Funkprotokoll für massive IoT
Mioty-fähige Produkte im Überblick
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Endgeräte für Anwendungen
Funksensoren zählen zu den klassischen Endgeräten in einem LPWAN. Mit Climavi bietet das Unternehmen Agvolution eine Reihe von energieautarken Umweltsensoren für die Land- und Forstwirtschaft sowie den Gartenbau an. Sie werden von der Sonne mit Energie versorgt und senden alle 15 min Messwerte – zur Feuchtigkeit und Temperatur des Bodens, Luftfeuchtigkeit und -temperatur, Windgeschwindigkeit und -richtung, Niederschlag, UV- und Sonnenstrahlung sowie zur Konzentration von Gasen wie CO2.
Für den stationären und mobilen Einsatz bis 120 km/h bietet Behr Tech den MYTHINGS Smart Sensor an (Bild 12). Er kann Beschleunigung, Temperatur, Feuchtigkeit und Druck messen sowie GPS-Daten empfangen. Zur Stromversorgung ist ein Akku eingebaut, der über eine USB-Buchse geladen wird. Nicht benötigte Sensoren lassen sich deaktivieren, um Energie zu sparen. Über eine serielle Schnittstelle kann der MYTHINGS Smart Sensor mit anderen Geräten verbunden werden, um deren Daten als Nutzdaten zur Mioty-Basisstation zu übertragen.
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Mioty-Endgeräte
Der Multisensor MS2 von Comtac (html" title="https://www.elektroniknet.de/embedded/mioty-faehige-produkte-im-ueberblick.184301/bild-781323.2.html">Bild 13) kann Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Magnetfelder, Helligkeit und die Beschleunigung messen. Zusätzlich verfügt der Multisensor über ein Mikrofon zur Lärmmessung, einen GPS-Empfänger zur Positionsbestimmung und über digitale Eingänge. Er wird über Batterien oder von einem externen 24-V-Netzteil versorgt und wird per USB-Anschluss konfiguriert.
Um in Räumen die Temperatur und die Luftfeuchtigkeit zu messen, eignet sich der Sensor MUNIA-M von Weptech Elektronik (Bild 14). Er ist mit zwei AA-Primärzellen bestückt, deren Kapazität für zehn Jahre Betrieb ausreicht. Für den Einsatz im Außenbereich bietet Weptech Elektronik den Sensor ROBIN-M (Bild 15) an, der ebenfalls Temperatur und Luftfeuchtigkeit erfasst, jedoch in einem erweiterten Messbereich. Er ist in einem für Außenbereiche geeigneten Gehäuse eingebaut und wird von einer Lithium-Primärzelle mit Energie versorgt, deren Kapazität für zehn Betriebsjahre ausgelegt ist.
Funkknoten mit Eingängen
Zwei digitale Eingänge – 0/24 V sowie S0-Pulse – oder zwei analoge Eingänge – 10 V, 20 mA sowie PT1000 – abfragen können die Knoten DI-2 oder AI-2 von Comtac (html" title="https://www.elektroniknet.de/embedded/mioty-faehige-produkte-im-ueberblick.184301/bild-781323.5.html">Bild 16). Sie sind in einem IP65-Gehäuse eingebaut, benötigen 24 V (DC) für den Betrieb und können auch auf DIN-Schienen montiert werden. Konfiguriert werden die Knoten per USB-Schnittstelle. Beide Knoten können die am Eingang detektierten Signalwerte übertragen, sie können aber auch den Mittelwert, die Minima und Maxima berechnen.
Brücken in die Automatisierung
Eine Bridge zu Modbus hat Comtac im Angebot. Sie arbeitet nur als Mioty-Sender (unidirektional) und kann als Modbus RTU-Master (Remote Terminal Unit) bis zu 16 Registerwerte von Modbus-Slaves abfragen, die über RS485 angeschlossen sind. Die Mioty-Modbus-Bridge benötigt 24 V (DC) für den Betrieb, verfügt über ein IP65-Gehäuse, das auf DIN-Schienen montiert werden kann, und lässt sich per USB-Schnittstelle konfigurieren.
Endgeräte für Forschung und Entwicklung
Für den Einsatz im Transport- und Baugewerbe hat Diehl den Mioty Tracking Beacon entwickelt (html" title="https://www.elektroniknet.de/embedded/mioty-faehige-produkte-im-ueberblick.184301/bild-781323.6.html">Bild 17). Er erfasst die Temperatur und die Beschleunigung mit seinen Sensoren und bestimmt seine Position über den Signal-Rauschabstand (SNR). Mit seiner Batterie ist der Sensor für zehn Jahre Betrieb ausgelegt.
Für den Einsatz in der Umgebung von Schaltstationen in elektrischen Verteilnetzen hat Friendcom einen batteriebetriebenen universellen Sensorknoten mit Mikrocontroller entwickelt (Bild 18). Er ist in einem Industriegehäuse verbaut und lässt sich mit vielen Sensoren bestücken, z.B. zum Detektieren von SF6 und zur Zugangskontrolle.
Software für Mioty-Netzwerke und -Knoten
Für Basisstationen bietet nur das Fraunhofer Institut für Integrierte Schaltungen (IIS) eine Referenzsoftware (Bild 19) und Unterstützung bei der Implementierung an. Die Software MYTHINGS Central von Behr Tech (Bild 20) kann das Netzwerk und die Knoten verwalten. Das Programm ist plattformunabhängig und verfügt über eine Cloud-Integration, z.B. für Azure und AWS. Es erlaubt die Funktionen über Plug-ins zu erweitern.
Software für Mioty-Funknetzwerke
Für die Verwaltung der im Mioty-Netzwerk verbundenen Knoten und Gateways bietet Comtac eine Integration in das Programm Enerchart an. Mit Diehl Backend (Bild 21) bietet Diehl ein Programm zur Verarbeitung und Darstellung der Sensordaten an. Es lässt sich mit dem eigenen Mioty-Gateway einsetzen, kann aber auch mit anderen Gateways arbeiten.
Unterstützung für Entwickler
Für die Entwicklung eigener Mioty-Knoten können Entwickler mit dem Fraunhofer Institut für Integrierte Schaltungen (IIS) zusammenarbeiten, auch um Machbarkeitsstudien und Prototypen schnell zu realisieren. Stackforce bietet mit seinem Mioty-Protokollstapel [3] (Bild 22) auch Unterstützung bei der Implementierung an. Er wird als Firmware und Bibliothek angeboten, mit API (Application Programming Interface) und HAL (Hardware Abstraction Layer).
Literatur
[1] Sikora, Dr. A.: Funkprotokoll für Massive IoT – Standard für skalierbare Netzwerke. elektronik.de, 17. September 2020, www.elektroniknet.de/kommunikation/wireless/standard-fuer-skalierbare-netzwerke.178949.html.
[2] Bernhard, J.; Dünkler, R.; Kneißl J. und Otte, L.: Funknetzwerke – Mioty – die Revolution des IoT. elektronik.de, 18. April 2019, www.elektroniknet.de/kommunikation/wireless/mioty-die-revolution-des-iot.164612.html.
[3] Weber, P.: Funksensornetzwerke – Rezept für Mioty-fähige Sensoren. elektronik.de, 23. März 2020, www.elektroniknet.de/embedded/software/rezept-fuer-mioty-faehige-sensoren.184502.html.
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