Moduły do układów zdalnego sterowania

Ostatnia z grup tematycznych, jaką obejmuje raport Elektronika, dotyczy modułów zapewniających łączność radiową na dystansie kilkunastu metrów, o niewielkiej szybkości transmisji, przeznaczonych do celów zdalnego sterowania prostymi układami automatyki domowej i budynkowej (np. sterowania bramą wjazdową), prostych układów telemetrii, systemów alarmowych i kontroli dostępu w aplikacjach konsumenckich.

W takich zastosowaniach można korzystać z szerokopasmowych modemów radiowych bazujących na Bluetooth Zigbee, jednak w praktyce rozwiązania takie są zbyt zaawansowane i oferują zbyt wielkie możliwości, aby w tak prostych aplikacjach ich użycie było uzasadnione. Przesyłanie danych z termometru zaokiennego lub też otwieranie bramy wymaga przesyłania niewielkich porcji danych, dlatego na rynku dostępne są specjalizowane moduły radiowe wyspecjalizowane do takich zastosowań.

Jakie trendy widoczne są na rynku modemów GSM? Anna Stolarska, Masters Sp. z o.o. Różnorodność zastosowań wymusza modyfikacje istniejących produktów tak, aby dopasować je do oczekiwań klientów. Dlatego na rynku pojawiły się już wszechstronne moduły, łączące funkcje układu precyzyjnej nawigacji satelitarnej, telefonii komórkowej wysokiej jakości oraz pozwalające na niezawodną transmisję danych z dużą szybkością. Takie rozwiązania są nie tylko wygodne dla użytkownika, ale również wymagają mniejszych nakładów projektowych i są tańsze w wykonaniu. W większości są to układy wielozakresowe dostosowane do różnych częstotliwości pracy, wymaganych w urządzeniach i aplikacjach trzeciej generacji transmisji danych. Moduły o miniaturowych wymiarach oraz małym poborze mocy są łatwe do umieszczenia w telefonach komórkowych oraz urządzeniach przenośnych, ponieważ ich zużycie energii nie jest nadmiernie duże. Zintegrowane moduły usług GSM/GPS/GPRS oferowane są zarówno jako kompletne urządzenia w obudowie oraz płytki drukowane zaopatrzone w złącza umożliwiające podłączenie ich w konkretnych układach testowych czy eksperymentalnych lub indywidualnych projektach klienta. Tendencje rozwoju elektroniki podążają w kierunku dalszej miniaturyzacji oraz łączenia coraz większej liczby możliwych udogodnień tak, aby usatysfakcjonować wymagania klienta przy jednoczesnym skupieniu się na podnoszeniu jakości oferowanych usług.

Bazują one na pracy w dostępnych bez zezwolenia pasmach częstotliwości w zakresach UHF (433/868MHz), pozwalają na wybranie jednego z kilkunastu dostępnych kanałów radiowych i realizują wąskopasmową łączność z szybkością około 5kbps. Wąskie pasmo pracy toru radiowego przekłada się na wysoką czułość odbiornika, dlatego przy niewielkim zasięgu moc wyjściowa nadajnika może być niewielka i tym samym pobór prądu pozwala na zasilanie z baterii. Moduły radiowe do układów zdalnego sterowania charakteryzują się małymi rozmiarami pozwalającymi na automatyczny montaż SMT.

Rozwiązania dostępne u różnych producentów różnią się w największym stopniu sposobem wykonania toru radiowego. W miejsce odbiorników superreakcyjnych stosuje się obecnie pełną przemianę częstotliwości z syntezerem, a pasmo toru p.cz. kształtowane jest za pomocą filtru z falą powierzchniową SAW. Rozwiązanie to zapewnia wysoką selektywność toru odbiornika, kompatybilność elektromagnetyczną i dużą powtarzalność i stabilność w czasie parametrów.

Od strony aplikacji komunikacja rozwiązywana jest podobnie jak w przypadku większych urządzeń najczęściej z wykorzystaniem interfejsu szeregowego RS232 o cyfrowych poziomach napięć. Układ sterujący pracą nie jest skomplikowany jednak w większości przypadków zapewnia buforowanie danych, co pozwala na obsługę sum kontrolnych CRC, realizacji adresowania pakietów pozwalającego na bezkolizyjną pracę kilku transceiverów obok siebie oraz tworzenie sieci punkt-punkt i punkt-wiele punktów.

Jak wspomniano, opisane rozwiązania konkurują pod względem technicznym na rynku ze scalonymi transceiverami realizującymi transmisję w paśmie 2,4GHz, z modulacją GFSK i rozpraszaniem widma. Rozwiązania takie oferują firmy takie jak TI/Chipcon, Nordic Semiconductor, czy ST Microelectronics.

Trzeba uczciwie przyznać, że ta grupa produktów szybko się rozwija i w przyszłości rozwiązania szerokopasmowe, specjalizowane i niepowiązane ze znanym standardem takim jak Bluetooth, mogą wypchnąć z rynku układy wąskopasmowe. Oprócz toru radiowego układy takie mają wbudowaną pamięć, mikrokontroler, przetwornik A/C, co wyraźnie wskazuje, że zamiarem producentów jest zbudowanie za ich pomocą centralnego aplikacji bezprzewodowej. Trend ten jest analogiczny, jak w przypadku modemów GSM, co potwierdza, że takie są oczekiwania rynku.

Ankiety i tabele

Zestawienie informacji na temat modułów do bezprzewodowej transmisji danych zostało pokazane w dwóch tabelach. Pierwsza pokazana zawiera dane z ankiet w zakresie dotyczącym modemów GSM. Dane na temat modemów radiowych oraz modułów do zdalnego sterowania zebrane zostały w tabeli 2.

Podział ankiet na dwie części spowodowany był tym, że wiele firm uczestniczących w raporcie zajmuje się wyłącznie dystrybucją modemów i jedna tabela zbiorcza byłaby nieoptymalna. W tabeli 3. zgromadzone zostały dane kontaktowe producentów i dystrybutorów modułów do bezprzewodowej transmisji danych.

Robert Magdziak