In questo articolo parleremo del ProBee-ZE10, un modulo ZigBee OEM molto speciale e performante, dotato di tante funzionalità.
Il modulo in oggetto è un dispositivo ZigBee dotato di circuito radio e di antenna. La sua particolarità sta nella dotazione di una vasta libreria ad alto livello per la programmazione, in modo che il progettista possa sviluppare le proprie applicazioni in tempi molto rapidi. Questa classe di moduli realizza una serie di aspetti molto importanti nella progettazione. Sono piuttosto economici e presentano un ottimo rapporto qualità/prezzo, viste le caratteristiche tecniche. In secondo luogo essi permettono di realizzare facilmente applicazioni wireless a basso consumo, utilizzando ormai la collaudata e sicura tecnologia ZigBee. Il modello è infatti basato su core EM250.
Figura 1: il modello ZE10C-00
Figura 2: il modello ZE10U-00
Figura 3: il modello ZE10U-00
DISTANZA E CONSUMI
Il modulo in questione è caratterizzato da bassi costi e da un consumo di corrente irrisorio. Nonostante ciò, le sue prestazioni sono di tutto rispetto. Ecco di seguito le potenzialità maggiori ricercate dai progettisti:
- la velocità di trasferimento dati arriva sino a 250 kbps;
- la distanza di trasmissione può arrivare anche a 1,6 km, a condizione di operare in ambiente all’aperto e con i moduli disposti in portata ottica.
CARATTERISTICHE GENERALI
Le caratteristiche generali del modulo ProBee-ZE10 sono le seguenti:
- pieno supporto ZigBee 2007 e ZigBee Pro wireless connectivity;
- coprocessore integrato compatibile IEEE 15.4;
- diverse opzioni di utilizzo e di accordo per l’antenna. Con un dipolo accordato con guadagno di 5 dBi opzionale si possono raggiungere 1,6 km;
- supporto del segnale UART;
- 4 ingressi analogici;
- 13 porte digitali di ingresso e uscita;
- supporto di operazioni di servizio e manutenzione tramite wireless, come aggiornamento a distanza del firmware e configurazione tramite comandi AT;
- strumenti Windows di semplice utilizzo.
CARATTERISTICHE TECNICHE
Ben più importanti e interessanti sono le caratteristiche tecniche del modulo ProBee-ZE10, di cui elenchiamo, per brevità, quelle che coinvolgono maggiormente i progettisti e che possono così riassumersi:
- potenza di trasmissione RF: +20 dBm (100 mW);
- sensibilità in ricezione: - 102 dBm;
- velocità trasmissione dati: fino a 250 kbps (max. teorico: 921);
- distanza di trasmissione: fino a 1,6 km utilizzando il dipolo accordato di 5 dBi;
- numero di canali: 14;
- larghezza di banda: 5 MHz;
- tensione di alimentazione: compresa tra 2,7 e 3,6 Volt DC;
- consumo di corrente in trasmissione: 190 mA;
- consumo di corrente in ricezione: 45 mA;
- disposizione pin: 2,0 mm 14x2;
- misure fisiche: 51,7 mm x 23,0 mm x 11,15 mm;
- temperatura operativa: compresa tra –40˚C e 85˚C.
LE PORTE DI I/O
Il modulo ProBee-ZE10 dispone di 13 porte multifunzione, denominate GPIO, che possono essere configurate in diversi modi:
- ogni porta può essere settata come ingresso, come uscita oppure in modalità bidirezionale;
- ogni porta può essere collegata a drain aperto o source aperto;
- ogni porta può avere internamente una resistenza di pull-up o di pull-down.
Realizziamo un piccolo dipolo in casa. Chi volesse cimentarsi nella costruzione di una piccola, economica ed efficiente antenna a dipolo, lo può fare tranquillamente, purché rispetti con precisione le misure e tenga sott’occhio la potenza irradiata e le onde stazionarie. La realizzazione di un dipolo a mezz’onda, a queste frequenze, potrebbe risultare un pò critica per le misure. Una taratura finale è possibile, intervenendo sulle dimensioni del dipolo, ritoccandolo di mezzo millimetro alla volta. Il calcolo delle misure dei bracci del dipolo è relativamente semplice. Si considera la sua frequenza a centro banda di 2.442 MHz (2,442 GHz). Ogni braccio del dipolo deve essere dimensionato a 2,85 cm e i due bracci non devono distare tra loro più di 5 mm. Il diametro del filo utilizzato deve essere di 1,6 mm. Il dipolo può essere disposto a una altezza superiore a un metro da terra e, in ogni caso, distante da ostacoli murari e metallici. Il rapporto S/R è buono e l’impedenza tipica si aggira intorno a 72 ohm. Anche il livello di stazionarie è alquanto basso, con un rapporto di SWR pari a 1/1.45. Il guadagno teorico è di 8 dBi e la polarizzazione è orizzontale.
APPLICAZIONI
Il modulo ProBee-ZE10 può essere utilizzato in un numero illimitato di applicazioni. A grandi linee ecco gli utilizzi principali:
- implementazione di una LAN (Local Area Network) o di una NAN (rete di quartiere);
- domotica;
- sistemi avanzati di illuminazione;
- sistemi di controllo climatici;
- automazione di servizi commerciali;
- applicazioni industriali.
LA RETE ZIGBEE
Una rete ZigBee può essere composta da tre elementi:
- il coordinatore, che consiste nel nodo centrale della rete. Può essere connesso ad altre reti esterne. In ogni rete può essere presente un solo coordinatore. Esso funge anche da repository nel quale sono memorizzate anche le chiavi per l’accesso delle password;
- il router, che scambia dati e informazioni con altri dispositivi. Dal momento che il coordinatore funziona anche da router, quest’ultimo è opzionale;
- il dispositivo finale che informa semplicemente il nodo padre qual è il router o il coordinatore. Per configurare un modulo come coordinatore, utilizzando i comandi AT, si può procedere come segue:
AT+NODETYPE=nnn<CR> # Set node type as the coordinator OK<CR> # Response ATZ<CR> # Apply the change OK<CR> # Response
dove il parametro numerico “nnn” del comando NODETYPE può assumere i seguenti valori: 0 = none; 1 = coordinator; 2 = router; 3 = end-device; 4 = sleepy end-device.
Figura 4: disposizione pin
Figura 5: diagramma a blocchi del dispositivo
