Fórum

IoT - jednoducho, rýchlo a spoľahlivo

IoT - jednoducho, rýchlo a spoľahlivo
Elektrolab Pridal  Elektrolab
  164 zobrazení
2
 0
IoT Technológie a automatizácia

Pripojenie k internetu je stále jednoduchšie ako kedykoľvek predtým. Fenomén internetu vecí (IoT) existuje už nejaký čas. Možno ste si už sami zaobstarali niektoré zo zariadení IoT, napríklad inteligentný termostat, kameru na diaľkové sledovanie objektu alebo zariadenie s hlasovou odozvou, ako je napríklad Amazon Echo. Alebo ste možno išli ešte ďalej, napríklad s domácim osvetlením alebo spotrebičom pripojeným k internetu.

Ale pokúsili ste sa vytvoriť nejaké to IoT zariadenie aj svojpomocne? Ak áno, tak mi dáte za pravdu, že to nie je tak jednoduché ako zložiť nejakú stavebnicu. Teraz je to však jednoduchšie ako kedykoľvek predtým, pretože mnoho výrobcov bezdrôtových čipov a modulov pre IoT vyrábajú množstvo užitočného hardvéru a softvéru za veľmi zaujímavé ceny na to, aby sa vaša konštrukcia IoT zariadenia podarila. Príkladom je bezdrôtový modul Xpress Bluetooth spoločnosti Silicon Labs, ktorý vám umožní dosiahnúť vynikajúce výsledky pri vývoji vašej IoT aplikácie.

Moful pre IoT technológie Xpress Bluetooth od Silicon Labs.

Ako funguje IoT

V prípade, že ste zabudli alebo len nevedeli, IoT predstavuje technologickú myšlienku monitorovania a / alebo riadenia objektov alebo vecí cez internet alebo prostredníctvom vyhradenej bezdrôtovej siete. Väčšina IoT aplikácií  zahŕňa pripojenie niektorých rôznych typov senzorov alebo akčných členov prostredníctvom bezdrôtového spojenia s bránou, ktorá sa pripája k internetovému modemu. (Pozri obrázok nižšie) Bránou môže byť smerovač Wi-Fi.

Všeobecné usporiadanie väčšiny IoT aplikácií s bezdrôtovým pripojením k bráne alebo smerovaču na pripojenie na internet.

V určitom koncovom bode aplikačný server zhromažďuje údaje zo senzora a na základe týchto údajov môže iniciovať určité akcie. Okrem toho je možné údaje použiť na analýzu, aby sa získali rúzne užitočné informácie. Príkladom aplikácie je vzdialený videomonitor. Videokamera odošle obrázok na Internet a na server. Potom sa môžete pripojiť pomocou Wi-Fi na nejakom vzdialenom mieste so svojím telefónom, ktorý vám umožní vidieť video v reálnom čase.

Pokiaľ ide o aplikácie, sú všade. Domáce použitie pre spotrebiteľa predstavuje hlavnú kategóriu so zariadeniami, ktoré zlepšujú bezpečnosť, úspory energie a pohodlie. Ako už bolo spomenuté, najpopulárnejšie sú termostaty, spotrebiče, bezpečnostné systémy, osvetlenie a videokamery. Zariadenia na rozpoznávanie hlasu s umelou inteligenciou (AI) ako Amazon Echo s Alexou, Google Home s Asistentom a Apple HomePod so Siri sa rýchlo stali populárnymi, pretože vám pohodlne umožňujú vyvolávať hudbu alebo vykonávať rôzne iné operácie.

Ďalšou veľkou oblasťou použitia je aj priemyselná oblasť. Bezdrôtové monitorovanie a riadenie v továrňach je široko implementované na robotoch, obrábacích strojoch, programovateľných logických automatoch (PLC) a výrobných linkách. IoT sa vo veľkej miere využíva v závodoch pre efektívne riadenie výrobných procesov, v potrubných rozvodoch a v širokej škále ďalších priemyselných aplikácií. Takéto systémy majú spravidla  zapojených veľa diaľkových senzorov.

Rovnako zaujímavé je nasadenie IoT technológií v mestskej zástavbe. Mestá začínajú zavádzať IoT technológie v oblasti kontroly pouličného osvetlenia, monitorovania parkovacích automatov a parkovísk, automatického diaľkového odpočtu vzdialenosti či k efektívnemu riadeniu dopravy.

Ďalšou zaujímavou aplikáciou je automatizácia budov.  Je to v dnešnej dobe veľmi rýchlo rastúca kategória, v ktorej systémy IoT poskytujú inteligentnú kontrolu bezpečnosi a a vytváranie pohodlia pri pobyte v nich. Teplota, vlhkosť a osvetlenie sú monitorované a riadené tak, aby poskytovali optimálne podmienky prostredia pre pracovníkov a úspory energie mimo pracovného času.

V paxi sa rovnako začínajú presadzovať aj aplikácie pre lekárske monitorovanie pacientov, poľnohospodárske monitorovanie plodín, bezdrôtové pripojenie k virtuálnej realite a náhlavné súpravy s rozšírenou realitou, použitie v automobiloch, alebo použitie ako hands-free prostredníctvom pripojenia Bluetooth, alebo v inteligentných hodinkách.

Výber pripojenia v IoT systéme

Jedným z hlavných rozhodnutí, ktoré sa majú prijať pri vytváraní IoT aplikácie, je aká bezdrôtová technológia bude pre dané použitie najvhodnejšia. Ako ukazuje tabuľka nižšie, existuje veľa možností.

Technológia Frekvencia Prenosová rýchlosť Dosah Spotreba Popis
802.15.4 2.4 GHz 250 kb/s 100 metrov Nizka Vyžaduje vyššiu vrstvu pre fungovanie v sieti.
Bluetooth 2.4 GHz 1, 2.1, 3 Mb/s 100 metrov Nizka Verzia 5 s nízkym odberom.
LoRa <1 GHz <50 kb/s 2-5 km Nizka Vysoký dosah a nízka spotreba.
LTE M Cellular bands 1-10 Mb/s Niekoľko km Stredná Vysokorýchlostné pripojenie. Potreba mobilného pripojenia.
NB-IoT Cellular bands 0.1-1 Mb/s Niekoľko km Stredná Potreba mobilného pripojenia.
Sigfox <1 GHz 100 b/s- Niekoľko km Nizka Komerčná patentovaná technológia.
Thread 2.4 GHz 250 kb/s 100 metrov Nizka Používa sotware DOT - DOT.
Weightless <1 GHz 0.1-24 Mb/s Niekoľko km Nizka Tri verzie - W / P a N.
Wi-Fi (11n/ac) 2.4, 5 GHz 11 Mb/s – 1.7 Gb/s 100 metrov Vysoká Používa sa hlavne v bránach.
Wi-Fi (11af) <1 GHz 0.1-1 Mb/s Niekoľko km Stredná Použitie v TV nevyužitých pásmach.
Wi-Fi (11ah) 2.4, 5 GHz 0.3 – 300Mb/s Niekoľko km Stredná Zatiaľ nie je implementované.
ZigBee 2.4 GHz 250 kb/s 100 metrov Nizka Široko používaný štandard pre IoT technológie.
Z-Wave 908.42 MHz 40 kb/s 30 metrov Nizka Popilárny v aplikáciách pre domácnosť.

 

S toľkými možnosťami bezdrôtového pripojenia si určite vyberiete takú, ktorá sa hodí práve pre vašu aplikáciu aplikáciu. Jednou z populárnych možností je štandard IEEE 802.15.4. Využíva priame rozpätie sekvencie (DSSS) v bezlicenčnom pásme 2,4 GHz na dosiahnutie dátovej rýchlosti 250 kb / s , čo vôbec nie je zlé. Je to praktický základ pre jednu z najpopulárnejších možností internetu vecí -  ZigBee.

ZigBee je jednou z najstarších technológií a jej štandard poskytuje špecifický aplikačný softvér. Thread je ďalšou variáciou tohto jedinečného softvéru, ktorý uľahčuje vývoj aplikácií. Samozrejme sa používa  Wi-Fi, ale hlavne ako prepojenie na bránu z modemu internetového pripojenia.

Dve novšie verzie Wi-Fi sú 802.11af a 802.11ah. Verzia 11af využíva výhody nevyužívaných televíznych kanálov v miestnych oblastiach spektra. Tieto kanály šírky pásma 6 MHz umožňujú pomalé až stredne rýchle dátové rýchlosti a ich nízka frekvencia (470 až 790 MHz) umožňuje pokrytie pomerne veľkého rozsahu. Verzia 11ah s názvom HaLow je rýchlejšia a ponúka aj pokrytie v podobe dlhého dosahu v pásmach 2,4 a 5 GHz. 11af ani 11ah nie sú všeobecne prijímané, ale sú k dispozícii.

Ďalšou populárnou technológiou na dlhé vzdialenosti (niekoľko kilometrov) je LoRa. Je to patentovaná technológia, ale v praxi sa osvedčila ako spoľahlivé riešenie. Sigfox je tiež patentované riešenie a na zhromažďovanie a doručovanie údajov dokonca lokálne používa aj svoje vlastné siete. Z-Wave je ďalšia patentovaná technológia, ktorá je široko implementovaná v spotrebiteľských a domácich produktoch internetu vecí.

Zaujímavou možnosťou je jeden z dvoch mobilných štandardov a to LTE-M a NB-IoT. Oba používajú na pripojenie k internetu existujúce mobilné siete 4G LTE. Majú dobrý dosah a rýchlosť prenosu dát, ale vyžadujú mobilné pripojenie. Aktuálne pripravovaná a už aj v praxi zavádzaná mobilná technológia 5G síce nie je uvedená v tabuľke, ale je plne pripravená pre aplikácie IoT. Táto sieť je vo svete dostupná od roku 2019 a postubne sa buduje jej infraštruktúra.

Zostáva teda asi najobľúbenejšia voľba IoT, ktorou je Bluetooth. Je to jeden z najstarších z bezdrôtových štandardov krátkeho dosahu, ktorý sa tešil širokému používaniu a neustálemu vývoju. Najnovšie verzie s názvom Bluetooth 5 alebo Bluetooth Low Energy (BLE) rozširujú jeho dosah, vďaka čomu sú omnoho užitočnejšie.

Pravdepodobne už používate Bluetooth v náhlavných súpravách, reproduktoroch alebo auto handsfree. Získava hlavnú pozornosť v mnohých aplikáciách internetu vecí. Jej hlavným problémom je, že Bluetooth je komplexná technológia a vývoj nových produktov a softvéru je veľkou výzvou.

"Zjednodušené" Bluetooth

Niekoľko spoločností v súčasnosti dodáva nielen rôzne integrované obvody pre Bluetooth, ale aj kompletné moduly vrátane antén, ktoré sú pripravené na nasadenie do nového produktu s minimálnym úsilím. Nemusíte preto byť bezdrôtovým všeznalcom. Teraz vám už zostáva iba riešenie softvéru, čo je ďalšia veľká výzva. Dobrou správou však je, že niektoré spoločnosti sa zaoberajú aj touto prekážkou.

Príkladom je Silicon Laboratories, výrobca, ktorý vyrába čipy a moduly Bluetooth. Vyrábajú tiež produkty Wi-Fi a ZigBee, ale ich ponuka Bluetooth je skutočným klenotom. Nazýva sa Wireless Xpress a umožní vám vytvoriť zariadenie IoT s podporou Bluetooth s minimálnym úsilím a ŽIADNYM programovaním.

Najskôr si zaobstarajte jednu zo štartovacích súprav modulu Wireless Xpress BGX13P. Modul a doska na vyhodnotenie vzoriek vyzerajú ako to, čo vidíte na obrázku nižšie. Modul sa pripája k počítaču pomocou kábla microUSB (dodáva sa so súpravou).

Tento modul má tri klasické tlačidlá a tri LED diódy. Je navrhnutý tak, aby pracoval v samostatnom režime, takže môže fungovať ako jednoduchý emulátor terminálu. Modul si pravdepodobne nájde cestu do projektu s mikrokontrolérom. Silicon Labs má niekoľko z nich (8051 a ARM), ktoré sa dobre hodia k modulu Xpress.

 

Become a Patron!

 



Páčil sa Vám článok? Pridajte k nemu hodnotenie
 

     

Komentáre k článku

Zatiaľ nebol pridaný žiadny komentár. Pridáte prvý? Za obsah komentárov je zodpovedný užívateľ, nie prevádzkovateľ týchto stránok.
Pre komentovanie sa musíte prihlásiť.
Webwiki ButtonSeo servis Diallix.net VN-Experimenty Hatiar.eu