在智能家居和儀表應用中通訊模塊選型有四要素，包括所需的數據吞吐量，低功耗模式，所需的傳輸范圍和網(wǎng)絡(luò )訪(fǎng)問(wèn)頻繁度需求。儀器儀表和智能家居應用大多屬于數據采集類(lèi)，具有低吞吐量，低訪(fǎng)問(wèn)頻繁都和長(cháng)傳輸距離。一個(gè)射頻模塊便是一個(gè)完整的通信子系統。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(wú)源元器件。使用模塊解決方案不需要射頻專(zhuān)業(yè)知識，這讓設計人員能夠專(zhuān)注于智能儀表設計的其他方面。典型的射頻模塊在到手時(shí)已按照所需的標準進(jìn)行校準和認證。此外，該模塊還會(huì )包括網(wǎng)絡(luò )匹配電路，以方便集成天線(xiàn)，并最大限度減少任何信號損失。模塊解決方案可以采用內置或外置天線(xiàn)。
通訊模塊選型四要素
對于電力、水、天然氣和社區熱力管網(wǎng)的智能儀表而言，無(wú)線(xiàn)連接至關(guān)重要。設計一款無(wú)線(xiàn)收發(fā)器，設計人員可以根據智能儀表應用的需求，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 可保證射頻鏈路預算超過(guò) 140 dB，輸出功率高達 +16 dBm，并且支持 SIGFOX?、無(wú)線(xiàn) M-Bus、6LowPAN 和 IEEE 802.15.4g 網(wǎng)絡(luò )連接。射頻模塊則可支持無(wú)線(xiàn) M-Bus 協(xié)議?；蚨喾N無(wú)線(xiàn)電調制；可選擇自適應帶寬、擴頻因子、發(fā)射功率和編碼率，以滿(mǎn)足各種應用需求，并符合眾多國際法規的要求。這些模塊是完整的射頻系統，只需要一根天線(xiàn)，并且包括安全加密和認證功能，其超低功耗模式可實(shí)現更長(cháng)的電池續航時(shí)間。
設計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(gè)重要因素：
所需的數據吞吐量
低功耗模式
所需的傳輸范圍
網(wǎng)絡(luò )訪(fǎng)問(wèn)需求
對于數據傳輸需求最大化的應用而言，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衡組合。
許多智能儀表應用要求電池續航時(shí)間長(cháng)達數年，這讓用于物聯(lián)網(wǎng)的 Wi-Fi 技術(shù)面臨嚴峻挑戰。幸運的是，這些應用的數據吞吐量要求也相對有限，可以從使用 NFC、智能藍牙、藍牙或 SubGHz 技術(shù)中獲益。雖然 NFC 的低能耗頗具吸引力，但其數據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，智能電表的整體設計也至關(guān)重要。使設備盡可能長(cháng)時(shí)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(dòng)狀態(tài)的時(shí)間量，這是延長(cháng)無(wú)線(xiàn)智能儀表電池續航時(shí)間的關(guān)鍵因素之一。選擇使用基于模塊的通信實(shí)現，還是分立射頻 (RF) 通信實(shí)現，是設計成功的另一個(gè)因素。在做出這個(gè)決定時(shí)，需要考慮性能、解決方案的尺寸、封裝靈活性、認證、上市時(shí)間和成本要求。
通訊模塊在智能家居和儀表應用案例
我愛(ài)方案網(wǎng)聯(lián)手芯片原廠(chǎng)富奧星電子建設方案商生態(tài)，推出基于多普勒效應的雷達感知芯片模組，可實(shí)現非接觸式手勢開(kāi)關(guān)、人體近距喚醒、運動(dòng)感知和人體存在感知等功能。如：XBR816、XBR816C、XBR8161、XBR816X、XBR818，這些雷達射頻芯片已廣泛應用于智能照明、智能家居、智能衛浴、智能安防、智能家電等。我愛(ài)方案網(wǎng)聯(lián)合IC原廠(chǎng)富奧星，支持方案商自研雷達感知模塊，提供方案設計所需的原理圖，版圖，SDK，BOM清單和天線(xiàn)調試參數等，賦能方案商在客戶(hù)中發(fā)展新業(yè)務(wù)。同時(shí)，歡迎有智能傳感、近場(chǎng)識別、開(kāi)關(guān)和屏幕喚醒等設備需求的終端客戶(hù)關(guān)注雷達感知芯片和方案模塊。接下來(lái)，帶大家了解射頻芯片在智能家居中的應用案例。
XBR816C設計
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）
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(shí)）
1~3m（可調，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設計
① 局部空間照明：如櫥柜、衣柜、書(shū)柜、酒柜等；家居面板開(kāi)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
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設計
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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