Draadloze techniek

Bird Electronics heeft inmiddels een ruime ervaring opgedaan met het ontwikkelen van uiteenlopende draadloze besturingen. Binnen het bedrijf is er uitgebreide kennis aanwezig over diverse vormen van draadloze communicatie. Onze expertise omvat onder andere:

  • Communicatie tussen microcontrollers en draadloze modules
  • Programmeren van intelligente (embedded) besturingen
  • Ontwikkelen en testen van nieuwe draadloze protocollen

Ook kan Bird de koppeling verzorgen met andere communicatienetwerken zoals RS-232, RS-485, USB, CAN-bus of het internet.

Naast het ontwerpen van de elektronica is onze kracht het koppelen van hardware aan PC-software. Zo is er een krachtig platform beschikbaar voor een grafische gebruikersinterface (GUI) of het uitvoeren van complexe berekeningen. Bird Electronics ontwikkeld deze software volledig naar uw wensen, waarbij we continu met u meedenken over de juiste oplossingen.

Wat kan Bird Electronics voor u betekenen?

Hieronder een opsomming van onze diensten:bird_wireless

  • Verkoop van draadloze modules
  • Ontwerp en productie van elektronica volgens klantspecificatie
  • Programmeren van microcontroller firmware
  • Koppeling tussen elektronica en computer software
  • Koppeling tussen verschillende communicatie systemen
  • Advies aan klanten
  • Ontwikkelen en toepassen van draadloze communicatieprotocollen

Hieronder vindt u informatie over het toepassen van draadloze modules en voorbeelden van producten die Bird Electronics heeft ontwikkeld.


Een draadloze module toepassen

Het kiezen van de juiste module

Bij de keuze van een geschikte RF module is het belangrijk te weten welke eisen er gesteld worden aan de draadloze verbinding. Reikwijdte, bandbreedte, stroomverbruik, betrouwbaarheid en implementatiekosten spelen hierbij een belangrijke rol. Elke module heeft zo zijn karakteristieke eigenschappen, hierbij moet u denken aan de frequentieband waarin gewerkt wordt (433 Mhz, 868 MHz of 2.4 GHz), het uitgezonden vermogen, gevoeligheid van de ontvanger, de antenne, en het type modulatie (ASK, FSK, GFSK). Bird Electronics heeft inmiddels voldoende ervaring opgedaan om voor u in het aanbod van RF modules een

Deze draadloze technieken kunnen wij toepassen:easy_radio

  • 433 MHz (ASK)
  • 433 MHz / 868 MHz pakket radio (zowel ASK, FSK als GFSK) Wij maken hiervoor gebruik van de CC1101 RF chips van Texas Instruments
  • 2.4 GHz pakket radio (RFM70, CC2500)
  • Audio overdracht m.b.v. ‘Easy Radio’ modules
  • ZigBee
  • Bluetooth
  • WiFi
  • GSM / GPRS

Gebruik van de Europese ISM banden

De meeste van de door ons toegepaste modules werken in een van de ISM (Industrial, Scientific and Medical) frequentiebanden, waarin onder bepaalde voorwaarden zonder vergunning uitgezonden mag worden. Wij zijn op de hoogte van de beperkingen die er gelden voor het gebruik van de ISM banden in Europa, zoals opgesteld door de ‘European Telecommunications Standards Institute’. Hieronder ziet u een voorbeeld van het uitgezonden spectrum van een CC1101 module van Texas Instruments in de 868 MHz band:

cc1100_ism_graph

Hardware

Doordat Bird Electronics apparatuur ontwikkeld heeft voor veel verschillende opdrachtgevers hebben we een breed assortiment aan oplossingen tot onze beschikking, deze kennis zetten wij in om de benodigde functionaliteit van uw product te realiseren. Hierbij kunnen we ook een adviserende rol vervullen, zodat in overleg met de klant de beste oplossing gekozen kan worden. Bij het ontwerp houden we natuurlijk rekening met de wettelijke eisen en richtlijnen die van toepassing zijn. Dit zijn enkele van onze kennisgebieden:

  • Energievoorziening
  • Embedded besturing
  • Opslag van gegevens
  • Analoge en digitale bewerkingen
  • Sensoren en actuatoren
  • Communicatie intern of met externe systemen
  • Gebruikersinterface
  • Printontwerp
  • Behuizing

Firmware

Binnen Bird Electronics zijn we gespecialiseerd in het ontwikkelen van krachtige firmware voor diverse microcontrollers. Tot ons portfolio behoren diverse producten met PIC12, PIC16, of PIC18 microcontrollers van Microchip. Er kan echter ook gebruik worden gemaakt van de AVR processoren van Atmel of de meer geavanceerde ARM, PIC24 of dsPIC microcontrollers. Afhankelijk van de toepassing en benodigde specificaties selecteren we de chip die het meest geschikt is.

De ontwikkeling van firmware gebeurt voornamelijk met behulp van Flowcode (versie 3, 4 en 5) van Matrix Multimedia en mikroC PRO van mikroElektronika. Bij veeleisende toepassingen kan er ook gekozen worden voor C++ in combinatie met het .NET Microframework.

Een embedded besturing is in de meeste gevallen realtime, het programma wordt direct uitgevoerd zonder vertraging. Wanneer er hoge eisen worden gesteld aan de nauwkeurigheid van verschillende processen kan er ook geprogrammeerd worden in assembler. We hebben zo de volledige controle over de processor, tot op een miljoenste van een seconde nauwkeurig.

Wanneer een apparaat wordt gevoed door een batterij of oplaadbare accu dan is het belangrijk dat het stroomverbruik zo laag mogelijk is. Vaak bieden microcontrollers en draadloze modules de mogelijkheid om naar een toestand van laag energieverbruik te schakelen, door slim te programmeren kunnen al deze opties worden ingezet voor een effici├źnt eindproduct.

Het protocol

Voor de ontwikkeling van nieuwe producten is het noodzakelijk om bekend te zijn met diverse (draadloze) communicatie protocollen. Bird Electronics heeft op dit gebied een ruime kennis en ervaring opgebouwd (RS-232, RS-485, CAN, I2C, SPI, USB, HTTP, TCP, DNS, DHCP).

Naast het gebruik van bestaande protocollen zijn we ook gespecialiseerd in het ontwikkelen van eigen protocollen. Een communicatiekanaal kan hierdoor optimaal worden benut voor de beoogde toepassing, daarnaast biedt een eigen standaard ook extra veiligheid omdat de inhoud van berichten alleen te achterhalen is door degene die bekend is met het protocol.

Hieronder een voorbeeld van de functionalteit die wij kunnen integreren:

  • Point-to-point en/of point-to-multipoint communicatie (adressering, broadcast)
  • Controle of de data ook echt aan is gekomen (acknowledge)
  • Een of meerdere keren opnieuw verzenden (retry)
  • Melding geven zodra de verbinding niet meer beschikbaar is (timeout)
  • Meten van de signaalsterkte en kwaliteit van de verbinding (RSSI, LQI)
  • Controle of de ontvangen data niet is beschadigd (parity, CRC, FEC)
  • Eventueel data compressie en/of encryptie toepassen

Omdat er bij draadloze communicatiesystemen geen directe verbinding nodig is voor de overdracht van informatie is beveiliging van gegevens een belangrijk ontwerp-aspect. Hiervoor zijn verschillende technieken beschikbaar, zoals bijvoorbeeld het gebruik van een CRC checksum of een vorm van encryptie met gebruik van sleutels.


Portfolio

Draadloos headset systeem

Om tijdens helikopter rondvluchten snel van passagiers te kunnen wisselen is er door Bird Electronics een draadloos headset systeem ontwikkeld. Het systeem bestaat uit 2 groepen van 4 headsets, een basisstation en een aansluiting op het audiokanaal van de helikopter. Met dit systeem kan automatisch gekozen worden welke groep headsets in verbinding staat met de piloot en welke groep contact heeft met het grondstation.

RFM70Voor dit project is er gebruik gemaakt van RFM70 modules voor het verzenden van een digitaal audiosignaal. De module werkt in de 2.4 GHz band (2400 tot 2527 MHz), met een maximaal vermogen van +5 dBm.
De transmissiesnelheid bedraagt 1 of 2 Mbps. Het verzenden van data gebeurd echter altijd in de vorm van losse pakketten, waardoor de totale bandbreedte minder is dan 1Mbps.

Het signaal van de microfoon in de headset wordt eerst gefilterd en vervolgens via een analoog-digitaal-converter (ADC) omgezet naar digitale waarden, dit gebeurt met een resolutie van 8 bits en een snelheid van 16kHz. Deze digitale ‘stream’ wordt vervolgens verzonden in pakketten van 32 bytes.

Door snelle en efficiente communicatie via de SPI-bus hebben we het maximale uit deze RF module weten te halen. De headsets bevatten zowel (hoogfrequente) analoge als digitale techniek, waardoor er aan het printontwerp extra hoge eisen worden gesteld.

Er is specifiek voor de RFM70 module gekozen omdat er een groot aantal kanalen beschikbaar zijn in de 2.4 GHz band, deze kanalen zijn onafhankelijk van elkaar te gebruiken. Bluetooth of analoge radiomodules bieden hiervoor niet de juiste ondersteuning.

Draadloze kamerthermostaat

thermostaatBird Electronics ontwikkelt en produceert verschillende draadloze thermostaten voor een vloerverwarmingsbedrijf. Deze thermostaten communiceren draadloos met een intelligente regelaar om zo de temperatuur in afzonderlijke ruimtes te kunnen regelen. Dit gebeurt op basis van een eigen draadloos, gecodeerd protocol.

De RF modules die hiervoor gebruikt worden werken in de 868 Mhz frequentieband. Er is gekozen voor een smalbandig signaal met lage snelheid om een zo groot mogelijk bereik te realiseren, een smalle bandbreedte zorgt ervoor dat de ontvanger gevoeliger wordt.

Om stroom te besparen zenden de thermostaten hun gegevens om de paar minuten uit, de rest van de tijd wordt de elektronica in een toestand van laag energieverbruik gehouden. De batterijen gaan hierdoor meerdere jaren mee.

USB HID transceiver

usb_moduleOnze USB HID transceiver wordt aangesloten op een PC om communicatie tot stand te brengen met een draadloos sensornetwerk. Dit netwerk maakt gebruik van de 433 MHz of 868 Mhz ISM frequenties, hiervoor worden RF modules van Texas Instruments gebruikt. Omdat de USB module zich als een ‘Human Interface Device’ gedraagt is het niet nodig om extra drivers te installeren, na het aansluiten wordt de hardware automatisch herkend.

Voor communicatie met de USB module en de draadloze apparatuur is eigen software ontwikkeld met behulp van Visual Studio. De database die aan dit programma gekoppeld is bevat alle meetgegevens die in de loop van tijd ontvangen zijn, deze gegevens worden vervolgens zichtbaar gemaakt via een afgeschermde webpagina.

De techniek die gebruikt is voor de USB transceiver kunnen we ook toepassen in uw product, er bestaan hiervoor diverse mogelijkheden:

  • Draadloze communicatie tussen twee of meer computers
  • Een computer gebruiken om informatie draadloos te ontvangen en te visualiseren
  • Communicatie met apparatuur in de 433 MHz, 868 MHz of 2.4 GHz band