Mit dem neuen EBVchip Maia Schneller Einstieg in den Smart-Metering-Markt

 Maia ermöglicht einen schnellen Einstieg in den Smart Metering Markt
Maia ermöglicht einen schnellen Einstieg in den Smart Metering Markt

Mit dem EBVchip »Maia« ist EBV wieder ein Coup gelungen: Maia ist im eigentlichen Sinne des Wortes kein Chip, sondern ein Sub-GHz RF-Modul für intelligente Zähler, die mit Wireless M-BUS und OMS arbeiten. Die Neuentwicklung aus der EBVchip-Schmiede ist das Resultat einer Zusammenarbeit zwischen EBV, Weptech und STMicroelectronics.

»Mit unserem zweiten Device für den Smart-Metering-Markt im Rahmen des EBVchips-Programmes adressieren wir den wachsenden Bedarf für solche Module in Anwendungen für das Smart Home«, unterstreicht Dr. Eckart Voskamp, Director EBVchips Program von EBV Elektronik. Maia adressiert konkret unterschiedliche Metering-Applikationen, darunter Automatic Meter Reading (AMR), Advanced Metering Infrastructure (AMI), Gas- und Wasserzähler sowie Heizungsmesser und Konzentratoren. Nur 13,4 x 14,5 mm groß ist Maia und zur SMT-Montage geeignet. Herzstück ist der 32-Bit-STM32L0-Ultra-Low-Power-Mikrocontroller mit Cortex M0, ein Low-Power-SPIRIT1-Sub-GHz-Transceiver und die BALF-SPI-01D3-Balun-Schaltung, ebenfalls von ST Microelectronics. Maia enthält einen Wireless M-Bus und OMS-Layer nach OMS-3.x- und OMS-4.x-Spezifikationen (OMS: Open Metering System). Das Board kommt bereits vorzertifiziert nach CE und R&TTE. 

Es bietet damit eine schnelle und leichte Integration einer OMS-Schnittstelle in Meter- oder Smart-Meter-Gateways. Der OMS-Standard nimmt in der Verbreitung nach Auskunft von Voskamp immer weiter zu. Das Modul läuft auf 868 MHz und ist für den europäischen Markt gedacht. »Der Chip-Satz selbst kann aber auch im Sub-GHz-Bereich verwendet werden, so dass wir auch weltweite Märkte adressieren können«, erklärt Voskamp. Das Besondere an Maia: Das Modul ist bereits konfiguriert, es ist also schon mit den Basis-Funktionen vorprogrammiert. Was der Kunde länderspezifisch und für seine Applikation benötigt, kann er sich aus einer umfangreichen Bibliothek hinzufügen, die EBV mit zur Verfügung stellt. »Der Kunde bekommt also eine Lösung verkauft und muss nicht anfangen, Software zu entwickeln. Natürlich hat er die Freiheit, das anzupassen, was er möchte«, so Voskamp. »Viele Kunden, vor allem wenn sie über keine große Entwicklungsabteilung verfügen, kaufen hier gerne eine Komplettlösung.«

Die Software-Stacks sowohl für den Wireless M-Bus als auch für den OMS-Layer kommen von Weptech, einem deutschen Technologieunternehmen aus Landau. Weptech ist führend im OMS-Konsortium und hat einen eigenen, sehr kompakten Wireless M-Bus Stack entwickelt. Preislich liegt Maia laut Voskamp bei unter 10 Euro inklusive Software, wobei der Preis letztlich vom Volumen abhängt. Seit Ende Mai gibt es die ersten Prototypen. Inzwischen sind auch Muster verfügbar, und im September soll die Serie anlaufen. »Im Metering-Bereich haben wir drei kritische Parameter, die wir erfüllen müssen: Power- und Batteriemanagement, Reichweite und Größe des Moduls«, sagt Voskamp. Und betont dabei, dass bei der Hardware-Auswahl ganz besonders auf geringe Stromaufnahme des Controllers geachtet wurde, so dass ein Low-Power Operation Mode möglich ist, um auch batteriebetriebene Applikationen zu unterstützen.

ST überzeugte neben der niedrigen Stromaufnahme außerdem durch die breite Akzeptanz auf Kundenseite und den Familiengedanken. Der eingesetzte Ultra-Low-Power-Prozessor aus der Cortex-M0-Familie kam erst vor einem Jahr auf den Markt und ist ein Standardprodukt. Insofern ist auch die Lebenszeit-Sicherheit unter Obsolescene-Gesichtspunkten für den Kunden gegeben. »Hinzu kommt, dass wir bei diesem Prozessor einen Großteil des Speichers noch frei haben für kundenspezifische Applikationen. Der Kunde braucht also keinen separaten Applikationscontroller. Die GPIO Pins werden herausausgeführt, so dass der Kunde auch zum Beispiel ein externes LCD an den Controller anschließen kann«, ergänzt Karl Lehnhoff, Director Segment Renewable Energies von EBV. Für die Sicherheit sorgt der Encryption Mode 5 & 7, gemäß Wireless M-Bus. Dabei handelt es sich um ein neues Feature, das die OMS-Gruppe neu eingeführt hat. Hier wird es erwartungsgemäß in Zukunft noch weitere Encryption-Modi für weitere Länder geben. Maia unterstützt die Verbindung zu einer externen Antenne, hat aber bewusst keine Antenne onboard. »Wir haben den µ.FL-Konnektor integriert, der Kunde kann also diesen Konnektor verwenden, mit der Kabelverbindung zur Antenne, oder aber das Antennenkabel anlöten«, führt Voskamp aus. »Auch das entstand aus unserem Kundenfeedback, weil der Kunde sein Antennendesign abhängig vom Gehäuse und Board des Endgerätes gerne selber entwickelt, und außerdem lassen sich mit einer Onboard-Antenne oft nicht die geforderten Reichweiten erreichen.«

OMS und Wireless M-Bus
 
Was gab den Ausschlag für die Entwicklung von Maia? »Der Antrieb, Maia zu entwickeln, waren wie immer bei EBVchips die Anfragen von Kunden. Es gibt sicher 868-MHz-Module, aber unser USP (USP: Unique Selling Point) ist die Kombination mit den Software-Stacks«, erklärt Lehnhoff. »Wir haben viele Kunden, die schon seit Jahren Wireless M-Bus einsetzen. Allerdings enthält Wireless M-Bus einen kleinen Wermutstropfen, weil er nicht zu 100 Prozent definiert ist. Das heißt für unsere Kunden, dass sie immer ein Device mit einem Master verifizieren müssen. Wenn sie am Ende ihr Gerät und ihre Software fertiggestellt haben, müssen sie immer eine Master-Liste anfügen«. Das hat in Zentraleuropa zur Gründung der OMS-Standard-Gruppe geführt. Dies wurde übrigens getrieben durch Weptech, EBVs Software-Partner für das Maia-Projekt. »Vom Prinzip her macht der OMS-Layer den Makel des Wireless M-Bus wett, indem er gegen eine zertifizierte Software getestet wird. Das heißt, der Hersteller des Gerätes testete gegen eine Software und gibt an, dass seine Software konform geht mit OMS 4.x für den deutschen Markt und 3.x für Rest-Europa. Der Hersteller des Masters muss analog vorgehen. Insofern ist dann keine Master-Liste mehr erforderlich«, schildert Lehnhoff. Inzwischen ist in der deutschen Regulierung durch das BSI für Wireless M-Bus der OMS als zusätzlicher Layer on Top vorgesehen. »Wenn die Regulierung greift, dann müssen alle Geräte, die mit einem Datenkonzentrator kommunizieren, oberhalb des Wireless-M Bus auch einen OMS-Stack haben«, so Lehnhoff. Falls es Änderungen in der Spezifikation gibt, wird das von EBV bzw. Weptech adaptiert. Der Kunde bekommt also etwaige Änderungen in der Software mitgeliefert.