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stuartChilds

November 18, 2016 08:44

亲自试用 Cherry 能量收集无线交换机

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了解评估套件并测试技术

机器或流程的主要功能通常会伴随一种副产物,那就是浪费能量。例如,内燃机会以热和光的形式浪费许多能量,而电视和无线电广播会产生大量永远都不会被接收到的电磁能量。

能量收集能够以另一种的方式将浪费的能量运用起来。熟悉的例子包括太阳能电池和风力涡轮发电机,电子行业对这个领域的应用越来越感兴趣,如可穿戴设备、便携式设备再充电和自主式传感器网络。

在本帖中,我们将来了解一下 Cherry 的能量收集评估套件,该套件包含了几个有趣的组件,尤其是其能量收集 RF 开关和接收器模块。

内容清单

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评估套件中包含:

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首先我们看看能量收集发生器。它包含一个专利机械结构,该结构以电压脉冲的形式将动能转化成电能。不管控制杆被压下还是松开,它都在工作。当它被内置到一个开关装置中时,它将会从用于驱动开关的能量中收集一些能量。然后这些能量可以用于为 RF 发射器提供电力并将信号发送至接收器。

图像文本;机械启动

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图像来源:Cherry 网站

要记住,该产品系列的开关不仅有无源元件,这一点非常重要。它们远远不止是一组简单的触点那么简单。Cherry 在它们的网站上提供了更多详细信息。如果注册您的评估套件,还将提供对更多技术资源的访问权限。

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每个开关都封装在一个比较紧凑的 IP40 级外壳中,里面包括一个能量收集发生器和一个无线发射器。每个开关都有一个唯一 ID (UID),让您可以使用多个开关组建可扩展系统。

评估套件中内含的装置工作频率为 868MHz,天线从外壳上伸出。这些开关还有 915MHz 和 2.4GHz 版本可供选择。

无线通信是通过一个专用协议来完成的,虽然在其他协议的可能性文档中有所提及:特定于客户的或 RF 标准,如 KNX-RF、ZigBee 和 Bluetooth Low Energy。

尽管没有被评定为安全关键型设备,但是默认的 RF 协议会一次发送多条信息,而且在两个信息之间有一个延时,以帮助确保稳固可靠的通信。

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器模块可以通过输入端子或 USB 获得供电。它包含一组带继电开关的端子和两个状态 LED,以便实现快速和简单的操作 – 虽然还为那些想要集成自己的解决方案的人提供了一块独立的接收器板卡

它还可以连接到一台运行 Windows 和 Cherry 的 Radio Monitor 软件的 PC 上。这让您可以在屏幕上标识与接收器模块配对的开关,还可以查看信号强度和其他有用的数据。

还可以通过接收器模块上的 RJ45 端口输出数据。套件中附含的 AFZE-1003 模块使用 RS232 TTL 规范,但是还有其他包含不同输出的模块可供选择:全工 RS232、RS485 和 SPI。

简单而有效

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将开关与接收器配对再也没有比这个更简单的了。遵照逐步操作说明,我们可以在几分钟内让两个演示开关开始工作。这个接收器被连接到一台 PC 上,我们获得了开关信息和信号强度的实时显示。

这是一个强大的平台,可用于测定这些开关对您的项目的适用性;您可以将开关和接收器模块放置在不同的位置,然后用最小的花费或组装时间来监控器性能。

跨越距离的障碍

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虽然 Cherry 提供了有关这些开关模块最大 RF 范围的信息,但是我们迫切地希望看看它们在我们的工作室环境中有多好的性能。当单独按下一个开关供电时 RF 信号可以发送多远?

该接收器模块通过 USB 电缆连接到一台笔记本电脑上。两者都放置在我们工作室的一头,按照一米的间隔标记出位置,一直到我们能够到达的最远距离,直线距离最远达 16 米。笔记本电脑显示器用于提供该系统产生的视觉反馈。

我们很快就跑出了工作室,一路上系统都工作正常。当然并没有超过 30 米的室内传输规格范围,但是能够测试实际性能让我们感到非常高兴。

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每次按下开关都会在 Radio Monitor 软件中记录和显示数据。然后可以将这些数据导出为一个文本文件中以制表符分隔的值,这将易于以后在电子表格软件或类似软件中进行处理。

看一下用图表快速绘制出来的数据,并没有什么意外之处。请注意,这不是一次特别科学的测试,更确切来说是一次演示,证明了使用 Radio Monitor 记录信号的简易性。

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由于很想看看信号能够传送多远,我们决定将其中一个开关拿到室外。由于这涉及到跑太远会让观看笔记本电脑显示器不可行,因此将一个明亮的 LED 和电源连接到接收器模块的板载继电器上。

通过这次连接和测试,接收器被放置在一个窗户上。我冒险冲入了约克郡的蒙蒙细雨中,望着窗户上的 LED 灯,往外行走。我一直走到了停车场的尽头,而该装置仍在正常工作,因此我不得不离开工业区!当我看不见 LED 灯和接收器模块时(大约 100 米远),我就往回走了。

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上图显示了在此次户外测试中接收到的信号强度 (dBm) 以及每次接收到的信息数量。我们可以看到,一次正常的传输包含三条信息,正如早先提到的那样,这是为了稳健起见。我们还可以看到,3 条信息都一致为降到 -80dBm 时接收的,而且仍然通常是在信号强度的低端,正好低于 -90dBm。

强大的开关解决方案

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Cherry 的评估套件提供了对其创新系能量收集开关和兼容接收器的快速使用,这意味着在制作原型和确定该技术是否适合您的要求时浪费的时间更少了。

为了帮助将该接收器模块集成到一个更广的系统中,还提供了更多综合性文档,从而使评估套件到实用系统的过渡变得顺畅,而且实施起来很快。

借助独立的操作、唯一性的开关 ID 和可靠的无线通信,这一技术无疑将会证明自身对于恶劣环境下的工业自动化来说是必不可少的。谁知道简单地按一下开关竟然会如此令人激动呢?

stuartChilds

maker, hacker, doer