在智能樓宇和智能家居中，無線系統(tǒng)同有線系統(tǒng)相比，要靈活、便利許多，甚至在工業(yè)自動化領(lǐng)域也是如此。而無需電池的無線能量采集技術(shù)更增加了免維修和持續(xù)能量供給的優(yōu)點(diǎn)。這也是各個設(shè)備制造商和開發(fā)商們選擇這項綠色的新技術(shù)用于新產(chǎn)品開發(fā)的一個重要原因。

無線自獲能技術(shù)的應(yīng)用非常多樣，不同的領(lǐng)域為了開發(fā)相應(yīng)的產(chǎn)品會有不同的需求。為了幫助設(shè)備開發(fā)商面對這些挑戰(zhàn)，EnOcean提供了一套性價比高而且個性化定制的開發(fā)平臺，能夠快速的將自獲能無線電技術(shù)集成應(yīng)該用于建筑和工業(yè)自動化、智能家居、物聯(lián)網(wǎng)（M2M）或者運(yùn)輸系統(tǒng)。

這個開發(fā)平臺包括以下幾個套件：入門（體驗）套件、編程套件、開發(fā)套件、熱能開發(fā)套件。由于模塊化的概念，設(shè)備開發(fā)商在開發(fā)產(chǎn)品時具有更高的靈活性，并能滿足產(chǎn)品的特殊要求，同時確保他們的競爭優(yōu)勢。

即插即用的快速開發(fā)

EnOcean模塊開發(fā)平臺的核心—EDK350開發(fā)套件提供了包括自獲能和無線電模塊在內(nèi)的全套開發(fā)模塊，以便為客戶提供即插即用的解決方案。該開發(fā)套件的核心部分是一個通用編程板。該編程板和DolphinStudio電腦軟件配合使用，為EnOcean模塊提供配置和程序。

完整的EDK350包括：TCM320（收發(fā)模塊）、STM300（通用無線電傳感器模塊）、ECO200（機(jī)械能采集器）、PTM330（應(yīng)用ECO200的發(fā)射模塊）、PTM210/PTM215（能量采集開關(guān)模塊，PTM215包含加密功能）、STM330（自獲能溫度傳感器模塊）、USB300（USB無線電網(wǎng)關(guān)）、DolphinStudio（配置和程序開發(fā)軟件）以及DolphinAPI（應(yīng)用程序）。

這個套件可以完全用DolphinView軟件來解讀和表述無線電協(xié)議。最新的應(yīng)用配置文件(EnOcean Equipment Profiles 或者EEP)EEP2.5，同樣可以通過該開發(fā)套件接收和發(fā)送。這使得來自不同生產(chǎn)商的產(chǎn)品具有了互操作性，從而與其他EnOcean產(chǎn)品或者兼容，或者借助網(wǎng)關(guān)與別的自動化標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)無縫溝通。

專為樓宇自動化打造

開發(fā)套件提供了各種能量轉(zhuǎn)換器和模塊用來創(chuàng)建自獲能無線電解決方案。TCM320收發(fā)模塊為智能建筑提供了多種實(shí)施方式。例如：單路繼電器模式可以控制模塊引腳的開/關(guān)，如果開發(fā)者在該引腳上連接一個繼電器，就可以通過開關(guān)控制電器設(shè)備了，例如用開關(guān)控制點(diǎn)燈。DolphinView軟件通過USB300接收并表述EnOcean報文。

PTM210/PTM215按壓發(fā)電無線模塊可以用作無需電池的無線遠(yuǎn)程控制。開關(guān)可以作為貼在墻上的單聯(lián)開關(guān)或者雙聯(lián)開關(guān)應(yīng)用，也可以作為手持式的的遠(yuǎn)程四鈕按壓開關(guān)控制器。

安全需求

自獲能的PTM215開關(guān)實(shí)現(xiàn)了加密功能，可應(yīng)用于需要安全無線通信的智能家居、加密控制系統(tǒng)等其他重要加密應(yīng)用。它在每一個無線電報文中提供了16bit循環(huán)碼。報文頭、報文數(shù)據(jù)以及當(dāng)前循環(huán)碼依次生成24bit的信息認(rèn)證碼（MAC）。接收系統(tǒng)可以根據(jù)這種編碼方式檢測所接收到數(shù)據(jù)報文的準(zhǔn)確性。

為了更方便的在產(chǎn)品中實(shí)現(xiàn)解密和加密功能，設(shè)備開發(fā)商可以使用DolphinAPI功能庫和一個具有解碼功能的接收設(shè)備，即可和例如PTM215開關(guān)模塊這樣的設(shè)備進(jìn)行通信了。

按鈕發(fā)電

在開發(fā)套件中，ECO200能量采集器和PTM330發(fā)射模塊可以組成一個完整的無線無源開關(guān)系統(tǒng)。機(jī)械能轉(zhuǎn)換器ECO200將采集到的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成立刻可用的電能。擁有一個120μWs的電能輸出、穩(wěn)定的2V電壓和一個無線無源模塊，這足以將三個子報文發(fā)送出去了。這種能量采集技術(shù)可以用于門和窗簾的控制或者燈的開關(guān)以及調(diào)光控制。

一個開關(guān)按壓發(fā)電形變僅需0.04英寸，開關(guān)的最大按壓次數(shù)超過了300,000次。擁有極短的形變（最新的技術(shù)可以使得彈簧形變僅需0.03英寸）使得開關(guān)可以按壓一百萬次以上，也就是說，如果一天按壓開關(guān)100次，開關(guān)的使用壽命超過25年。

無線無源模塊PTM330可以和用彈簧形變獲能的模塊相連接，不需要焊接，而且還可以通過四個開關(guān)按鍵發(fā)送四個數(shù)字信號。此外，再制造一個用戶設(shè)備時可以通過接口自行配置報文目錄。像其他的EnOcean無線電模塊一樣，PTM330也擁有一個獨(dú)一無二的32-bit識別碼，用以區(qū)別其他無線傳感器。無線電覆蓋范圍在室內(nèi)可以達(dá)到30米，在室外可以達(dá)到300米。這個完全的即插即用系統(tǒng)大大簡化了無線無源開關(guān)方案的實(shí)現(xiàn)。

暗光發(fā)電

最后，依靠太陽能供電的STM330可以測量室內(nèi)或機(jī)器溫度。該模塊的特點(diǎn)是其極低的功耗和高可靠性。如果每間隔15分鐘發(fā)送一次測量數(shù)據(jù)，一天可充電3.6個小時，那么僅需200lux的光強(qiáng)度就足以使用滿足這個功能的實(shí)現(xiàn)。如果該模塊的電容充滿電，可以在完全黑暗的條件下運(yùn)行四天。USB單向網(wǎng)關(guān)可以將測量數(shù)據(jù)和開關(guān)命令傳輸給電腦，DolphinView Basic軟件可以接收這些數(shù)據(jù)并將其表述出來。

逐步的定制開發(fā)

除了開發(fā)套件，ESK300入門套件也是為開發(fā)者提供的一款模塊化套件。入門套件是為了給開發(fā)者提供最初的測試，并了解設(shè)計無線自獲能技術(shù)產(chǎn)品的基本方法。入門套件包含一個開關(guān)模塊，組成不同開關(guān)應(yīng)用的組件，一個溫度傳感器模塊，一個USB網(wǎng)關(guān)和可視化的PC軟件。如果需要配置，軟件和硬件都可以滿足要求。如果想要將ESK300入門套件升級為開發(fā)套件，可以和包含通用開發(fā)模塊、發(fā)射模塊和通用傳感器模塊的EPK350編程套件配合使用。

熱能發(fā)電

另外，開發(fā)者可以利用EDK352熱能開發(fā)套件擴(kuò)充EDK350開發(fā)套件。該套件包括STM312無線能量采集傳感器模塊和一個可以與帕爾貼原件配合通過溫度變化為EnOcean模塊供電的ECT310DC/DC處理器。

溫度變化包含了大量的能量。僅僅一滴水下降1度所產(chǎn)生的能量就足以發(fā)送20,000個EnOcean無線電報文。這些能量不僅足夠供應(yīng)無線傳感器，甚至足夠供應(yīng)一定數(shù)量的無線電接收執(zhí)行器。這些能量來自于熱能發(fā)電機(jī)。

但是所有廉價的帕爾貼元件都有一個明顯的缺陷，就是它產(chǎn)生的電壓非常小，大約只有10mV/K。一個傳感器模塊需要3V左右的電壓，這時我們可以使用ECT310DC/DC來滿足這個需求。這個優(yōu)化振蕩器在接收到10mV的輸入電壓時便可以開始它的上變壓工作。如果輸入電壓變?yōu)?0mV或者更多（也就是大約2℃）輸出電壓就會大于3V。為了使能量采集效率達(dá)到30%，輸出電壓最高不超過5V同時輸入電壓大約在500mV。這大約相當(dāng)于未經(jīng)調(diào)整的太陽能供電電壓。

模塊化的開發(fā)套件系列使得產(chǎn)品開發(fā)更加豐富靈活。設(shè)備生產(chǎn)商可以在未來更簡單的開發(fā)出更多產(chǎn)品，同時更快更開放的將三種自獲能技術(shù)與無線電技術(shù)結(jié)合應(yīng)用于更多新的領(lǐng)域。

作者：弗蘭克·施密特，德國易能森有限公司，首席技術(shù)官&聯(lián)合創(chuàng)始人
翻譯：劉磊，德國易能森有限公司北京代表處