Strom sparender Wireless-Chip Funken mit 3 mW

Ein neuer Chip für medizinische Funk-Sensornetze läuft mit einer 1,2-V-Knopfzelle und braucht weniger Strom als ZigBee oder Bluetooth LE.

Mit dem »TELRAN TZ1053« stellt Toumaz (Vertrieb: Compotron) einen Chip vor, mit dem sich Kurzstreckenfunkverbindungen für medizinische Sensornetze im ISM-Band (868/915/950/779 MHz) bei extrem niedrigem Stromverbrauch erstellen lassen. Der TZ1053 arbeitet in einem Spannungsbereich von 1,0 V bis 1,8 V bei einer Leistungsaufnahme von weniger als 3 mW im kontinuierlichen Betrieb. Daher lässt sich der TZ1053 mit einer einzelnen handelsüblichen 1,2-V-Knopfzelle betreiben.

Laut Angaben des Herstellers ist die Stromaufnahme des Chips verglichen mit der von ZigBee oder Bluetooth LE um den Faktor vier bis fünf niedriger. Im Empfangsbetrieb nehme das IC lediglich 3,3 mA bei 1 V Betriebsspannung auf, vergleichbare Bluetooth-LE- und ZigBee-Transceiver lägen im Bereich von 15 mA bis 20 mA bei Betriebsspannungen von 2 V oder mehr. Der interne 8051-Prozessor arbeitet mit einem von Toumaz entwickelten Kommunikationsprotokoll namens »Nanopower Sensor Protocol« (NSP). Damit können Entwickler das IC mit einfachen Befehlen über UART oder »over-the-air« programmieren und steuern. Das NSP unterstützt einfache Point-to-Point-Verbindungen sowie Sternnetze und die Kommunikation von Basisstationen untereinander. Es besteht die Möglichkeit, Sensoren direkt über SPI/I2C anzuschließen.

Damit eignet sich der Chip gut für batteriebetriebene Applikationen über kurze Entfernungen, bei denen ein geringer Energieverbrauch im Vordergrund steht, wie beispielsweise drahtlose Sensornetze auf Basis von Telran-Sensorknoten sowie Basisstationen für medizinische Anwendungen und Body-Area-Networks. Im Chip integriert sind sowohl ein skalierbarer Low-Noise- als auch ein Leistungsverstärker. Hierdurch wird die Anzahl der notwendigen externen Bauteile auf ein Minimum reduziert. Darüber hinaus stehen im 5 mm x 5 mm x 0,9 mm großen 32-VQFN-Gehäuse 4 KByte an frei verfügbarem Programmspeicher zur Verfügung, daher kann der Nutzer einfache Programme direkt auf dem internen Prozessor laufen lassen.

Das Übertragungsprotokoll erlaubt Datenraten bis zu 50 kBit/s innerhalb eines Senderadius‘ von 100 m bei Verwendung einer externen Antenne. Mit einer Chipantenne lassen sich Reichweiten von etwa 20 m erreichen. Ein Entwicklungskit ermöglicht eine zügige Evaluierung und stellt zudem eine Entwicklungsplattform für den schnellen Einstieg in die Programmierung dar. Es beinhaltet eine USB-Basisstation, ein Plug-in-HF-Modul und ein Controllerboard inklusive 3-D-Beschleunigungssensor.