Sub-GHz-Transceiver für smart meter
Messwerte störungsfrei übertragen
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Gleichbleibende Sendeleistung
Die Sub-GHz-Funk-Transceiver-ICs können Arbeitspunktänderungen aufgrund von Temperatur- und Spannungsschwankungen der Stromversorgung mit ihrer Verstärkungsregelung korrigieren (Bild 2). Sie können deshalb über den gesamten Temperatur- und Spannungsbereich mit einer konstanten Leistung senden.
Um die Empfangseigenschaften zu optimieren, kann der Empfänger im Transceiver-IC ML7345 zwei Antennen nutzen. Er misst und vergleicht die Empfangssignalstärke von beiden Antennen und kann dann auf die Antenne mit der höchsten Signalstärke schalten (Antennendiversität), um den aktuell besten Übertragungspfad für eine stabile Funkkommunikation mit der Sendestation zu nutzen.
Adressfilter spart Energie
Die Adressfilterfunktion des Transceiver-IC vereinfacht die Datenverarbeitung im angeschlossenen Mikrocontroller (Bild 3) und hilft, Energie zu sparen. Statt alle empfangenen Signale an den Mikrocontroller durchzureichen, damit dieser jedes Datenpaket analysiert, wertet der Transceiver-IC die Adressen der empfangenen Daten aus. Nur wenn im Datenpaket die eigene Adresse detektiert wird, weckt der Transceiver-IC den Mikrocontroller aus dem Schlafmodus und übergibt ihm die empfangene Nachricht zur Weiterverarbeitung. Dadurch verringert sich die Rechenlast für den Prozessorkern und der Mikrocontroller kann für lange Phasen in energiesparendere Betriebszustände wechseln.
Beides reduziert die Stromaufnahme des elektronischen Zählers, sodass die in der Batterie gespeicherte Energie zum Betrieb länger ausreicht oder sogar eine Batterie mit kleinerer Kapazität gewählt werden kann. Die durchschnittliche Stromaufnahme während des Empfangs beträgt beim Transceiver-IC ML7345 nur 8,5 mA (Bild 4).
Adressfilter und Evaluation Board, Bilder 3 bis 5
Evaluation Board für den schnellen Einstieg
Viele elektronische Zähler, die in einem sternförmigen Netzwerk betrieben werden sollen, benötigen zur Vergrößerung der Reichweite eine relativ hohe Sendeleistung, was eine externe Verstärkerschaltung zum Transceiver-IC sowie eine genau angepasste Antenne erfordert.
Um Entwicklern die Arbeit zu vereinfachen, stellt Lapis ein Evaluation Board mit Leistungsverstärker zur Verfügung (Bild 5), mit dem sich die Eigenschaften der Funkübertragung überprüfen und optimieren lassen.
Optimale Ergänzung:Low-Power-Mikrocontroller
Geringe Leistungsaufnahme und hohe Sicherheit sind die Anforderungen an Mikrocontroller für die Kommunikationssteuerung in elektronischen Zählern. Lapis Semiconductor hat dafür eine Baureihe von 16-bit-Mikrocontrollern entwickelt, die wenig Strom aufnehmen und sich für Geräte eignen, die eine hohe Rechenleistung benötigen – einschließlich Batteriebetrieb.
Verglichen mit seinen herkömmlichen 8-bit- und 4-MHz-Mikrocontrollern wurde bei den Mikrocontrollern der Reihe ML620500 die Rechenleistung durch die zweifache Busbreite (16 bit) und die vierfache Taktfrequenz (16 MHz) verbessert. Unverändert blieb hingegen die niedrige Stromaufnahme von 450 nA im Halt-Modus. Generell wechselt der Mikrocontroller von selbst in einen energiesparenden Aus-Modus, um die durchschnittliche Stromaufnahme zu senken, wenn kein Betrieb erforderlich ist (Bild 6). Entwickler haben die Möglichkeit, mehrere Energiesparmodi zu nutzen und zu kombinieren, um die Stromaufnahme des Mikrocontrollers für ihre Anwendung zu minimieren.
Da diese Mikrocontroller mit ihrem 16-bit-RISC-Kern bei niedriger Energieaufnahme eine hohe Rechenleistung bieten, können sie die Verschlüsselungsalgorithmen verarbeiten, die entsprechend den hohen Sicherheitsanforderungen an elektronische Verbrauchszähler eingesetzt werden. Der 16-bit-Befehlssatz umfasst u.a. Transfer- und arithmetische Operationen, wie Vergleichs- und Logikoperationen, Multiplikations- und Divisionsoperationen. Mit der niedrigsten Taktfrequenz von 32,768 kHz liegt die minimale Befehlsausführungszeit bei 30,5 μs. Getaktet mit 16 MHz lässt sich der gleiche Befehl in 62,5 ns ausführen.
In den Mikrocontrollern integriert ist ein Flash-Speicher sowie RAM. Entwickler können zwischen Versionen mit einer Flash-Speicherkapazität von 32 KB bis 64 KB und mit einem RAM von 2 KB bis 6 KB wählen. Um Daten auch bei einem Ausfall der Versorgungsspannung sicher zu speichern, steht dem Entwickler in jeder Version ein weiterer Flash-Speicher mit 2 KB als Datenspeicher zur Verfügung. Unterstützung bei der Fehlersuche bietet eine On-Chip-Debug-Funktion. Für den Betrieb benötigt der Mikrocontroller eine Versorgungsspannung zwischen 1,8 V und 5,5 V. Der Betriebstemperaturbereich von –40 °C bis +85 °C erlaubt den Einsatz der Mikrocontroller in Zählern, die außerhalb von Gebäuden installiert werden.
Der Autor
| Hiroshi Kume |
|---|
| startete seine berufliche Laufbahn 1982 bei OKI Electric Industry Co., Ltd. 2008 kam er zu Lapis Semiconductor, ein Unternehmen der Rohm-Gruppe, und war anfangs verantwortlich für die Entwicklung von Funk-ICs. Neben der Funktechnik zählt auch die leitungsgebundene Kommunikation zu seinem Fachgebiet, z.B. Kabel-Modems, VoIP und ISDN. Aktuell ist er als Senior Manager bei der Rohm Semiconductor GmbH für die Vermarktung der Lapis-Produkte auf dem europäischen Markt zuständig. Kume engagiert sich in Gremien der Wi-SUN Alliance, arbeitet dort als Repräsentant für Rohm an der Standardisierung mit und treibt diese weiter voran. |
webcontact@de.rohmeurope.com
- Messwerte störungsfrei übertragen
- Gleichbleibende Sendeleistung
Lesen Sie mehr zum Thema
Das könnte Sie auch interessieren
Visible Light Communication
Ist Li-Fi eine Alternative zum Funk-WLAN?
M2M-Kommunikation über Mobilfunk
Einfacher Wechsel von 3G auf 4G
Neues Evaluierungskit von Rohm
Sensor-Testumgebung für Arduino und mbed
Rohm Semiconductors electronica-News
Neue Produkte für das Power- und Energie-Management
