach i na stronach internetowych, jednak celem niniejszego cyklu jest pomoc konstruktorowi elektronikowi w wyborze rozwiązania najlepiej dopasowanego do jego potrzeb, a kilka stron zawierających streszczenie informacji to nie to samo, co kilkaset stron katalogu lub tysiące stron internetowych, zawierających niejako przy okazji informacje o różnych innych układach scalonych i modułach.
78 ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 6/2009 WYBÓR KONSTRUKTORA Micrel Pod wspólną marką RadioWire ?rma Mi- crel produkuje układy scalone przeznaczone do budowy tanich połączeń radiowych. Ze- stawienie aktualnej oferty układów RadioWi- re przedstawiono w tab. 8. Typowym transceiverem produkowa- nym przez ?rmę i przeznaczonym do pracy w zakresie częstotliwości 850?950 MHz jest MICRF505. Układ opracowano w taki sposób, aby jego aplikacji towarzyszyło jak najmniej elementów zewnętrznych. Jest to jednocześnie pierwszy z układów scalonych wyprodukowanych po zakupie przez Micrel dobrze znanej na polskim rynku norweskiej Partnerstwo bezprzewodowe (2) Układy scalone i moduły do transmisji danych w paśmie ISM Kontynuujemy przegląd układów scalonych przeznaczonych do konstrukcji nadajników, odbiorników i transceiverów pracujących w paśmie ISM (434, 868 i 2400 MHz). Jednocześnie rozpoczniemy przegląd modułów grubowarstwowych i podamy krótkie opisy funkcjonalne. Oczywiście można powiedzieć, że te same informacje można znaleźć w katalogach i na stronach internetowych, jednak celem niniejszego cyklu jest pomoc konstruktorowi elektronikowi w wyborze rozwiązania najlepiej dopasowanego do jego potrzeb, a kilka stron zawierających streszczenie informacji to nie to samo, co kilkaset stron katalogu lub tysiące stron internetowych, zawierających niejako przy okazji informacje o różnych innych układach scalonych i modułach. ?rmy Blue Chip Communication. Teraz ?rma ta nosi nazwę Micrel Norway. Jak wspomniano wcześniej, transceiver pracuje w paśmie 850?950 MHz. Wspie- ra modulację FSK a maksymalna prędkość przesyłu danych to 200 kb/s. Nastawy ukła- du programowane są przez użytkownika. Transceiver może pracować nie tylko wy- korzystując stałą częstotliwość nośną, ale również w trybie szybkiej zmiany nośnej, co utrudnia podsłuchanie transmisji radiowej. Liczbę elementów zewnętrznych niezbęd- nych do poprawnego funkcjonowania apli- kacji zredukowano do kilku kondensatorów, cewki i rezonatora kwarcowego (rys. 11). Tab. 8. Zestawienie układów ?rmy RadioWire ?rmy Micrel Typ Pasmo [MHz] RX/TX Moc [dBm] Czułość [dBm] Maks. prędkość transmisji [kb/s] Uwagi MICRF505 850?950 Tak/Tak 10 -111 200 MLF32 MICRF505L 850?950 Tak/Tak 10 -111 200 MLF32, modulacja FSK MICRF506 410?450 Tak/Tak 11 -113 200 MLF32, nowość w ofercie MICRF600 902?928 Tak/Tak 9 -111 20 11,5×14,1 mm MICRF405 290?980 Nie/Tak 10 - 200 MLF24, modulacja ASK/FSK, nowość w ofercie Dodatkowe materiały na CD 79ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 6/2009 Układy scalone i moduły do transmisji danych w paśmie ISM Generator wbudowany w strukturę układu przystosowany jest do pracy z tanimi rezo- natorami kwarcowymi o małej dokładności. W strukturę układu ?rma wbudowała układ estymatora błędu częstotliwości i wewnętrz- ny mechanizm dostrajania częstotliwości rezonatora. Stopień wyjściowy nadajnika może do- starczać moc +10 dBm (10 mW). Moc wyj- ściowaustawianajestprzezużytkownika.Od- biornik mimo prostej konstrukcji ma bardzo dobrą czułość, bo aż ?111 dBm (@2,4 kb/s i BER=10-3 ). Tryby pracy nadawanie/odbiór przełączane są automatycznie. Układ powi- nien być zasilany napięciem 2?2,5 V, przy którym maksymalny pobór prądu w trybie nadawania wynosi 28 mA. RFM Firma RFM produkuje szeroką gamę układów przeznaczonych do transmisji ra- diowej nie tylko w paśmie ISM, ale również do sieci GSM i 3G. Przedstawicielem rodziny ?RFIC Radios? na pasmo ISM jest nadajnik TXC100. Jest to ultra miniaturowy nadaj- nik umieszczony w obudowie o wymiarach 3×3 mm, o mocy wyjściowej +10 dBm (10 mW). Układ jest przeznaczony przede wszystkim do zastosowania w obwodach zdalnego sterowania. Aplikacja jest bardzo prosta. Kompletny nadajnik składa się z re- zonatora, anteny oraz elementów dopaso- wujących impedancję anteny do impedancji wyjściowej nadajnika. Częstotliwość nośna jest wybierana za pomocą zewnętrznego rezonatora. Podstawowe parametry pracy układu, takie jak typ modulacji i dewiacja, są de?niowane za pomocą stanów logicznych ustalonych na odpowiednich wyprowadze- niach układu. Nadajniki TXC101 (300?1000 MHz) i TXC102 (400?1000 MHz) to nadajniki jed- noukładowe. Poza anteną i rezonatorem, nie wymagają żadnych dodatkowych kompo- nentów. Mogą pracować w dwóch trybach: pierwszy z nich zapewnia sterowania pracą nadajnika za pomocą mikroprocesora dołą- czonego za pośrednictwem magistrali SPI, drugi umożliwia dołączenie do nadajnika czterech przycisków i bezpośredni odczyt oraz transmisję danych z pamięci EEPROM dołączonej do układu poprzez magistralę SPI. Nadajniki pracują z modulacjami OOK i FSK. Zapewniają maksymalną szybkość transmisji równą 512 kb/s. Wszystkie układy mają możliwość pracy w pasmach: 315, 434, 868 i 915 MHz. Zakres napięć zasilania 2,2? 5,4 V umożliwia ich podłączenie wprost do baterii bez pośrednictwa stabilizatorów LDO. Moc wyjściowa jest programowana do +8 dBm (TXC102) lub +3 dBm (TXC101). Wszystkie układy automatycznie dostrajają się do anteny. Tor transmisyjny nie byłby kompletny bez układu odbiornika. Firma RFM produkuje go pod oznaczeniem RXC101. Układ pracuje w zakresie częstotliwości 300?1000 MHz. Odbiornik może pracować w dwóch trybach: w pierwszym zapewnia sterowanie pracą do- łączonego przez interfejs SPI mikrokontrole- ra, a w drugim steruje pracą układów podłą- czonych do odpowiednich linii I/O odbiorni- ka. Odbiornik RXC101 pracuje z modulacją FSK, która umożliwia mu odbiór danych Rys. 11. Uproszczona aplikacja układu MICRF505 Tab. 9. Zestawienie układów radiowych ?rmy RFM Typ Pasmo [MHz] RX/TX Moc [dBm] Czułość [dBm] Maks. prędkość transmisji [kb/s] Uwagi TXC100 300?450 Nie/Tak +10 - 256 3×3 mm 16-pin TQFN TXC101 300?1000 Nie/Tak +4 - 256 6,4×5 mm 16-pin TSSOP TXC102 400?1000 Nie/Tak +4 - 256 6,4×5 mm 16-pin TSSOP TRC101 300?1000 Tak/Tak +8 -105 256 6,4×5 mm 16-pin TSSOP TRC102 400?1000 Tak/Tak +8 -112 256 6,4×5 mm 16-pin TSSOP TRC103 868?960 Tak/Tak +11 -112 256 5×5 mm 32-pin TQFN TRC104 2401?2527 Tak/Tak 0 -95 1000 4×4 mm 24-pin TQFN RXC101 300?1000 Tak/Nie - -112 256 6,4×5 mm 16-pin TSSOP 80 ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 6/2009 WYBÓR KONSTRUKTORA z prędkością 256 kb/s. Obsłu- guje również modulację OOK, jednak w ograniczonym zakresie. Układ pracuje w pasmach 315, 434, 868 i 915 MHz. Przy stopie błę- dów BER=10-3 oferuje czułość ?112 dBm. W strukturze układu zintegrowano genera- tor PLL, tor pośredniej częstotliwości oraz programowane ?ltry pasmowe. Wzmacniacz wejściowy ma programowane wzmocnienie, dzięki czemu można regulować czułość od- biornika. Transmisja danych nadzorowana jest sprzętowo przez układy kontrolujące jej poprawność. Dla jej zabezpieczenia układ wyposażony jest w bufor FIFO. Dzięki sprzę- towemu nadzorowi transmisji układ może wybudzać się ze stanu uśpienia i generować przerwanie w sytuacji, gdy zostanie odebra- ny specy?czny ciąg bitów. Ofertę ?rmy uzupełniają transceive- ry TRC101 (300?1000 MHz) i 102 (400? 1000 MHz). Układy te są funkcjonalnym odpowiednikiem połączonych w jednej obu- dowie: nadajnika TXC101/102 i odbiornika RXC101. Transceiver może pracować wy- łącznie w trybie ?mikroprocesorowym?, kon- trolowanym za pomocą magistrali SPI. Brak jest w nim trybu prostego umożliwiającego samodzielną pracę bez udziału zewnętrznego sterownika. Nie sposób też nie wspomnieć o układach radiowych VirtualWire z oferty RFM. Są to kompletne, grubowarstwowe układy radiowe w miniaturowych (10,2×7,06×2,03 mm) obudowach metalo- wych. Podobnie jak po- przednio, są to układy nadaj- ników, odbiorników i transce- iverów, umożliwiających transfer danych z prędkościami aż do 1 Mb/s. Układy mają unikatowy sposób obróbki od- bieranego sygnału. Dwa wzmacniacze w.cz. połączone linią opóźniającą przełączane są sekwencyjnie tak, że działa tylko jeden ze wzmacniaczy. Eliminuje to niestabilność wzmacniacza o dużym wzmocnieniu oraz ogranicza pobór prądu przez układ. Mając wpływ na częstotliwość przełączania i czas pracy wzmacniacza, możemy eliminować w torze odbiorczym impulsy zakłócają- ce o szerokości większej od zde?niowanej. Wzmacniacz spełnia więc także rolę ?ltru. Zastosowana technika odbioru umożliwia uzyskanie bardzo dobrej odporności na zakłó- cenia przy zachowaniu stopy BER. Wartość ta, decydująca o poprawności transmisji, jest co najmniej o rząd lepsza niż osiągana w trady- cyjnych odbiornikach superheterodynowych lub superreakcyjnych. Uzupełnieniem serii układów są modu- ły o wymiarach 17,8×17,8 mm, zawierające układ nadawczo-odbiorczy oraz niezbędne elementy bierne. Każdy z odbiorników należących do ro- dziny VirtualWire jest wyposażony w wyso- kiej jakości wejściowy ?ltr SAW. Dzięki jego unikatowej konstrukcji, nie trzeba transmi- tować preambuły będącej ciągiem impulsów zerojedynkowych o wypełnieniu 50/50 nie- zbędnych do inicjalizacji i ustawienia prawi- dłowych warunków pracy części odbiorczej. Odbiorniki ASH wyróżniają się dużą szybko- ścią transmisji danych (do 115,2 kb/s). Częstotliwość pracy scalonych nadajni- ków z rodziny VirtualWire stabilizowana jest rezonatorem SAW. Maksymalna moc wyjścio- wa jest równa 4 dBm (2,5 mW). Nadajnik jest wyposażony w wyjściowy ?ltr SAW eliminu- jący częstotliwości harmoniczne i inne niepo- żądane składowe widma. Aktualnie dostępne nadajniki zapewniają szybkość transmisji do 115,2 kb/s. Dla aplikacji wymagających łączności dwukierunkowej ?rma oferuje transceivery. Połączono w nich cechy funkcjonalne, za- chowując parametry, oddzielnych modułów: nadajnika i odbiornika. Są one montowane w takich samych obudowach jak nadajnik lub odbiornik. Jednocześnie transceivery zapewniają identyczne parametry transmisji przy krótkim czasie przełączania nadawanie/ odbiór oraz charakteryzują się niewielkim poborem prądu. Telecontrolli RR/RT Gama produktów obejmuje nadajniki (RT) i odbiorniki (RR) oraz transceivery (RX). Moduły mają konstrukcję grubowarstwową, hybrydową i przeznaczone są do wluto- wania w płytkę drukowaną. Żądaną czę- stotliwość nośną z zakresu 200?450 MHz (odbiorniki z super regeneracją sygnału) lub 860?900 MHz (odbiorniki superhetero- dynowe) podaje się przy zamówieniu. Mo- duły pracujące z użyciem pasm 433 MHz i 866 MHz dostępne są z magazynu. Typowo, moduły odbiorników mają czułość lepszą od ?100 dBm przy impedancji anteny równej 50 V. Napięcie zasilania odbiorników to ty- powo 5 V, jednak ?rma oferuje również inne odbiorniki, zasilane napięciem 3 V. Napięcie zasilania nadajników mieści się w zakresie 2?14 V. Moc promieniowana, to zależnie od typu, 4?12 dBm (2,5?16 mW) przy impe- dancji anteny 50 V. Proste odbiorniki superreakcyjne umoż- liwiają uzyskanie stosunkowo niedużego zasięgu, rzędu kilkudziesięciu metrów. Za- stosowanie bardziej skomplikowanych od- biorników superheterodynowych umożliwia uzyskanie zasięgu rzędu kilkuset metrów. FirmaTelecontrollidostrajaczęstotliwość nośną w procesie produkcji, odpowiednio kształtując za pomocą lasera ścieżki obwo- dów rezonansowych na płytce drukowanej. Konstruktor stosujący te moduły powinien mieć świadomość, że nadajnik i odbiornik tworzą parę, i powinny zostać kupione jako dostrojone na tę samą częstotliwość nośną. Wszystkie moduły Telecontrolli spełniają eu- ropejskie zalecenia ETSI 300-220. Tab. 10. Skrócone zestawienie układów grubowarstwowych VirtualWire produkcji RFM Częstotliwość Odbiornik Nadajnik Transceiver 303,825 MHz RX5003 TX5003 TR3003 315,000 MHz RX5001 RX5501 TX5001 TR3001 403,500 MHz TR3005 418,000 MHz RX5002 TX5002 TR3002 433,920 MHz RX5000 RX5500 RX5500H TX5000 TR3000 TR3100 (0,5 Mb/s) 868,350 MHz RX6001 RX6501 RX6501-1 TX6001 TR1001 914,000 MHz RX6004 TX6004 TR1004 916,500 MHz RX6000 TX6000 TR1000 TR1100 (1 Mb/s) 917,250 MHz TR1003 dów BER=10 oferuje czułość ?112 dBm. w miniaturowych (10,2×7,06×2,03 mm) obudowach metalo- wych. Podobnie jak po- przednio, są to układy nadaj- ników, odbiorników i transce- iverów, umożliwiających transfer z prędkością 256 kb/s. Obsłu- guje również modulację OOK, jednak w ograniczonym zakresie. Układ pracuje w pasmach 315, 434, 868 i 915 MHz. Przy stopie błę- dów BER=10-3 oferuje czułość ?112 dBm. w miniaturowych (10,2×7,06×2,03 mm) obudowach metalo- wych. Podobnie jak po- przednio, są to układy nadaj- ników, odbiorników i transce- iverów, umożliwiających transfer 81ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 6/2009 Układy scalone i moduły do transmisji danych w paśmie ISM Tab. 11. Wybrane moduły RF z oferty ?rmy Telit TinyOne Moc [mW] Czułość [dBm] Zasięg [m] Przepływność kanału radiowego (BER<10-3 ) [kb/s] Uwagi Lite 433 MHz 10 ?105 1000 9,6/38,4/100 Moduł RF, antena zewn. Lite 868 MHz 10 ?105 500 9,6/38,4 Moduł RF, antena wbudowana Plus 868 MHz 5/10/25 ?105 1500 4,8?38,4 Moduł RF, antena zewn. Plus 868 MHz 500 ?105 4000 4,8?38,4 Moduł RF, antena zewn. Plus 915 MHz 25 ?100 1500 38,4 Moduł RF, antena zewn. Pro 915 MHz 500 ?100 4000 38,4 Moduł RF, antena zewn. PowerOne 868 MHz 25?500 ?115 16000 4,8/9,6 Moduł RF, antena zewn., tylko stos S-One Rys. 12. Schemat blokowy i aplikacja odbiornika superreakcyjnego RR3 ?rmy Telecontrolli Rys. 13. Schemat ideowy i aplikacja nadajnika RT4 ?rmy Telecontrolli Na rys. 12 przedstawiono przykładowy schemat blokowy i aplikację modułu odbior- nika RR3, a na rys. 13 schemat ideowy i apli- kację nadajnika RR4. Telit Współcześnie OneRF jest marką wyro- bów znanej, francuskiej ?rmy Telit. Układy z tej serii to w zasadzie moduły radiomo- demów przeznaczonych do pracy z wyko- rzystaniem różnych standardów transmisji. Przykładem takiego ciekawego, niedrogiego modułu jest TinyOne Lite 433 MHz. Moduł bazuje na koncepcji całej linii TinyOne. Z założenia ma on umożliwić bu- dowę prostego linku radiowego dla aplikacji zdalnego odczytu przyrządów pomiarowych, monitoringu temperatury w pomieszcze- niach itp. Konstruktorzy zredukowali do mi- nimum pobór mocy, więc moduł doskonale nadaje się do zastosowania w urządzeniach zasilanych z baterii. TinyOne jest znacznie bardziej zaawan- sowanym modułem, niż opisywane wcze- śniej wyroby ?rmy Telecontrolli. Jest on wy- posażony w mikrokontroler współpracujący z torem radiowym. Dzięki odpowiedniemu oprogramowaniu, moduł TinyOne Lite może pracować jako radiomodem realizujący ko- mendy Hayes-a, w kon?guracji Klient/Ser- wer, jak również w systemach rozsiewczych i z adresowaniem. Obsługiwany jest także tryb pracy z potwierdzeniem odbioru da- nych, tryb transparentny (moduł zachowuje się jak kabel połączeniowy z ograniczeniem pasma). Sterowanie przebiegiem transmisji umożliwiają sygnały RTS i CTS funkcjo- nujące, tak jak w standardowym modemie. Zaimplementowany stos umożliwia również budowę sieci typu krata. Moduł TinyOne Lite nie może pracować jako repeater. Pro- Fot. 14. Moduł TinyOne Lite z oferty ?rmy Telit 82 ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 6/2009 WYBÓR KONSTRUKTORA wadzenie nieregularnych, asynchronicznych sesji transmisji danych ułatwia zastosowany w modułach mechanizm nasłuchu przed rozpoczęciem transmisji (listen before talk), znacznie podnoszący skuteczność transferu danych. Mechanizm ten zapobiega jedno- czesnemu rozpoczęciu transmisji przez kilka nadajników. Moduł ma asynchroniczny interfejs (RS232) akceptujący sygnały o poziomach TTL. Maksymalna przepływność interfejsu to 115,2 kb/s, natomiast kanału radiowego: 9,6 kb/s; 38,4 kb/s; 100 kb/s. Zakres często- tliwości pracy (ustawiany programowo) to 433,50?434,70 MHz. Moduł wykorzystuje modulację GFSK. Maksymalna moc pro- mieniowana jest równa 10 mW, natomiast czułość jest lepsza od ?105 dBm (przy prze- pustowości kanału radiowego 38,4 kb/s, sto- pie błędów BER<10-3 i impedancji anteny 50 V). Pozwala to na uzyskanie zasięgu oko- ło 1000 m. Kon?guracja i sterowanie pracą modemu wykonywane są za pośrednictwem komend w standardzie Hayes-a. Zwieńczeniem konstrukcji jest solidna, metalowa obudowa, która uodparnia moduł na wpływ zewnętrznych pól elektromagne- tycznych i stabilizuje warunki pracy. Firma Telit, w ramach serii TinyOne, produkuje wiele interesujących modułów radiowych. Ich skrócony wykaz zawiera tab. 10. Hope Microelectronics RFM01 jest tanim modułem odbiornika pracującym z wykorzystaniem pasma ISM. Wyposażony jest w oscylator PLL strojony podczas produkcji, tak że użytkownik ma możliwość zakupu modułu przeznaczonego do pracy w określonym paśmie częstotliwo- ści. Odbiornik przystosowany jest do mo- dulacji FSK i w tym zakresie jest on zgodny z zaleceniami FCC i ETSI. Producent wypo- sażył go w interfejs SPI, co ułatwia połącze- nie z większością nowoczesnych mikrokon- trolerów. W takich zastosowaniach niewąt- pliwym atutem jest szeroki zakres napięć zasilania: moduł pracuje poprawnie zasilany napięciem 2,2 V, a jego wartość maksymalna Rys. 15. Typowe aplikacje modułów RFM01 i 02 ?rmy Hope Microelectronics z mikrokontrolerem AVR Rys. 16. Typowa aplikacja modułu transceiver-a RFM12B ?rmy Hope Microelectronics z mikrokontrolerem AVR 83ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 6/2009 Układy scalone i moduły do transmisji danych w paśmie ISM Tab. 12. Parametry modułów z oferty Radiocrafts Typ modułu Pasmo [MHz] Liczba kan. Moc [mW] Czułość [dBm] Przepływność kanału radiowego [kb/s] Uwagi RC1040 433 5 8 ?95 19,2 12,7×25,4×3,5 mm; prot. RC232 RC1081 868 17 2 ?106 19,2 j.w. RC1090 915 (USA) 9 0,8 ?95 19,2 j.w. RC1210 419 (Chiny) 30 6,3 ?112 4,8 jak RC1040 + dopuszcz. w Chinach RC1230 426 (Japonia) 71 6,3 ?115 2,4 jak RC1040 + zgodny z ARIB STD-T67 RC1240 433 69 6,3 ?115 4,8 jak RC1040 RC1244 433 85 6,3 ?115 4,8 CE + szwedzkie PTSFS 2004:8 RC1250 424/477 (Korea) 80 6,3 ?117 2,4 jak RC1040 + dopuszcz. w Korei RC1280 868 80 2 ?110 4,8 jak RC1040 RC1280HP 868 5 lub 80 500 ?108 4,8 19,5×60,5×6,0 mm; Prot. RC232 RC1290 915 (USA) 51 1,6 ?110 4,81?19,2 jak RC1040 RC2000 2400 83 0,5 ?101 10?1000 j.w. RC2100 2400 83 1 ?94 250 j.w. RC1140-RC232 433 17 9 ?110 1,2?100 j.w. RC1180-RC232 868 16 8 ?110 1,2?100 j.w. RC1190-RC232 915 (USA) 50 0,8 ?110 1,2?100 j.w. Rys. 17. Podstawowa aplikacja modułu RC1040 ?rmy Radiocrafts niku (RFM02) można ustawiać w zakresie od 30 do 210 kHz, natomiast szerokość pasma w odbiorniku od 67 do 400 kHz. Oba moduły mają możliwość programowania częstotliwo- ści generatora PLL z krokiem 2,5 kHz. Antena podłączana jest z zewnątrz. Za- równo moduł nadajnika jak i odbiornika au- tomatycznie dopasowują swoje wejście do anteny. Wszelkie komendy programujące na- stawy przesyłane są poprzez interfejs SPI. Moduły nie mają zaprogramowanego żadnego protokołu komunikacyjnego i pod tym względem podobne są do opisywanych wcześniej modułów Telecontrolli, jednak w odróżnieniu od nich, użytkownik ma moż- liwość wyboru kanału transmisji i innych parametrów roboczych. Oba moduły wyposażone są w funkcje detekcji i sygnalizacji zbyt niskiego napięcia baterii. Moduł odbiornika ma również ana- logowy i cyfrowy wskaźnik mocy sygnału (ARSSI/DRSSI). Ciekawostką jest fakt, że w trybie czuwania pobór prądu zasilania za- równo przez nadajnik, jak i przez odbiornik, jest równy zaledwie 0,3 mA! Jak wspomniano wcześniej, para modu- łów tworzy jednokierunkowy tor transmisji danych. Jeśli konieczne jest dwukierunko- we przesyłanie danych, to należy zastoso- wać moduł transciver-a RFM12B lub jego ?większego brata? RFM12BP, który ma moc wyjściową aż 500 mW, co przy czułości wej- ściowej odbiornika ?116 dBm, pozwala na uzyskanie zasięgu 4000 m. Na rys. 15 przedstawiono typową apli- kację modułów RFM01 i 02, a na rys. 16 ? RFM12B. Radiocrafts Firma Radiocrafts podaje w swoich ma- teriałach reklamowych, że jej moduły są jednymi z najmniejszych na świecie, pro- dukowanych seryjnie, z zaimplementowa- nym protokołem komunikacyjnym. Mieści się on w prostopadłościanie o wymiarach 25,4×12,7×3,5 mm. Moduł jest kompletnym rozwiązaniem i nie wymaga do pracy żad- nych dodatkowych elementów, za wyjątkiem prostej anteny i zasilania z zakresu 2,8? 5,5 V. Moduły przeznaczone są do montażu SMD i mogą być dostarczane na taśmie, co umożliwia ich montaż automatyczny. Asynchroniczny interfejs modułu RC1040 do transmisji używa dwóch prze- wodów: RXD i TXD. Może być dołączony wprost do mikrokontrolera, lub za pośred- to 5,4 V. Szeroki zakres napięć zasilających bez wątpienia docenią także ci, którzy budu- ją urządzania zasilane z baterii. Moduł RFM01 przystosowany jest do współpracy z modułem nadajnika RFM02. Para tych urządzeń tworzy tani link radiowy z interfejsem SPI. Dane przesyłane są jedno- kierunkowo z prędkością do 115 kb/s na od- ległość do 300 m. Producent podaje, że jeśli do modułu zostanie dodany zewnętrzny ?ltr RC, to prędkość transmisji można zwiększyć aż do 256 kb/s. Dodatkowo, producent zaim- plementował funkcję kontroli jakości odbie- ranych danych (DQD). W związku z tym, że w dokumentacji modułu brak jest szczegóło- wych informacji na ten temat, można jedy- nie domniemywać, że działa ona na zasadzie kontroli stopy błędów (BER). Odbiornik nie wymaga zastosowania ze- wnętrznego demodulatora. Na jego wyjściu otrzymuje się sygnał w formacie odpowied- nim dla wejścia SPI mikrokontrolera. Dla poprawienia bezpieczeństwa transmisji od- biornik wyposażono w bufor o pojemności 16 bitów. Oba moduły (nadajnik i odbiornik) mają programowane parametry. Dewiację w nadaj- 84 ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 6/2009 WYBÓR KONSTRUKTORA nictwem układów driver-ów do urządzeń ze- wnętrznych. Zakres tolerancji dobrano tak, że akceptowane są napięcia zarówno o pozio- mach TTL, jak i układów CMOS zasilanych napięciem 3,3 V. Protokół komunikacyjny wspiera RS232, RS422, RS485. Opcjonalnie możliwa jest sprzętowa kontrola przepływu za pomocą sygnałów RTS/CTS. Komendy kon?guracyjne przesyłane są przez system nadrzędny za pomocą interfej- su szeregowego, po wymuszeniu stanu wy- sokiego na doprowadzeniu Con?g. Nastawy zapisywane są w pamięci nieulotnej. Użyt- kownik ma możliwość wyboru: ? częstotliwości kanału radiowego, ? mocy wyjściowej nadajnika, ? adresu modułu przeznaczenia, ? sposobu kontroli przepływu i wielkości pakietu danych. Moduł ma zaimplementowany protokół komunikacyjny RC232. Jest to autorskie roz- wiązanie ?rmy Radiocraft. Umożliwia ono w prosty sposób realizację transmisji danych w trybach punkt-punkt, punkt-wiele punk- tów, peer-to-peer, jak również komunikację w trybie rozsiewczym (broadcasting). Każde- mu z modułów można przypisać 16-bitowy adres. Dla bezpieczeństwa komunikacji, każ- dy z modułów ma całkiem spory bufor, bo mieszczący aż 128 bajtów. Dane wysyłane są po spełnieniu jednego z warunków transmi- sji, a moduł sam oblicza odpowiednią sumę kontrolną i dodaje preambułę. Identycznie przy odbiorze ? do użytkownika przesyłane są tylko te dane, co do których nie ma wąt- pliwości, że są poprawne. Moduł wysyła pakiet danych po spełnie- niu jednego z następujących warunków: gdy liczba bajtów osiągnęła maksymalny rozmiar pakietu, gdy urządzenie nadrzędne przesłało znak końca pakietu, gdy przekroczony został czas przetrzymywania danych w buforze (ti- meout limit), a moduł nie otrzymał żadnych innych poleceń. Zarówno wielkość pakietu, jaki czastimeout,ustawianesąprzezużytkow- nika. Dane przesyłane są bez zmiany formatu. Parametry transmisji UART to 19200,n,8,1. Maksymalny rozmiar bufora nadawczo-od- biorczego jest równy 128 bajtów. RC1040 pracuje z częstotliwością nośną 433 MHz. Do transmisji można wykorzystać jeden z 5 kanałów. Przepływność kanału ra- diowego to 19,2 kb/s. Moc promieniowana to maksymalnie 9 dBm (8 mW), a czułość wej- ściowa to ?95 dBm, przy zastosowaniu ante- ny o impedancji 50 V. Producent deklaruje, że w terenie otwartym, przy widoczności pomiędzy modułami i odpowiednich ante- nach, transmisja może być przeprowadzana na odległość do 500 m. Rodzina RC10 obejmuje trzy moduły o podobnych parametrach, każdy przezna- czony do pracy na innym paśmie. I tak opisy- wany moduł RC1040 pracuje na częstotliwo- ści 433 MHz (5 kanałów), RC1081 ? 868 MHz (8 kanałów), RC1090 ? 915 MHz (9 kanałów). Zestawienie podstawowych parametrów mo- dułów oferowanych przez Radiocrafts zawie- ra tab. 11. Schemat podstawowej aplikacji modułu przedstawiono na rys. 11. Podsumowanie Podane w części 1 i 2 artykułu opisy, mimo iż nie wyczerpują wszystkich aspek- tów technicznych, to pozwolą zorientować się co do możliwości poszczególnych modu- łów i układów. Z praktyki konstruktorskiej mogę powiedzieć, że budowa własnego mo- dułu nadajnika, odbiornika czy transceivera rzadko się opłaca, a tym mniej, im więcej funkcji sieciowych ma być zaimplemento- wanych w module. Stosowanie fabrycznych, gotowych rozwiązań ma duży sens praktycz- ny i pozwala zaoszczędzić mnóstwo czasu. Pytanie ?własny czy kupiony?? warto sobie zadać tylko przy produkcji masowej. Wów- czas to różnica w cenie może zrekompenso- wać nakłady poniesione na opracowanie mo- dułu transmisji. Przy rozwiązaniach jednost- kowych lub produkcji małoseryjnej, szkoda po prostu czasu. Aplikacja i tak przysporzy konstruktorowi wystarczająco dużo proble- mów do rozwiązania. Jacek Bogusz, EP jacek.bogusz@ep.com.pl
Artykuł ukazał się w
Czerwiec 2009
DO POBRANIA
Pobierz PDF Download icon
Elektronika Praktyczna Plus lipiec - grudzień 2012

Elektronika Praktyczna Plus

Monograficzne wydania specjalne

Elektronik czerwiec 2020

Elektronik

Magazyn elektroniki profesjonalnej

Raspberry Pi 2015

Raspberry Pi

Wykorzystaj wszystkie możliwości wyjątkowego minikomputera

Świat Radio lipiec 2020

Świat Radio

Magazyn użytkowników eteru

APA - Automatyka Podzespoły Aplikacje czerwiec 2020

APA - Automatyka Podzespoły Aplikacje

Technika i rynek systemów automatyki

Elektronika Praktyczna czerwiec 2020

Elektronika Praktyczna

Międzynarodowy magazyn elektroników konstruktorów

Praktyczny Kurs Elektroniki 2018

Praktyczny Kurs Elektroniki

24 pasjonujące projekty elektroniczne

Elektronika dla Wszystkich czerwiec 2020

Elektronika dla Wszystkich

Interesująca elektronika dla pasjonatów