无线无源解决方案的灵活开发 - 全文

在智能楼宇和智能家居中，无线系统同有线系统相比，要灵活、便利许多，甚至在工业自动化领域也是如此。而无需电池的无线能量采集技术更增加了免维修和持续能量供给的优点。这也是各个设备制造商和开发商们选择这项绿色的新技术用于新产品开发的一个重要原因。

无线自获能技术的应用非常多样，不同的领域为了开发相应的产品会有不同的需求。为了帮助设备开发商面对这些挑战，EnOcean提供了一套性价比高而且个性化定制的开发平台，能够快速的将自获能无线电技术集成应该用于建筑和工业自动化、智能家居、物联网（M2M）或者运输系统。

这个开发平台包括以下几个套件：入门（体验）套件、编程套件、开发套件、热能开发套件。由于模块化的概念，设备开发商在开发产品时具有更高的灵活性，并能满足产品的特殊要求，同时确保他们的竞争优势。

即插即用的快速开发

EnOcean模块开发平台的核心—EDK350开发套件提供了包括自获能和无线电模块在内的全套开发模块，以便为客户提供即插即用的解决方案。该开发套件的核心部分是一个通用编程板。该编程板和DolphinStudio电脑软件配合使用，为EnOcean模块提供配置和程序。

完整的EDK350包括：TCM320（收发模块）、STM300（通用无线电传感器模块）、ECO200（机械能采集器）、PTM330（应用ECO200的发射模块）、PTM210/PTM215（能量采集开关模块，PTM215包含加密功能）、STM330（自获能温度传感器模块）、USB300（USB无线电网关）、DolphinStudio（配置和程序开发软件）以及DolphinAPI（应用程序）。

这个套件可以完全用DolphinView软件来解读和表述无线电协议。最新的应用配置文件(EnOcean Equipment Profiles 或者EEP)EEP2.5，同样可以通过该开发套件接收和发送。这使得来自不同生产商的产品具有了互操作性，从而与其他EnOcean产品或者兼容，或者借助网关与别的自动化标准的产品实现无缝沟通。

专为楼宇自动化打造

开发套件提供了各种能量转换器和模块用来创建自获能无线电解决方案。TCM320收发模块为智能建筑提供了多种实施方式。例如：单路继电器模式可以控制模块引脚的开/关，如果开发者在该引脚上连接一个继电器，就可以通过开关控制电器设备了，例如用开关控制点灯。DolphinView软件通过USB300接收并表述EnOcean报文。

PTM210/PTM215按压发电无线模块可以用作无需电池的无线远程控制。开关可以作为贴在墙上的单联开关或者双联开关应用，也可以作为手持式的的远程四钮按压开关控制器。

安全需求

自获能的PTM215开关实现了加密功能，可应用于需要安全无线通信的智能家居、加密控制系统等其他重要加密应用。它在每一个无线电报文中提供了16bit循环码。报文头、报文数据以及当前循环码依次生成24bit的信息认证码（MAC）。接收系统可以根据这种编码方式检测所接收到数据报文的准确性。

为了更方便的在产品中实现解密和加密功能，设备开发商可以使用DolphinAPI功能库和一个具有解码功能的接收设备，即可和例如PTM215开关模块这样的设备进行通信了。

按钮发电

在开发套件中，ECO200能量采集器和PTM330发射模块可以组成一个完整的无线无源开关系统。机械能转换器ECO200将采集到的机械能转换成立刻可用的电能。拥有一个120μWs的电能输出、稳定的2V电压和一个无线无源模块，这足以将三个子报文发送出去了。这种能量采集技术可以用于门和窗帘的控制或者灯的开关以及调光控制。

一个开关按压发电形变仅需0.04英寸，开关的最大按压次数超过了300,000次。拥有极短的形变（最新的技术可以使得弹簧形变仅需0.03英寸）使得开关可以按压一百万次以上，也就是说，如果一天按压开关100次，开关的使用寿命超过25年。

无线无源模块PTM330可以和用弹簧形变获能的模块相连接，不需要焊接，而且还可以通过四个开关按键发送四个数字信号。此外，再制造一个用户设备时可以通过接口自行配置报文目录。像其他的EnOcean无线电模块一样，PTM330也拥有一个独一无二的32-bit识别码，用以区别其他无线传感器。无线电覆盖范围在室内可以达到30米，在室外可以达到300米。这个完全的即插即用系统大大简化了无线无源开关方案的实现。

暗光发电

最后，依靠太阳能供电的STM330可以测量室内或机器温度。该模块的特点是其极低的功耗和高可靠性。如果每间隔15分钟发送一次测量数据，一天可充电3.6个小时，那么仅需200lux的光强度就足以使用满足这个功能的实现。如果该模块的电容充满电，可以在完全黑暗的条件下运行四天。USB单向网关可以将测量数据和开关命令传输给电脑，DolphinView Basic软件可以接收这些数据并将其表述出来。

逐步的定制开发

除了开发套件，ESK300入门套件也是为开发者提供的一款模块化套件。入门套件是为了给开发者提供最初的测试，并了解设计无线自获能技术产品的基本方法。入门套件包含一个开关模块，组成不同开关应用的组件，一个温度传感器模块，一个USB网关和可视化的PC软件。如果需要配置，软件和硬件都可以满足要求。如果想要将ESK300入门套件升级为开发套件，可以和包含通用开发模块、发射模块和通用传感器模块的EPK350编程套件配合使用。

热能发电

另外，开发者可以利用EDK352热能开发套件扩充EDK350开发套件。该套件包括STM312无线能量采集传感器模块和一个可以与帕尔贴原件配合通过温度变化为EnOcean模块供电的ECT310DC/DC处理器。

温度变化包含了大量的能量。仅仅一滴水下降1度所产生的能量就足以发送20,000个EnOcean无线电报文。这些能量不仅足够供应无线传感器，甚至足够供应一定数量的无线电接收执行器。这些能量来自于热能发电机。

但是所有廉价的帕尔贴元件都有一个明显的缺陷，就是它产生的电压非常小，大约只有10mV/K。一个传感器模块需要3V左右的电压，这时我们可以使用ECT310DC/DC来满足这个需求。这个优化振荡器在接收到10mV的输入电压时便可以开始它的上变压工作。如果输入电压变为20mV或者更多（也就是大约2℃）输出电压就会大于3V。为了使能量采集效率达到30%，输出电压最高不超过5V同时输入电压大约在500mV。这大约相当于未经调整的太阳能供电电压。

模块化的开发套件系列使得产品开发更加丰富灵活。设备生产商可以在未来更简单的开发出更多产品，同时更快更开放的将三种自获能技术与无线电技术结合应用于更多新的领域。