3. Sistem de comanda radio unidirectionala Exista in prezent o gama larga de module radio destinate comunicatiei utilizand diferite benzi de frecventa, majoritatea fiind dezvoltate pentru benzile libere. Un exemplu relevant sunt modulele radio TLC2H-433-5 (emitator) – fig 3.1, respectiv HVR2-433-5 (receptor) – fig. 3.2, ambele fiind produse de firma Radiometrix. Asa cum poate fi usor observat din denumirea celor doua module, acestea opereaza in jurul frecventei de 433 MHz, putand comunica in 32 de canale avand o latime de banda de 25 kHz. Cateva dintre caracteristicile principale ale celor doua module sunt: - conformitate cu standardele EN 300 220-3 si EN 301 489-3; - poate fi utilizat la transfer de date cu viteze de pana la 5 kbps (pentru modulele standard); - utilizabile la distante de pana la 500 m; - necesita putere mica pentru sursa de alimentare; - dispune de interfata RS232 pentru reprogramare; - puterea de emisie 10 mW (doar pentru TLC2H-433-5 pentru a se incadra in cerintele impuse de autoritati pentru a beneficia de gratuitatea utilizarii benzii de frecventa); - imunitate la vibratii mecanice de pana la 500 Hz (doar pentru HVR2-433-5). Cateva domenii de aplicatii in care cele doua module isi pot gasi locul sunt: - terminale portabile; - echipamente EPOS, cititoare de coduri de bare; - data-logger-e; - echipamente industriale pentru telemetrie si telecomanda; - monitorizare si control in cladiri; - sisteme de securitate si alarmare impotriva incendiilor; - sisteme dedicate vehiculelor pentru transferul datelor; - comanda si controlul utilajelor industriale grele s.a. Cele doua module avand structura de emitator, respectiv receptor nu pot fi utilizate decat pentru transferul unidirectional de date (este vorba, evident, de o singura pereche de module). In cazul in care se doreste transferul bidirectional de date se poate folosi o pereche de transceiver-e (care pot atat emite cat si receptiona) fie doua perechi emitator – receptor. Fiecare dintre cele doua alegeri are atat avantaje cat si dezavantaje (difera prin pretul de cost, dar si prin modalitatea de transmisie a datelor, deci prin viteza globala de transfer). Un exemplu de implementare a doua echipamente ce pot comunica radio este prezentat in fig. 3.3 (circuit emitator), respectiv in fig. 3.4 (circuit receptor). Asa cum se poate observa, pentru transmisia datelor s-a utilizat intrarea de date a modulului radio emitator, insa receptia s-a realizat pe iesirea de audiofrecventa a modulului receptor. Prelucrarea semnalului receptionat pe audiofrecventa se face prin intermediul unui modul de comparare realizat cu un AO si un comparator analogic – fig. 3.4.
Transcript
3. Sistem de comanda radio unidirectionala
Exista in prezent o gama larga de module radio destinate comunicatiei utilizand
diferite benzi de frecventa, majoritatea fiind dezvoltate pentru benzile libere. Un exemplu
relevant sunt modulele radio TLC2H-433-5 (emitator) – fig 3.1, respectiv HVR2-433-5
(receptor) – fig. 3.2, ambele fiind produse de firma Radiometrix. Asa cum poate fi usor
observat din denumirea celor doua module, acestea opereaza in jurul frecventei de 433 MHz,
putand comunica in 32 de canale avand o latime de banda de 25 kHz.
Cateva dintre caracteristicile principale ale celor doua module sunt:
- conformitate cu standardele EN 300 220-3 si EN 301 489-3;
- poate fi utilizat la transfer de date cu viteze de pana la 5 kbps (pentru modulele
standard);
- utilizabile la distante de pana la 500 m;
- necesita putere mica pentru sursa de alimentare;
- dispune de interfata RS232 pentru reprogramare;
- puterea de emisie 10 mW (doar pentru TLC2H-433-5 pentru a se incadra in
cerintele impuse de autoritati pentru a beneficia de gratuitatea utilizarii benzii de
frecventa);
- imunitate la vibratii mecanice de pana la 500 Hz (doar pentru HVR2-433-5).
Cateva domenii de aplicatii in care cele doua module isi pot gasi locul sunt:
- terminale portabile;
- echipamente EPOS, cititoare de coduri de bare;
- data-logger-e;
- echipamente industriale pentru telemetrie si telecomanda;
- monitorizare si control in cladiri;
- sisteme de securitate si alarmare impotriva incendiilor;
- sisteme dedicate vehiculelor pentru transferul datelor;
- comanda si controlul utilajelor industriale grele s.a.
Cele doua module avand structura de emitator, respectiv receptor nu pot fi utilizate
decat pentru transferul unidirectional de date (este vorba, evident, de o singura pereche de
module). In cazul in care se doreste transferul bidirectional de date se poate folosi o pereche
de transceiver-e (care pot atat emite cat si receptiona) fie doua perechi emitator – receptor.
Fiecare dintre cele doua alegeri are atat avantaje cat si dezavantaje (difera prin pretul de cost,
dar si prin modalitatea de transmisie a datelor, deci prin viteza globala de transfer).
Un exemplu de implementare a doua echipamente ce pot comunica radio este
prezentat in fig. 3.3 (circuit emitator), respectiv in fig. 3.4 (circuit receptor). Asa cum se
poate observa, pentru transmisia datelor s-a utilizat intrarea de date a modulului radio
emitator, insa receptia s-a realizat pe iesirea de audiofrecventa a modulului receptor.
Prelucrarea semnalului receptionat pe audiofrecventa se face prin intermediul unui modul de
comparare realizat cu un AO si un comparator analogic – fig. 3.4.
Fig. 3.1 Schema bloc a modulului TLC2H-433-5
Fig. 3.2 Schema bloc a modulului HVR2-433-5
Fig. 3.3 Circuitul electronic emitator
Fig. 3.4 Circuitul electronic pentru receptor
Distanta la care pot fi utilizate modulele radio este direct dependenta de tipul antenei
utilizate (elicoidala, bucla, fir lung) – fig. 3.5, fig. 3.6.
Fig. 3.5 Tipuri de antene recomandat a fi utilizate impreuna cu modulele radio TLC2H si
HVR2 (433MHz)
Fir lung
(whip antenna)
Elicoidala
(helical antenna)
Bucla
(loop antenna)
Performanta *** ** *
Usurinta in proiectare *** ** *
Gabarit * *** **
Imunitate de
proximitate
* ** ***
Distanta de operare 500 m 200 m 100 m
Fig. 3.6 Clasificarea antenelor functie de performante
4. Tehnologia IoT (Internet of Things)
Conceptul Internet of Things este un pas normal in evolutia Internetului. Foarte
succint spus, IoT (Internetul lucrurilor sau Internetul chestiilor) inseamna conectarea la
Internet a oricarui produs ce poate beneficia de o astfel de conexiune. Interconectivitatea este
in prezent asigurata prin includerea intr-o multitudine de echipamente industriale,
echipamente medicale, electrocasnice, utilaje, vehicule, traductoare... etc. a unor module de
comunicatie (radio in special) ce permit conectarea intr-o retea, module ce au fost in
permanenta miniaturizate datorita progreselor tehnologice de ultima ora.
Fig. 4.1Exemple de “lucruri” conectate in IoT
Un studiu realizat de CISCO releva faptul ca pana in anul 2020 in sfera IoT vor fi
conectate la Internet peste 50 de miliarde de “lucruri” – fig. 4.2.
Fig. 4.2 Cresterea numarului “lucrurilor” conectate in IoT
Desi IoT este un concept ce nu face diferenta intre echipamente (de uz personal sau
industriale, medicale sau cu specific agricol...), in momentul de fata IoT este apanajul
industriilor. Dealtfel, IoT si-a dezvoltat o ramura IIoT (Industrial IoT) sau, intr-o exprimare
mai colorata, Internet of Unsexy Things. IIoT face in prezent posibila interconectarea
utilajelor dintr-o fabrica moderna permitand astfel eficientizarea productiei. Dezvoltarea
continua a tehnologiilor in acest domeniu, tehnologii ce permit cresterea productiei prin
eficientizarea proceselor specifice necesita, insa, si retehnologizari continue. Se estimeaza ca
un ciclu de reinnoire (din punct de vedere al interoperabilitatii performante) este de 3 pana la
7 ani. Cu alte cuvinte, pentru a face fata la avansul tehnologic, o companie trebuie sa isi
retehnologizeze procesele de productie dupa 3 – 7 ani. Daca un astfel de ciclu este omis, cu
greu va fi recuperat avansul tehnologic dupa un inca un ciclu si aproape imposibil ulterior (cu
cheltuieli foarte mari, uneori de nesuportat de catre o companie). Dezvoltarea pe scara mai
larga a “lucrurilor” ce au ca utilizator direct consumatorul simplu este, in prezent, usor
incetinita nu de costuri, de pretul final (care din motive de comercializare se doreste a fi cat
mai mic) ci in primul rand de securitatea inca precara a conexiunilor (impuse de costurile
mici de vanzare). Un nod (un lucru) din IoT poate fi usor de compromis in conditiile unui
pret de cost decent. Trebuie, deci, ajuns la un echilibru intre un grad sporit de securitate si un
pret de cost viabil care sa permita vanzarea respectivului produs.
IoT poate fi privit ca si parte componenta a unui concept mult mai amplu si anume
IoE (Internet of Everything). IoE cuprinde patru elemente cheie incluzand toate
interconexiunile imaginabile:
- Oameni – considerati ca noduri finale conectate la Internet ce impartasesc
informatii si activitati (de exemplu retelele sociale dar si senzorii de sanatate sau
fitness);
- Lucruri–aici lista este foarte complexa si includ senzori, dispozitive, actuatori,
elemente de actionare... care genereaza date sau primesc informatii de la alte
surse;
- Date–contin acele colectii de date primare ce permit dupa analiza si procesare
luarea unor decizii inteligente. Un exemplu il poate constitui un jurnal de
temperatura dintr-o cladire de birouri care va permite prin analiza evaluarea unor
cerinte optime de incalzire / racire astfel incat consumurile energetice sa fie
minimizate.
- Procese–permit interconectarea oamenilor, a lucrurilor si a datelor pentru a aduce
plus valoare.
Este important de subliniat faptul ca IoT nu este legat in mod direct de un protocol
anume. O serie importanta de protocoale permit interconectarea intr-o retea IoT fara a-i fi
afectate performantele. Sigur, un protocol sau altul, o tehnologie sau alta se reflecta direct in
viteza de transfer al datelor, in distantele de transmise si nu in ultimul rand in consum. Una
sau alta dintre tehnologii se alege functie de ceea ce se doreste a fi capabil sa faca
echipamentul / dispozitivul / utilajul... O reprezentare comparativa intre tehnologiile radio
uzuale de transfer de date poate fi relevanta vis-a-vis de aplicatia ce se doreste a fi
implementata (fig. 4.3 – fig. 4.5).
Fig. 4.3 Plasarea tehnologiilor de transmisie radio a datelor in domeniul acoperire / banda
de frecventa
Fig. 4.4Clasificarea tehnologiilor de transmisie radio a datelor in functie de distanta
Fig. 4.5Analiza comparativa a trei tehnologii actuale utilizate pentru transferul radio al
datelor
Cateva dintre protocoalele importante ce permit integrarea in retele IoT sunt:
Bluetooth
- Standard: Bluetooth 4.2
- Frecventa: 2.4GHz
- Distanta: 50-150m (Smart/BLE – BLE = Bluetooth Low Energy)
