Ett av hetaste teknikområdena: sensorer

Blogginlägg  •  2011-10-26 08:17 CEST

Analysföretaget Gartner identifierar att Internet of Things, IoT, är en av de 10 hetaste teknikområdena under 2012. Vid ett symposium i Orlando, Florida, den 18 oktober i år definierade man sensorer som ett intressant delområde inom IoT som kommer ha stor inverkan på de flesta organisationer de kommande åren: "Sensors that detect and communicate changes are being embedded, not just in mobile devices, but in an increasing number of places and objects." Att dessa sensorer skall anslutas till Internet, eller det utökade Internet, The Internet of Things, är underförstått.

Kommunikation med sensorer
En viktig marknad i Sverige, som verkligen skulle kunna dra nytta av IoT är fastighetsautomation. Man kan spara tillexempel uppvärmningskostnader genom att övervaka och styra uppvärmning och fläktanläggningar. Men att dra kabel till funktsensorer eller termostater är kostsamt och kräver ingrepp i lokalerna, vilket oavsett verksamhet i allmänhet är störande. Som ett resultat växer trådlösa givare i popularitet i industri, handel, lokaler och även bostäder.

Det finns tre utmaningar för den som vill utforma en trådlös sensor:
1) givarens pris måste vara överkomligt
2) givaren måste kunna strömförsörjas med batterier och vara lätt att byta av användaren
3) kommunikationen med givarna måste vara tillförlitlig

Tidigare var dessa tre utmaningar svåra att kombinera utan kompromisser. Tillexempel går det att producera givare med enklare typer av trådlös kommunikation till en låg kostnad, men då baserade på enklare trådlös teknik och därmed utan vidare tillförlitlighet och med kort batterilivslängd. Det går att producera enheter med låg uteffekt för att öka batterilivslängden men det påverkade överföringsavståndet. För att öka pålitligheten hänvisades man då till radiotekniker med hög uteffekt, men de reducerade avsevärt batterilivslängden. En annan viktig aspekt är säkerhet, enkla trådlösa standarder har låg säkerhet och är lätta att avlyssna.

Mesh?
På senare tid har trådlöst med mesh-teknik använts för att bygga större sensornätverk, och genom mesh kan uteffekten för varje enhet minimeras. Men, även mesh har en akilleshäl, varje enhet som skall repetera meddelandet vidare måste vara aktiv för att meshnätet skall vara igång, det betyder i gengäld att enheterna behöver vara igång i stort sett hela tiden, vilket är förödande för batterilivslängden. I praktiken måste någon av enheterna vara ansluten till nätström för att meshnätet skall fungera. Dessutom krävs en dedikerad Gateway för att nätet skall kunna kopplas samman med datorer eller styrsystem. Dessa faktorer adderar kostnader för systemet, både för systemet i sig och för installation.

WLAN/wifi-är lösningen!
Ett annat sätt att lösa detta är att bygga på väletablerad teknik som tillexempel WLAN/wifi. Med WLAN får man låg kostnad för Gateway, man får en teknik som är tillgänglig, som baseras på IP kommunikation, man får en bra säkerhet och höga tillverkningsvolymer som är attraktivt för systemets kostnad. Genom att det är en öppen standard kan infrastrukturen även användas till annat, och den kanske till och med redan finns på platsen. Det som man inte kunnat åstadkomma tidigare med wifi är låg strömförbrukning, i alla fall inte innan RFM presenterade RF modulen WSN802G, en radiomodul som klarar att strömförsörjd med ett två vanliga AA batterier leverera temperaturvärden i två år innan batterierna måste bytas.

Radiomodulen är kompatibel med WLAN och 802.11bg standarden. Den har in- och utgångar, I/O, för anslutning av givare. Den kan försättas i ett strömsparläge samtidigt som den är inloggad i en WLAN accesspunkt. Det innebär att när modulen vaknar, behöver den inte gå igenom associeringsprocessen med kopplingspunkten vilket tar flera sekunder och förbrukar ström.

WSN802G har inbyggda funktioner som tillåter konstruktören att konfigurera modulen för att gå ner i viloläge och vakna upp vid förinställda tider. När modulen vaknar, läser den de analoga och digitala I/O-ingångarn och skickar automatiskt data till en valfri IP-adress.

Enkel design
Allt som behövs utöver WSN802G modulen är tre motstånd, en termistor och två AA 1,5 V batterier. En enkel antenn i form av en tråd räcker för att få en anständig räckvidd. Batterilivslängden är över 2 år med dessa två batterier, och då skickas två mätvärden per minut. Tack vare att modulen inkluderar batterispänningen i meddelanden så är det lätt att ha koll på när batterierna börjar ta slut. Radiomodulen har stöd för SNMP, därmed kan den lätt integreras i kommersiella lösningar för fastighetsautomation eller styrning av smarta hus.

Slutsats
WSN802G Modulen löser alltså problemet med hur man samlar in sensordata genom att utnyttja befintliga, off the shelf, 802.11g accesspunkter. Därmed kräver inte WSN802G-baserade temperaturgivare en särskild gateway eller infrastruktur för att samla in mätvärden.Detta uppfyller det första kriteriet, överkomliga priser.

Genom att utnyttja standbyfunktionen hos WSN802G modulen kan en trådlös temperaturgivare byggas med bara en radiomodul och några enkla komponenter, allt försörjt med två standardbatterier som man kan köpa i närmaste affär. 2 års drift på 2 st AA-batterier gör att det andra kriteriet batteritid uppfylls.

Radiomodulens förmåga att vara inloggad i nätverket och uppfyller 802.11g standarderna, inga kompromisser har gjorts i form av minskad tillförlitlighet för att spara kostnader eller för att förlänga batteritiden. Därmed uppfylls även det tredje kriteriet pålitlighet.

Med WSN802G är det lätt att bygga en trådlös temperatursensor (eller någon annan givare) med låg kostnad, hög tillförlitligt och med lång batteritid.

Kommentarer (0)

Lägg till kommentar

Kommentera


You haven't completed the steps for your Hosted Newsroom

You haven't entered a correct link to your helper.html file for your Hosted Newsroom. Go to Publish and complete the steps.