在智能家居和儀表應(yīng)用中通訊模塊選型有四要素，包括所需的數(shù)據(jù)吞吐量，低功耗模式，所需的傳輸范圍和網(wǎng)絡(luò)訪問頻繁度需求。儀器儀表和智能家居應(yīng)用大多屬于數(shù)據(jù)采集類，具有低吞吐量，低訪問頻繁都和長傳輸距離。一個射頻模塊便是一個完整的通信子系統(tǒng)。它可能包括射頻集成電路、振蕩器、濾波器、功率放大器和各種無源元器件。使用模塊解決方案不需要射頻專業(yè)知識，這讓設(shè)計(jì)人員能夠?qū)Ｗ⒂谥悄軆x表設(shè)計(jì)的其他方面。典型的射頻模塊在到手時已按照所需的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行校準(zhǔn)和認(rèn)證。此外，該模塊還會包括網(wǎng)絡(luò)匹配電路，以方便集成天線，并最大限度減少任何信號損失。模塊解決方案可以采用內(nèi)置或外置天線。
通訊模塊選型四要素
對于電力、水、天然氣和社區(qū)熱力管網(wǎng)的智能儀表而言，無線連接至關(guān)重要。設(shè)計(jì)一款無線收發(fā)器，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)智能儀表應(yīng)用的需求，選擇射頻收發(fā)器集成電路或完整的射頻收發(fā)器模塊。射頻收發(fā)器 IC 可保證射頻鏈路預(yù)算超過 140 dB，輸出功率高達(dá) +16 dBm，并且支持 SIGFOX?、無線 M-Bus、6LowPAN 和 IEEE 802.15.4g 網(wǎng)絡(luò)連接。射頻模塊則可支持無線 M-Bus 協(xié)議棧或多種無線電調(diào)制；可選擇自適應(yīng)帶寬、擴(kuò)頻因子、發(fā)射功率和編碼率，以滿足各種應(yīng)用需求，并符合眾多國際法規(guī)的要求。這些模塊是完整的射頻系統(tǒng)，只需要一根天線，并且包括安全加密和認(rèn)證功能，其超低功耗模式可實(shí)現(xiàn)更長的電池續(xù)航時間。
設(shè)計(jì)人員面臨的首要決策之一是選擇通信協(xié)議。需要考慮四個重要因素：
所需的數(shù)據(jù)吞吐量
低功耗模式
所需的傳輸范圍
網(wǎng)絡(luò)訪問需求
對于數(shù)據(jù)傳輸需求最大化的應(yīng)用而言，用于物聯(lián)網(wǎng)的 Wi-Fi 可能是最佳選擇，但其功耗要求也是最高的。雖然 SubGHz 只需中等功耗而且能提供最大傳輸范圍，但其他通信協(xié)議提供了不同的性能權(quán)衡組合。
許多智能儀表應(yīng)用要求電池續(xù)航時間長達(dá)數(shù)年，這讓用于物聯(lián)網(wǎng)的 Wi-Fi 技術(shù)面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。幸運(yùn)的是，這些應(yīng)用的數(shù)據(jù)吞吐量要求也相對有限，可以從使用 NFC、智能藍(lán)牙、藍(lán)牙或 SubGHz 技術(shù)中獲益。雖然 NFC 的低能耗頗具吸引力，但其數(shù)據(jù)吞吐量和傳輸范圍同樣不如人意，因而被排除在智能儀表應(yīng)用的考慮范圍之外。
此外，在確定功耗方面，智能電表的整體設(shè)計(jì)也至關(guān)重要。使設(shè)備盡可能長時間地保持低功耗狀態(tài)，并且盡可能地縮短需要進(jìn)入活動狀態(tài)的時間量，這是延長無線智能儀表電池續(xù)航時間的關(guān)鍵因素之一。選擇使用基于模塊的通信實(shí)現(xiàn)，還是分立射頻 (RF) 通信實(shí)現(xiàn)，是設(shè)計(jì)成功的另一個因素。在做出這個決定時，需要考慮性能、解決方案的尺寸、封裝靈活性、認(rèn)證、上市時間和成本要求。
通訊模塊在智能家居和儀表應(yīng)用案例
我愛方案網(wǎng)聯(lián)手芯片原廠富奧星電子建設(shè)方案商生態(tài)，推出基于多普勒效應(yīng)的雷達(dá)感知芯片模組，可實(shí)現(xiàn)非接觸式手勢開關(guān)、人體近距喚醒、運(yùn)動感知和人體存在感知等功能。如：XBR816、XBR816C、XBR8161、XBR816X、XBR818，這些雷達(dá)射頻芯片已廣泛應(yīng)用于智能照明、智能家居、智能衛(wèi)浴、智能安防、智能家電等。我愛方案網(wǎng)聯(lián)合IC原廠富奧星，支持方案商自研雷達(dá)感知模塊，提供方案設(shè)計(jì)所需的原理圖，版圖，SDK，BOM清單和天線調(diào)試參數(shù)等，賦能方案商在客戶中發(fā)展新業(yè)務(wù)。同時，歡迎有智能傳感、近場識別、開關(guān)和屏幕喚醒等設(shè)備需求的終端客戶關(guān)注雷達(dá)感知芯片和方案模塊。接下來，帶大家了解射頻芯片在智能家居中的應(yīng)用案例。
XBR816C設(shè)計(jì)
① 智能馬桶射頻模塊方案
產(chǎn)品尺寸：34*43*2mm
工作電壓：DC3.3~12V
工作電流：≤60mA
感知角度：水平方向50°，垂直方向：90°
感知范圍：0.5~3m（檔位可調(diào)）
輸出電壓：3V
輸出信號：TTL高低電平，串口
通信方式：串口
① 魔鏡方案
產(chǎn)品尺寸：16*16*2mm
工作電壓：DC3.3~12V
工作電流：≤6mA
感知角度：110°±10°
感知距離：半徑4~5m（掛高3m時）
1~3m（可調(diào)，接近感知）
輸出電壓：3V
輸出信號：TTL高低電平
通信方式：串口
XBR8161設(shè)計(jì)
① 局部空間照明：如櫥柜、衣柜、書柜、酒柜等；家居面板開關(guān)、86控制盒等
產(chǎn)品尺寸：16*16*2mm
工作電壓：DC3.3~12V
工作電流：≤8mA
感知角度：110°±10°
感知距離：6-8m
輸出電壓：3V
輸出信號：TTL高低電平
通信方式：串口
① 智能家電：冰箱、空調(diào)
產(chǎn)品尺寸：18*32*3mm
工作電壓：DC5~12V
工作電流：≤60mA
感知角度：110°±10°
感知范圍：感知距離：半徑2~3m
輸出電壓：3V
輸出信號：TTL高低電平，串口
通信方式：串口
XBR818設(shè)計(jì)
產(chǎn)品尺寸：8*40*3mm
工作電壓：DC3.3~12V
工作電流：15mA/100uA
感知角度：110°±10°
感知距離：1~5m
輸出電壓：3V
輸出信號：TTL高低電平
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