Selbstversorgende drahtlose Technologie für energiebewusste Automatisierung

Selbstversorgende drahtlose Technologie für energiebewusste Automatisierung

Die Aufregung um das „Internet of Things“ verdeutlicht den enormen Wert kostengünstiger und flexibler Verbindungstechnologien für allgemeine Sensorik und Steuerungen. Für viele Anwendungen, darunter intelligente Gebäude, Heimautomatisierung, industrielle Steuerungen und medizinische Überwachung, ist die drahtlose Verbindungstechnik das Maß der Dinge.

Durch die Kombination drahtloser Technik mit Energie gewinnender Technologie in Geräten wie Sensoren und Schaltern, erhalten Sie, geradewegs grenzenlose Freiheit – nicht nur von Datenkabeln, sondern auch von Netzteilen und Batterien mit Stromanschluss.

Selbstversorgende Schalter

Selbstversorgende, drahtlose Schalter können helfen, die Installation von Beleuchtungssteuerungen zu Hause, in Büros, Hotels, Unterhaltungsstätten und sogar in beengten Räumen wie Booten oder Wohnmobilen zu vereinfachen. Zudem können ältere Gebäude ohne intensive Nachbearbeitung oder Beeinträchtigungen des ursprünglichen Charakters des Gebäudes mit einer besseren und sichereren Energiespar- bzw. LED-Beleuchtung nachgerüstet werden. Diese Schalter können auch zur Steuerung von Klimageräten oder Mechanismen mit Motorantrieb verwendet werden, darunter Ventilatoren oder Fensteröffner.

Dabei können Installateure die Schalter unabhängig von der Anwendung mit maximaler Freiheit an dem am besten geeigneten Ort anbringen – ganz gleich, ob ein Netzanschluss oder eine Steckdose in der Nähe ist oder nicht. Angesichts ihrer selbstversorgenden Konstruktion können diese Schalter über lange Zeit wartungsfrei betrieben werden, ohne jemals Batterien austauschen zu müssen. Und sollten Einheiten doch mal an einen anderen Ort verlegt werden müssen, können sie bequem an ihren neuen Bestimmungsort gebracht werden, ohne aufwendig Kabel verlegen zu müssen.

Das Entwicklungskit vereinfacht das Setup

Dank des neuen AFIK-1002 Evaluierungskits für drahtlose Schalter von Cherry ist die Konfiguration und Nutzung energieaufnehmender drahtloser Schalter nun einfacher als je zuvor. Das Kit umfasst einen drahtlosen Schalter, einen energieaufnehmenden HF-Generator, einen Empfänger, ein USB-Kabel zur Verbindung des Empfängers mit einem Computer, und Antennen. Neben dem USB-Ausgang verfügt der Empfänger zusätzlich noch über einen TTL-Ausgang, einen Ausgang für Relais mit Niederspannung sowie Bus-Ausgänge für RS-232 und RS-485, die zur Steuerung verschiedenster Systeme verwendet werden können.

 

Eine Betriebsanleitung ist ebenso Teil des Kits. Alle erforderlichen Treiber und Softwarekomponenten stehen auf der Webseite von Cherry zum Download zur Verfügung. Zusammen mit der Software bietet das Kit alles, was Sie zur raschen Installation drahtloser Verbindungen für Experimente oder zur Prüfung potenzieller Anwendungen mit selbstversorgenden Schaltern brauchen.

Die Paarung der Schalter mit dem Empfänger ist besonders simpel und erfordert kaum mehr, als den Empfänger auf den jeweiligen Modus einzustellen und den drahtlosen Schalter zu drücken. Die Entwicklungssoftware Radio Monitor von Cherry ist intuitiv gestaltet und enthält alle Daten, die zur Überprüfung von Verbindungen und Reichweiten benötigt werden. Bei jeder Betätigung eines Schalters zeigt eine Grafik auf dem Bildschirm eine visuelle Bestätigung an und die Software zeichnet die individuelle Identität und den Zustand des Schalters, die Stärke des empfangenen Signals und die empfangene Nachricht in einer Tabelle auf. Die Daten können als .tsv-Datei zur Analyse in Excel exportiert werden.

RS Components ist derzeit die einzige Bezugsquelle dieses Evaluierungskits. Darüber hinaus sind alle Komponenten auch einzeln erhältlich, sodass Entwickler maßgeschneiderte Lösungen für spezifische Anforderungen des Endnutzers anfertigen können. Dabei stehen zwei unterschiedliche energieaufnehmende Schalter zur Verfügung: Ein Kippschalter und ein Schalter mit Schnappmechanismus. Das gesamte Portfolio von Cherry umfasst zahlreiche Varianten für Schalter und Empfänger, die auf Anwendungen in unlizenzierten Frequenzbändern mit 868 MHz, 915 MHz und 2,4 GHz in verschiedenen Regionen rund um den Globus ausgelegt sind. RS führt Versionen mit 868 MHz, die in ganz Europa verwendet werden können.

Ein Blick ins Innere

Der energieaufnehmende HF-Generator im Herzen der selbstversorgenden Schalter von Cherry ist als eigenständiges Modul erhältlich. Dies bietet die Möglichkeit, energieaufnehmende Technologie bei Bedarf in individuell gestaltete Schalter zu integrieren.

Das Modul bedient sich der elektromagnetischen Induktion – mit Hilfe von Spulen, einem Magneten und einer Energieverwaltungseinheit –, um mechanische Energie in elektrische Energie umzuwandeln, sobald der Benutzer auf den Schalter drückt. Durch die Bewegung des Magneten wird der magnetische Fluss der Spulen geändert und die Energie des daraus resultierenden elektrischen Impulses wird in der Energieverwaltungseinheit abgespeichert. Ein besonders verlustarmer Wandler sendet die Energie dann mit einer zuvor festgelegten Spannung an die HF-Elektronik, die wiederum das Funkprotokoll mit allen Nutzerdaten über das Antennensystem an einen Empfänger versendet. Die Abbildung veranschaulicht die wichtigsten Funktionsblöcke des Schalters.

 

Zwei Hauptsysteme übernehmen die Energiewandlung und die drahtlose Übertragung.

 

Durch das Betätigen und Loslassen des Mechanismus in dem Schalter werden 0,33 mWs an Energie erzeugt, die ausreichen, um drei Datentelegramme zu versenden. Die Schalter übertragen mit geringer Leistung, in der Regel etwa 10-14 dBm. Bei Kopplung mit einem Empfänger mit der HF-Empfindlichkeit von -95 dBM können die Schalter Übertragungsweiten von bis zu 300 Metern im freien Raum bzw. etwa 30 Meter innerhalb eines Gebäudes überwinden. Der Mechanismus ist auf eine Betriebsdauer von mindestens eine Million Auslösungen ausgelegt.

Die hohe Performance und Zuverlässigkeit dieser Schalter – gepaart mit dem intuitiv gestalteten Entwicklungskit von Cherry – sollte der energieaufnehmenden Technologie für eine wachsende Anzahl an Projekten zur Erfassung und Steuerung von Komponenten zu verstärkter Nachfrage verhelfen.