STM 100 Benutzerhandbuch - Download Center · 1. ALLGEMEINE BESCHREIBUNG Mit dem extrem leistungssparenden Funksendemodul STM 100 von EnOcean lassen sich drahtlose und wartungsfreie

Sensor-Funksendemodul STM 100 Benutzerhandbuch V1.2 Juni 2004

Änderungsindex Gegenüber der ersten Version des Handbuchs (STM 100 User Manual V1.0) wurden folgende wesentliche Änderungen und Verbesserungen vorgenommen: Version Wesentliche Änderungen

V1.1

• Kapitel 2.3: Ergänzung der Ersatzschaltbilder von Analogeingängen und

Spannungsausgängen • Überarbeitung von Kapitel 3.7 “Wake-up und sofortige Funkübertragung” • Neuaufnahme von Kapitel 3.8 “Lerntaste“ und Kapitel 3.9 “Gerätekodierung” • Überarbeitung von Kapitel 3.10 “Zulassungsvoraussetzungen” • Neuaufnahme von Kapitel 5 “Konformitätserklärung”

V1.2

• Druckfehlerkorrekturen: o Kapitel 2.2 - Die Zustände der Digitaleingänge werden im Sensor-Datenbyte

DATA_BYTE0 übertragen, nicht in DATA_BYTE3 o Kapitel 2.6 – Ein STM 100 Subtelegramm dauert 1.2 ms, nicht 2 ms.

• Überarbeitung von Kapitel 3.5 „Verwendung einer externen Energieversorgung“ Herausgegeben von EnOcean GmbH, Kolpingring 18a, 82041 Oberhaching

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Wichtig!

Die in diesem Dokument enthaltenen Informationen dienen der Beschreibung des Gerätetyps und sind nicht als festgelegte Betriebsmerkmale zu verstehen. Für etwaige Auslassungen oder Ungenauigkeiten wird keine Haftung übernommen. Wir behalten uns das Recht vor, Änderungen an Schaltungen und in der Spezifikation ohne vorherige Ankündigung vorzunehmen. Die jeweils neueste Produktspezifikation finden Sie auf der EnOcean-Website: http://www.enocean.com.

Was Patente oder sonstige Schutzrechte Dritter betrifft, so erstreckt sich die Haftung ausschließlich auf die Module selbst, nicht jedoch auf die beschriebenen Anwendungen, Verfahren und Schaltungen.

EnOcean haftet nicht für die Nutzung der beschriebenen Funkmodule. Sie beschränkt ihre Haftung auf den Ersatz von solchen Modulen, bei denen festgestellt wird, dass aufgetretene Defekte auf Qualitätsmängel zurückzuführen sind. Geräte oder Systeme mit Hochfrequenzbauteilen müssen den geltenden Vorschriften der jeweils zuständigen lokalen Behörden entsprechen.

Die EnOcean GmbH empfiehlt ihre Produkte nicht für den Einsatz in lebenserhaltenden Systemen. Sie verkauft ihre Produkte nicht wissentlich für derartige Anwendungen, es sei denn, es wird eine entsprechende “Vereinbarung über Produkthaftungsfreistellung” getroffen.

Bauteile der Module gelten als Sonderabfall und sind entsprechend zu entsorgen. Hierbei sind die Vorschriften der jeweils zuständigen lokalen Behörden zu beachten.

Verpackung: Bitte arbeiten Sie mit den Ihnen bekannten Recycling-Unternehmen zusammen. Verpackungsmaterial nehmen wir nach Absprache zurück, wenn es entsprechend sortiert ist. Die hierbei anfallenden Transportkosten sind von Ihnen zu tragen. Bei Verpackungsmaterial, das unsortiert an uns zurückgeschickt wird oder zu dessen Rücknahme wir nicht verpflichtet sind, müssen wir Ihnen eventuell anfallende Kosten in Rechnung stellen.

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STM 100 Benutzerhandbuch V1.2

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Inhaltsverzeichnis

1. ALLGEMEINE BESCHREIBUNG .........................................................................................................4 1.1 Grundfunktionen ......................................................................................................................................4 1.2 Typische Anwendungen .......................................................................................................................4 1.3 Überblick über die Merkmale ............................................................................................................5 1.4 Mechanische Abmessungen ...............................................................................................................6 1.5 Umgebungsbedingungen.....................................................................................................................7 1.6 Bestellinformationen .............................................................................................................................7

2. FUNKTIONSBESCHREIBUNG .............................................................................................................8 2.1 Blockschaltbild ..........................................................................................................................................8 2.2 Pinbeschreibung und Betriebseigenschaften........................................................................10 2.3 Ersatzschaltbilder der Ein- und Ausgänge ..............................................................................12 2.4 Codierung der Eingangspins CW und CP ..................................................................................16 2.5 Solarenergie-Bilanz ..............................................................................................................................17 2.6 Funktelegramm des STM 100 .........................................................................................................19 2.7 Serielle Datenkommunikation über das Empfangsmodul RCM 120 .........................21 2.8 Einlernen des STM 100 in Empfangsmodule des Typs RCM 120 ................................22

3. ANWENDUNGSINFORMATIONEN .................................................................................................23 3.1 Montage des Moduls.............................................................................................................................23 3.2 Montage der Antenne ..........................................................................................................................24 3.3 Montage der Solarzelle .......................................................................................................................25 3.4 Sendereichweite .....................................................................................................................................26 3.5 Verwendung einer externen Energieversorgung ................................................................27 3.6 Anwendungsbeispiel Temperaturüberwachung ..................................................................28 3.7 Wake-up und sofortige Funkübertragung ...............................................................................29 3.8 Lerntaste .....................................................................................................................................................32 3.9 Gerätekodierung.....................................................................................................................................32 3.10 Zulassungsvoraussetzungen...........................................................................................................34

4. ENTWICKLUNGSUMGEBUNG...........................................................................................................35 4.1 Evaluierungs-Kit EVA 100 .................................................................................................................35 4.2 Übersicht - integrierte Komponenten des EVA-Boards ...................................................35 4.3 Lieferumfang des EVA 100 und Bestellinformationen .....................................................35

5. KONFORMITÄTSERKLÄRUNG..........................................................................................................36

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1. ALLGEMEINE BESCHREIBUNG

Mit dem extrem leistungssparenden Funksendemodul STM 100 von EnOcean lassen sich drahtlose und wartungsfreie Sensoren aufbauen. Die Spannungsversorgung erfolgt dabei durch eine Solarzelle. Ein integrierter Energiespeicher garantiert uneingeschränkte Funktionen auch bei mehreren Tagen totaler Dunkelheit.

1.1 Grundfunktionen

Mithilfe von drei 8-Bit AD-Wandlereingängen und vier Digitaleingängen können multifunktionale Detektorsysteme auf Grundlage passiver Sensor-Bauelemente realisiert werden. Einfach und bequem lassen sich damit Temperatur, Lichtstärke usw. messen, die Zustände von Fenstern und Türen kontrollieren oder Eingangspannungen und -ströme überwachen.

Abbildung 1: Sensor-Sendemodul STM 100

1.2 Typische Anwendungen

• Gebäudeinstallationstechnik

• Industrieautomatisierung

• Konsumelektronik

Das Modul STM 100 arbeitet mit dem 868 MHz Funkschnittstellenprotokoll von EnOcean. Das Modul lässt sich zusammen mit dem Empfangsmodul RCM 120 einfach in Bedien- und Steuerungseinrichtungen verschiedener anwendungsspezifischer Systemlösungen einsetzen. Das STM-Modul ist Teil einer leistungsfähigen Funksystemlösung für Bedien- und Steuerungsanwendungen von EnOcean. Da die Funksender keine externe Spannungsversorgung benötigen (keine Batterien) lassen sich mit ihnen wartungsfreie Funksysteme aufbauen.

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1.3 Überblick über die Merkmale

Spannungsversorgung: ..... durch diskrete Solarzelle (Sonnenenergie) oder 3.0-4.0V extern

Frequenz / Sendeleistung / Modulationsart: .................. 868,3 MHz / max. 10 mW / ASK

Übertragungsrate / Bandbreite Kanal: .............................................120 kb/s / 280 kHz

Sendereichweite: ........................................................................300 m auf freiem Feld

Modulkennung: ................................ individuelle 32-Bit-Adresse, werksseitig programmiert

EnOcean-Telegrammtyp: ............................... 4BS („Four Byte Sensor“, Vier Byte Sensor)

Eingänge: ....................................... 3 Analogeingänge (Auflösung 8 Bit), 4 Digitaleingänge

Stromaufnahme im Ruhezustand: ................................................................ ca. 25 nA

spontanes Wake-up: ..................................................... externes Trigger-Differenzsignal

zyklisches Wake-Up: ..................benutzerkonfigurierbar (ca. alle 1, 10 oder 100 Sekunden)

Anwesenheitssignal: ..................................................................................................

................... benutzerkonfigurierbar (bei jedem, jedem 10. oder jedem 100. Wake-up-Signal)

Anlaufzeit bei leerem Energiespeicher: ......................................... < 10 Min. bei 400 lx

Beleuchtungszeit, um den leeren Energiespeicher für 14 Stunden Betrieb bei totaler Dunkelheit zu laden: ..................................................................... ca. 6 h bei 400 lx 1)

Beleuchtungszeit, um den Energiespeicher von der Funktionsgrenze des Moduls aus für 14 Stunden Betrieb bei totaler Dunkelheit nachzuladen: ............ < 1 h bei 400 lx 1)

maximale Betriebsdauer bei totaler Dunkelheit: .................................... z.B. ca. 90 h 2)

ext. Versorgungsspannungsausgang:

............................................2,2 – 5,0 V, 1 mA max.3), > 2 ms (während der Wake-up-Zeit)

ext. Referenzspannungsausgang:

........................................ 2,048 V ±1%, 1 mA max.3), > 2 ms (während der Wake-up-Zeit)

Abfragezeit der Eingänge nach dem Wake-up: .................................................1,7 ms

Sendeanzeige-Ausgang (LED): ....... 2,2 - 5,0 V, 2 mA max., 3 x 1 ms innerhalb von 70 ms Eine Statusänderung am Pin WAKE zwingt den Onboard-Controller, sofort alle anliegenden analogen und digitalen Eingangswerte abzufragen. Zusätzlich gibt es einen benutzerprogrammierbaren, zyklischen Wake-up (alle 1, 10 oder 100 Sekunden).

Nach dem Wake-up wird ein Funktelegramm (Eingangsdaten, eindeutige 32-Bit-Sensorkennung, Prüfsumme) gesendet, falls sich einer der digitalen Eingangswerte seit dem letzten Senden geändert hat oder sich die gemessenen Analogwerte signifikant geändert haben: > 32mV(4LSB) bei AD_1, > 40mV(5LSB) bei AD_0 oder > 104mV(13LSB) bei AD_2.

Gibt es keine relevanten Änderungen an den Eingängen, wird nach einer benutzerkonfigurierbaren Anzahl Wake-ups (jedem, jedem 10. oder jedem 100.) ein Anwesenheitssignal gesendet, das in jedem Fall alle aktuellen Messwerte enthält (Lebenszeichen).

1 Wake-up alle 100 s und Senden eines Funksignals alle 17 Min. (Durchschnitt) 2 Energiespeicher ist bei 1000 lx geladen, Wake-up alle 100 s und Senden eines Funksignals alle 17 Min. (Durchschnitt) 3 Gesamtstrom beide Ausgänge max. 1 mA

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Zwischen den Wake-up-Phasen befindet sich das Modul im Ruhezustand, um die Leistungsaufnahme so gering wie möglich zu halten (durchschnittlich nur einige nA!).

1.4 Mechanische Abmessungen

Abmessungen der Leiterplatte: ............................................. 21 x 40 x 9 mm (einschl. Energiespeicher und Anschlusspins)

Abmessungen der Solarzelle: ...........................................Belichtungsfläche 11 x 20 mm

Antenne:.................................................................vorinstallierte λ/4-Wurfantenne, 9 cm

Stecker: ............................................................ 20 Pins, zweireihig, Rastermaß 1,27 mm

20 19

2 1

ANT

Abbildung 2: Modulabmessungen STM 100

Abbildung 3: Solarzelle des STM 100 (Vorder- und Seitenansicht)

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GND SOL2

GND SOL1

Abbildung 4: Solarzelle des STM 100 (Rückansicht)

1.5 Umgebungsbedingungen

Betriebstemperaturbereich: ....................................................................-25 bis +65°C

Lagerungstemperaturbereich:........................... -25 bis +65°C, -40 bis +85°C (max. 1 h)

Luftfeuchte (Leiterplatte): ...............................................................0% bis 95% rel.LF.

Luftfeuchte (Solarzelle, Rückseite): ................. 0% bis 70% rel.LF., keine Kondensation 1) 1.6 Bestellinformationen

Typ EnOcean Bestellnummer

STM 100

S3001-C100

1 Zum Korrosionsschutz siehe Kapitel 3.3

Montage der Solarzelle

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2. FUNKTIONSBESCHREIBUNG

2.1 Blockschaltbild

*) Eingangswerte DI_x und AD_x werden gesendet bei - Wake-up und geändertem Eingangswert - Wake-up und Anwesenheitssignal fällig

Goldcap

V_SC1 V_SC2ANT (Draht)

FunksenderLED

Spannung, Daten*)

ProzessorSpannungs- steuerung undWake-up-Timer

spontanes Wake-up

DI_0Wake-up (Einschalten) Digital

InputsDI_1

DI_3DI_2WAKE

Ready (Ausschalten)WAKE

AD_0Anwesenheits- Signal bei

zyklisches Wake-up AD8-bit

CW_1 AD_1(alle 100, 10 Sek. oder jede Sek.) CW_0 AD_2(jedem 100.,

jedem 10.,nur während

Wake-up aktivjedem zyklischen Wake-up)

V_OUT V_REF GND CP_0 CP_1

Abbildung 5: Blockschaltbild des STM 100

2.1.1 Spannungsversorgung des Moduls: Solarzelle und Goldcap-Energiespeicher

Die mitgelieferte Solarzelle wurde speziell für das STM 100 entwickelt und garantiert maximale Leistung des Moduls bei kleinstmöglichen Abmessungen. Die aktive Fläche der Zelle ist in zwei Bereiche geteilt, die unabhängig voneinander die einzelnen Versorgungsspannungen des Moduls erzeugen:

a) V_SC1: Der Eingang für die Haupt-Spannungsversorgung muss an die Solarzelle des STM 100 (kleinere aktive Fläche) oder eine andere externe Spannungsquelle angeschlossen werden.

b) V_SC2: Der Ladeeingang für den Goldcap wird an die größere aktive Fläche der Solarzelle des STM 100 angeschlossen.

Für optimale Performance (minimale Rückströme), sollten Schottkydioden in Reihe mit der Solarzelle geschaltet werden, wie in folgender Abbildung gezeigt. Geeignete Schottkydioden sind BAS 45A (bedrahtete Einzeldiode) oder BAS 125-07 (zwei Dioden im SMD-Gehäuse).

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SOL2

Schottky- dioden

SOL1

V_SC2 V_SC1

SOLARZELLE 70%30%

GND

Abbildung 6: Anschluss der Solarzelle 2.1.2 Spannungüberwachung

Die Spannungsüberwachung überwacht die Versorgungsspannung V_SC1 und den Ladezustand des Energiespeichers. Sie steuert die Spannungsversorgung von Wake-up-Timer, Mikroprozessor und Funksender sowie die Versorgungsspannungsausgänge. 2.1.3 Versorgungsspannungsausgänge Das Modul besitzt zwei Versorgungsspannungsausgänge:

a) V_OUT (Betriebsspannung des Moduls, die Ausgangsspannung hängt stark von den Ladebedingungen des Energiespeichers ab)

b) V_REF (stabilisierte Referenzspannung) Die Ausgänge sind nach einem Wake-up während des aktiven Zustands des Moduls aktiviert und dienen der Versorgung externer benutzerspezifischer Sensorschaltungen. Sie können nur einen begrenzten Gesamtstrom liefern. 2.1.4 Wake-up-Timer

Mithilfe des Wake-up-Timers lassen sich benutzerdefinierbare Wake-up-Intervalle für die Aktivierung des Prozessors programmieren. Der Wake-up kann auch extern erfolgen (über die WAKE-Pins). Merkmale:

• extrem geringe Leistungsaufnahme im Ruhezustand • zyklischer Wake-up des Prozessors über externe Beschaltung der Pins (CW_0, CW_1)

benutzerspezifisch einstellbar • Ruhezustand lässt sich über eine Statusänderung der WAKE-Differenzeingänge sofort

beenden. Beachten Sie, dass die WAKE-Eingänge Teil einer speziellen kapazitiven Schaltung sind, die für geringst mögliche Leistungsaufnahme sorgt (Stromfluss nur beim Umschalten). Bitte beachten Sie daher, dass WAKE und WAKE* grundsätzlich wie folgt zu beschalten sind:

GND

WAKE

WAKE

GND

WAKE

WAKE

Abbildung 7: Externe Beschaltung der WAKE-Pins

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2.1.5 Prozessor Nach den Wake-up kontrolliert der Prozessor alle Funktionen des Moduls. Zunächst liest er die Werte aller Messeingänge aus. Anschließend löst er das Senden eines Funksignals aus, falls mindestens eine der folgenden Bedingungen zutrifft:

a) Einer der Eingangswerte hat sich seit der letzten Funkübertragung geändert (Statusänderung an einem der vier Digitaleingänge oder der Wert eines der drei Analogeingänge hat sich, prozentual zum Messbereich, mindestens um einen vordefinierten Wert geändert).

b) Das Anwesenheitssignal ist fällig. Dies ist der Fall, wenn die Anzahl der Wake-ups, die

keine Funkübertragung ausgelöst haben, einen benutzerdefinierbaren Wert erreicht (CP_0 und CP_1).

Nach jeder Funkübertragung werden alle Messwerte für den Datenvergleich beim nächsten Wake-up gespeichert. 2.1.6 Funksender Wenn die Sendebedingung erfüllt ist, startet der Mikroprozessor den Funksender. Die Sendeanzeige-LED leuchtet kurzzeitig auf und zeigt an, dass ein Signal gesendet wird. 2.2 Pinbeschreibung und Betriebseigenschaften

Pin-Nr. Symbol Funktion Betriebseigenschaft

5 6 7

AD_0 AD_1 AD_2

Analogeingänge, die bei jedem Wake-up ausgelesen werden. Wenn sich die gemessenen Eingangsspannungen im Vergleich zu den zuletzt gesendeten Werten relevant geändert haben, wird die Übertragung eines Funktelegramms ausgelöst. Die Werte der Analogeingänge werden in den Sensor-Datenbytes übertragen: AD_0 = DATA_BYTE1, AD_1 = DATA_BYTE2, AD_2 = DATA_BYTE3.

• Abtastzeit: > 1,7 ms • Auflösung: 8 Bit (1 Bit = V_REF/256 = 8mV)

• Relevante Eingangsänderung: > 32mV(4LSB) von AD_1, > 40mV(5LSB) von AD_0 oder > 104mV(13LSB) von AD_2

2 1 4 3

DI_0 DI_1 DI_2 DI_3

Digitaleingänge, die bei jedem Wake-up ausgelesen werden. Hat sich der Zustand eines Eingangs im Vergleich zu den zuletzt gesendeten Werten geändert, wird die Übertragung eines Funktelegramms ausgelöst. Die Digitaleingänge lassen sich auch für eine vom Benutzer definierte, individuelle Erkennung des Sensortyps verwenden. Die Zustände der Digitaleingänge werden im Sensor-Datenbyte DATA_BYTE0 übertragen (niedrigstwertige 4 Bits): D DI_0 = Bit 0, DI_1 = Bit 1, DI_2 = Bit 2, DI_3 = Bit3).

• Abtastzeit: > 1,7 ms • DI_0..2: Eingänge mit Widerstandsnetzwerk, müssen offen oder mit GND verbunden sein.

• DI_3: TTL-Eingang mit Pull-up-Widerstand 10 MΩ gegen V_SC (Low = 0 V bis 0,2 x V_SC, High = 0,8 x V_SC bis V_SC)

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18 20

WAKE WAKE

Eine Zustandsänderung am WAKE-Eingang beendet sofort den Ruhezustand.

Differenzeingang (kapazitiv): Bitte stets gegenseitig (UM) gegen GND beschalten!

12 14

CW_0 CW_1

Codiereingang für die Zykluszeit des Prozessor-Wake-up: ca. 1, 10 oder 100 Sekunden

Pins müssen offen oder mit GND verbunden sein. Der Wert der zyklischen Wake-up-Zeit hängt stark von jeweiliger Versorgungs-spannung, Temperatur und Herstellungstoleranzen ab (+/-20% bei 3,3 V, 23°C).

13 15

CP_0 CP_1

Codiereingang, mit dem die Anzahl der zyklischen Wake-up-Signale festgelegt wird, die das Anwesenheitssignal auslösen: bei jedem, jedem 10. oder jedem 100. Wake-Up-Signal

Pins müssen offen oder mit GND verbunden sein.

9

V_OUT

Versorgungsspannungsausgang des Moduls (während der Wake-up-Phase aktiviert), für die Versorgung benutzerspezifischer externer Sensorschaltungen

2,7 bis 4,0 V, >2 ms, I(Vout) + I(Vref) = 1 mA max.

10

V_REF

Referenzspannungsausgang des Moduls (während der Wake-up-Phase aktiviert), für die Versorgung benutzerspezifischer externer Sensorschaltungen

2,048 V ±1%, >2 ms, I(Vout) + I(Vref) = 1 mA max.

11

LED Ausgang für den Anschluss einer optionalen Leuchtdiode für die Telegramm-Sendeanzeige (blitzt kurz auf)

2,7 bis 4,0 V Leerlauf, 2 mA max., Ausgangsimpedanz 470 Ω, ca. 3 x 1 ms innerhalb von 70 ms

19

V_SC1 Eingang für die Hauptspannungsversorgung. Anschluss an SOL1 der Solarzelle des STM 100 in Serie mit einer Schottkydiode (an die kleinere Zellenfläche, siehe Abb. 6). Oder Anschluss an eine andere externe Spannungsquelle.

Bei anderen Spannungsquellen als beigefügte Solarzelle: 3,0 bis 4,0 V, Welligkeit <50 mV

17

V_SC2 Goldcap-Ladeeingang. Anschluss an SOL2 der Solarzelle des STM 100 in Serie mit einer Schottkydiode (an die größere Zellenfläche, siehe Abb. 6).

8 16

GND

Masseanschluss

ANT

λ/4-Wurfantenne Der ANT-Anschluss ist nicht potentialfrei. Um Beschädigungen des Moduls zu vermeiden, bringen Sie das Ende der Antenne nicht mit Massepotential oder anderen leitfähigen Teilen in Berührung!

Die Lage der Steckverbinder finden Sie in Kapitel 1.4 Mechanische Abmessungen.

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2.3 Ersatzschaltbilder der Ein- und Ausgänge

2.3.1 Ersatzschaltbild der Digitaleingänge DI_0 bis DI_2

2.3.2 Ersatzschaltbild des Digitaleingangs DI_3

2.3.3 Ersatzschaltbild der Codiereingänge CP_0 bis CP_1

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2.3.4 Ersatzschaltbild der Eingänge WAKE und WAKE*

2.3.5 Ersatzschaltbild der Codiereingänge für die Einstellung der zyklischen Wake-

up-Zeit CW_0 bis CW_1

2.3.6 Ersatzschaltbild des LED-Ausgangs

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2.3.7 Ersatzschaltbild des Eingangs V_SC1

R_C1: ca. 6 MΩ nachdem 10 Minuten lang 3 V angelegen sind

R_STM: je nach Wake-up-Zykluszeit (= m in Sekunden)

und je nach durchschnittlichen Sende-Zykluszeiten (=s x m in Sekunden) laut folgender Tabelle:

m100 m10 m1

s100 s10 s1 s100 s10 s1 s100 s10 s1

14,3 M 12 M 4,6 M 3,95 M 2,58 M 579 k 480 k 292 k 59,5 k

2.3.8 Ersatzschaltbild des Eingangs V_SC2

R_C2: ca. 375 kΩ nachdem 10 Minuten lang 3 V angelegen sind

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2.3.9 Ersatzschaltbild der Analogeingänge AD_0 bis AD_2

2.3.10 Ersatzschaltbild der Spannungsausgänge V_OUT und V_REF

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2.4 Codierung der Eingangspins CW und CP

Die Codiereingänge müssen entsprechend den folgenden Tabellen offen bleiben (NC) oder mit Masse verbunden werden (GND). 2.4.1 Wake-up-Zykluszeit

CW_0 CW_1 Wake-up-Zykluszeit (Nennwert)

NC NC 1 s

GND NC 10 s

NC GND 100 s

GND GND Reserviert

2.4.2 Häufigkeit des Anwesenheitssignals

CP_0 CP_1 Anwesenheitssignal wird ausgelöst bei NC NC jedem Wake-up-Signal

GND NC jedem 10. Wake-up-Signal

NC GND jedem 100. Wake-up-Signal

GND GND Reserviert

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2.5 Solarenergie-Bilanz

In den folgenden Diagrammen sehen Sie, welche Ladezeit der Energiespeicher abhängig von verschiedenen Betriebsszenarien und Beleuchtungsstärken benötigt. Parameter sind Wake-up-Zykluszeiten (= m in Sekunden) und durchschnittliche Sendezeiten (= s x m in Sekunden). Bei allen Messungen sind eine externe Sensorschaltung und eine Sendeanzeige-LED an das Modul angeschlossen. Zwischen Solarzelle und Versorgungsspannungseingängen des Moduls befinden sich Schottkydioden des Typs BAS 125. 2.5.1 Erste Ladezeit für Betrieb während einer Nacht

Beleuchtungszeit, um den leeren Energiespeicherfür 14 Stunden Betrieb bei totaler Dunkelheit zu laden

(Stromverbrauch der externen Sensorschaltung 1 mA)

02468

10121416182022

100 1000 10000

Beleuchtungsstärke [lx]

Lade

zeit

[h]

m100; s100

m100; s10

m100; s1

m10; s100

m10; s10

2.5.2 Nachladezeit für Betrieb während einer Nacht

Beleuchtungszeit, um den Energieseicher von der Grenze der Betriebsfähigkeit ausfür 14 Stunden Betrieb bei totaler Dunkelheit zu laden

(Stromverbrauch der externen Sensorschaltung 1 mA)

0

2

4

6

8

10

12

100 1000 10000


Nac

hlad

ezei

t [h] m100; s100

m100; s10

m100; s1

m10; s100

m10; s10

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2.5.3 Erste Ladezeit für maximales Aufladen des Energiespeichers

Ladezeit des leeren Goldcap des STM 100 bis zu 95% seiner max. Ladespannung abhängig

von der Beleuchtungsstärke

123456789

1011121314151617181920

100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000


Lade

zeit

[h]

m100; s100m100; s10m100; s1m10; s100m10; s10m10; s1m1; s100m1; s10m1; s1

2.5.4 Maximale Betriebsdauer bei totaler Dunkelheit

Betriebsdauer des STM 100 bei totaler Dunkelheit (Goldcap ursprünglich auf 95% der maximalen Ladespannung geladen,

Stromverbrauch der externen Sensorschaltung 1 mA)

0,1

1

10

100

1000

100 1000 10000durchschnittliche Beleuchtungsstärke [lx]

Bet

riebs

daue

r [h]

m100; s100m100; s10m100; s1m10; s100m10; s10m10; s1m1; s100m1; s10m1; s1

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2.6 Funktelegramm des STM 100

EnOcean hat für die Übertragung der Telemetriesignale ein dynamisches Telegramm für Funkdaten entwickelt, das sich an die einzelnen Anwendungen anpassen lässt. Dieses Telegramm ist für die wesentlichen Anforderungen energieautarker Funksensoren optimiert:

• Kleinste Leistungsaufnahme

• Möglichkeit des Betriebs von hundert Funksendern innerhalb einer Funkzelle (kleinstes Kollisionsrisiko)

• Höchste Übertragungszuverlässigkeit

• Große Sendereichweite

• Einfache Erweiterbarkeit

• Geeignet für uni- und bidirektionale Kommunikation

• Flexibel an verschiedene Datenstrukturen und -mengen anpassbar

• Verschlüsselungsmöglichkeit

2.6.1 Frequenzbereich und maximal erlaubter Sendezyklus

EnOcean nutzt mit seiner Technik den Funkkanal 868.3 MHz, der in Europa ausschließlich für Datenübertragungen kurzer Dauer freigegeben ist. Alle Sender müssen sich daher auf einen Arbeitszyklus von maximal 1% innerhalb einer Stunde beschränken. Dauerhaft aktive Sender wie z.B. Funkkopfhörer sind nicht zugelassen. Bei normalen Anwendungen ist daher sicherzustellen, dass das Sendemodul STM 100 pro Stunde höchstens 9.000 mal Messdaten überträgt (Bei dieser Rechnung ist die äußerst kurze Telegrammlänge einschließlich Mehrfachsendungen berücksichtigt, siehe Kapitel 2.6.3. Zudem wurde eine Toleranz der Telegrammlänge von 10% vorgehalten).

2.6.2 Modulationsverfahren

EnOcean verwendet als Modulationsverfahren die Amplitudenumtastung (ASK). Durch digitale Amplitudenmodulation lassen sich sehr energieeffiziente Sender aufbauen, da hier nur die „1“-Bits übertragen werden. Bei gleichem Störsignalpegel haben das Alternativverfahren (FSK) und ASK die gleiche Übertragungssicherheit. (Quelle: Pehl, Digitale und analoge Nachrichtenübertragung, Hüthig 2001)

2.6.3 Zeitverhalten beim Senden

Das Sendezeitverhalten des Funkmoduls STM 100 ist so angepasst, dass etwaige Kollisionen mit Datenpaketen anderer Sender von EnOcean ebenso vermieden werden wie umgebungsbedingte Störungen.

Bei jedem Sendezyklus werden drei identische Untertelegramme übertragen. Das Senden eines solchen Untertelegramms dauert etwa 1,2 ms. Um die Datensicherheit zu optimieren, wird jedes Telegramm innerhalb von 40 ms zweimal wiederholt. Der Zeitabstand zwischen diesen drei Sendeimpulsen wird zufällig festgelegt.

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fest: 12..27 ms

(-25...65°C)

fest: 12..27 ms

(-25...65°C)

variabel: 0..9,5 ms (16 Slots)

t

Abbildung 8: Zeitverhalten des STM 100 beim Senden

2.6.4 Sichere Datenübertragung in Systemen mit vielen Sensoren

Aufgrund der sehr kurzen Sendtelegramme lassen sich viele Sender von EnOcean in einer Funkzelle gleichzeitig betreiben, die Kollisionswahrscheinlichkeit bleibt sehr klein. Statistisch gesehen ist bei 100 Funksensoren, die im Schnitt einmal pro Minute senden, die Übertragungssicherheit immer noch größer 99.99%. Daher eignet sich diese Funktechnologie auch für große Bürogebäude und Industrieanlagen, in denen sehr viele solche Funksensoren eingesetzt werden.

Abbildung 9: Kollisionsbedingte Sicherheit der Datenübertragung für EnOcean Lichtschaltersender

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2.7 Serielle Datenkommunikation über das Empfangsmodul RCM 120

Das Empfangsmodul RCM 120 von EnOcean ermöglicht die normale asynchrone Kommunikation mit einem Mikrocontroller oder Personal Computer (9.600 b/s, 1 Startbit, 8-Bit-Datenbyte mit dem niedrigstwertigen Bit an erster Stelle, 1 Stoppbit) mit einer entkomprimierten und einfachen Datenstruktur.

Abbildung 10: Empfangsmodul RCM 120

Ist der Empfänger RCM 120 auf Modus 0, „Serielle Schnittstelle“, eingestellt, so überträgt er Datenblöcke mit Informationen aus den eingegangenen Funktelegrammen weiter. Für eine komplette Sendernachricht wird über die serielle Verbindung ein 14 Datenbyte langes Telegramm übertragen. Das Datenblockformat wird im Benutzerhandbuch des RCM 110/120 ausführlich erläutert.

Das Protokoll des STM 100 hat den Typ „4BS“ (4 Byte Sensor):

Beschreibung der Funkdaten des STM 100:

ORG = 7 dez. (immer, EnOcean Modultyp „4BS“) DATA_BYTE3 = Wert des Analogeingangs AD_2 DATA_BYTE2 = Wert des Analogeingangs AD_1 DATA_BYTE1 = Wert des Analogeingangs AD_0 DATA_BYTE0 = digitale Sensoreingänge wie folgt: Bit 7 Bit 0

reserviert DI_3 DI_2 DI_1 DI_0 ID_BYTE3 = Modulkennung (Byte 3) ID_BYTE2 = Modulkennung (Byte 2) ID_BYTE1 = Modulkennung (Byte 1) ID_BYTE0 = Modulkennung (Byte 0)

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2.8 Einlernen des STM 100 in Empfangsmodule des Typs RCM 120

Der Funksender STM 100 kann, wenn gewünscht, in einen EnOcean Empfänger des Typs RCM 120 eingelernt werden. Dieser muss auf Lernbetrieb gestellt werden. Dann wird beim STM 100 einfach ein Funksignal ausgelöst, zum Beispiel mithilfe des WAKE-Differenzeingangs. STM 100-Module, die im Empfänger RCM 120 eingelernt wurden oder bereits zuvor bekannte Module werden in H_SEQ des seriellen Telegramms gekennzeichnet. Einzelheiten finden Sie im Benutzerhandbuch des RCM 110/120. Es ist zu beachten, dass zyklisch sendende Sensoren fälschlich eingelernt werden könnten, vor allem bei gleichzeitigem Einsatz mehrerer Sensoren. Weitere Anwendungshinweise hierzu finden Sie im Kapitel 3.8 „Lerntaste“.

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3. ANWENDUNGSINFORMATIONEN

3.1 Montage des Moduls

Das Modul STM 100 benötigt einige externe Bauteile für die Konfiguration der STM-Firmware und den Anschluss der benutzerspezifischen Sensorschaltung. Diese externen Bauteile passen leicht auf eine kleine Leiterplatte, die kopfüber auf die zweireihige Stiftleiste des STM-Moduls von EnOcean gesteckt wird. So lassen sich sehr kompakte Sensorbaugruppen aufbauen. Passende Buchsenleisten zu den zweireihigen Stiftleisten auf der Leiterplatte sind z.B. bei Conrad Electronic erhältlich (Best.-Nr. 73 85 30, www.conrad.de).

Abbildung 11: Beispiele für kompakte Sensorbaugruppen

Die aufgesteckte Leiterplatte muss folgende Aufgaben erfüllen:

• Spannungsversorgung des STM durch Anschluss von V_SC1 und V_SC2 an die mitgelieferte Solarzelle oder Anschluss von V_SC1 an eine andere geeignete externe Spannungsquelle

• Konfiguration der STM-Firmware durch Beschaltung der Eingangspins CW_0..1 und CP_0..1

• falls erforderlich Anschluss einer anwendungsspezifischen Sensorschaltung an die Analog-Eingangspins (AD_0, AD_1, und/oder AD_2) und Versorgung der Sensorschaltung über V_OUT, V_REF und GND

• falls erforderlich Anschluss an die Digitaleingänge DI_0..3 (Die Digitaleingänge lassen sich auch für eine vom Benutzer definierte, individuelle Erkennung des Sensortyps verwenden

• falls erforderlich Anschluss eines Umschalters an die WAKE-Differenzeingänge für spontanes Wake-up

• falls erforderlich Anschluss einer Leuchtdiode an die Pins LED und GND für visuelle Anzeige des Sendevorgangs

Um HF-Einstreuungen aus der Umgebung zu vermeiden, sollten die Leiterbahnen der benutzerspezifischen Schaltung so kurz wie möglich sein. Die Leiterplatte sollte einen Masselayer enthalten.

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http://www.conrad.de/

3.2 Montage der Antenne

Auswahl und Position von Empfänger- und Senderantenne sind die wichtigsten Faktoren, die die Sendereichweite bestimmen. Das Sendemodul STM 100 wird standardmäßig mit einer λ/4-Drahtantenne geliefert. Mit dieser Antenne lassen sich sehr kompakte Sensorbaugruppen mit guten Funk-Übertragungseigenschaften aufbauen. Bei der Montage der Antenne sollten die folgenden Hinweise beachtet werden, um die Systemleistung zu optimieren: Für optimale Sendeleistung muss der unmittelbaren Antennenumgebung besondere Beachtung geschenkt werden, da diese großen Einfluss auf die Abschirmung und Abstimmung der Antenne hat. Die Antenne muss so weit wie möglich ausgezogen und darf keinesfalls abgeschnitten werden. Insbesondere das Ende der Leitung sollte möglichst weit entfernt von Metallteilen, Leiterbahnen und schnellen Logikbauteilen (z.B. dem Mikroprozessor des STM 100) sein. Für eine gute Antennenperformance die Drahtantenne bitte nicht aufrollen oder verknäulen und beachten Sie bitte eine Entfernung von mindestens 10 mm (besser 20 mm) über die gesamte Antennenlänge von allen PCB-Leiterbahnen, Masseflächen und allen leitenden und elektrischen Teile. Beachten Sie, dass eine 868 MHz-Wurfantenne bei Freifeld-Funkbedingungen keine Richtungswirkung besitzt (Punktstrahler). Das Ergebnis experimenteller Funkoptimierungen lässt sich mithilfe des RSSI-Spannungsausgangs des Empfangsmoduls RCM 120 bewerten.

Der ANT-Anschluss ist nicht potentialfrei. Um Beschädigungen des Moduls zu vermeiden, bringen Sie das Ende der Antenne nicht mit Massepotential oder anderen leitfähigen Teilen in Berührung!

Abbildung 12: Spezifikation der STM-Drahtantenne

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3.3 Montage der Solarzelle

Die EnOcean-Solarzellentechnik garantiert hochstabile Versorgungsspannungen bei hohem Wirkungsgrad. Die Solarzellenmodule besitzen auf der Oberseite eine Glasabdeckung, die die photovoltaische Schicht vor Umwelt- und Wettereinflüssen schützt. Auf der Unterseite befinden sich eine Schutzbeschichtung und die elektrischen Anschlüsse.

3.3.1 Handhabung

• Achten Sie darauf, sich nicht an scharfen Glaskanten zu verletzen.

• Gehen Sie immer vorsichtig mit den Modulen um. Vermeiden Sie Beschädigungen der Glaskanten, die zum Brechen oder Absplittern des Glases führen könnten. Die Schichten sind empfindlich gegen punktuellen Druck und Zerkratzen. Achten Sie bei Handhabung und Bearbeiten der Module darauf, dass keine Teile in die Beschichtung gedrückt werden. Kratzer, Abdrücke und in die Beschichtung gedrückte Teile können zu Kurzschlüssen im Modul führen und dessen Leistung verschlechtern.

• Bearbeiten des Moduls mit Lackspray oder Schleifen der Kanten kann dessen elektrische Eigenschaften verschlechtern (elektrostatische Einflüsse).

• Sollte das Modul gereinigt werden müssen, empfehlen wir folgende Reinigungsmittel: Kleenex (200 Tücher, Art.-Nr. 7107, D 0261 8930, Kimberly-Clark) / hochreines, entionisiertes Wasser / Äthanol (min. 99,8 Vol.%).

3.3.2 Löten

Auf der Rückseite des Solar-Panels befinden sich vier Anschlusspads (siehe Kapitel 1.4 Mechanische Abmessungen). Eine Seite ist mit einem Minuszeichen gekennzeichnet. Dort liegen die beiden Massenanschlüsse (GND). Bei Lieferung sind die Anschlusspads mit abnehmbaren Kunststoffabdeckungen mit Durchbruch versehen. Diese müssen vor dem Löten abgenommen werden! Verwenden Sie am besten eine weiche Kunststoffspitze oder die Fingernägel, um die Abdeckungen abzuheben. Die Metallbeschichtungen dürfen keinesfalls zerkratzt oder beschädigt werden.

An beide GND-Pads sind getrennte Drähte anzulöten. Achten Sie darauf, dass über die Lücke zwischen den Pads kein Lot geschmiert wird. Die obere Metallisierungsschicht des Solarmoduls besteht aus Ni. Die Drähte lassen sich direkt auf die freiliegende Metallschicht löten.

3.3.3 Lötspezifikation

Wir empfehlen, die folgende Spezifikation einzuhalten, um eine optimale Lötverbindung zu erhalten. Überschreiten der empfohlenen Löttemperatur und der spezifizierten Lötzeit kann zu Funktionsbeeinträchtigungen des Solarmoduls führen. Als Lötmittel empfehlen wir folgendes:

• Lötdraht:

o INTERFLUX IF 14, Sn60Pb40, Ø 1,0 mm, 980137

o Vertrieb z.B. durch RWE SCHOTT Solar GmbH (www.rweschottsolar.com)

• Lötstation: flache Lötspitze, mit Temperaturregelung

• Löttemperatur: typisch 250°C, max. 290°C

• Lötzeit: 1 s - 5 s, typisch 2 s

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3.3.4 Korrosionsschutz

Die Lebensdauer des Solarmoduls hängt ganz wesentlich vom Korrosionsschutz ab. Das Solarmodul ist gegen Temperatureinflüsse extrem unempfindlich. Bei der Montage ist jedoch insbesondere auf guten Feuchtigkeitsschutz zu achten. Achten Sie besonders auf passendes Dichtungsmaterial.

Für den Feuchtigkeitsschutz am geeignetsten ist eine transparente Abdeckung. Diese ist besonders bei Anwendungen im Freien wichtig. Gut geeignet ist auch eine Silikonumhüllung (kein Acryl!). Achten Sie bei allen Schutzlösungen unbedingt darauf, dass die Ränder der Zelle und die Kontaktbereiche aus Metall abgedeckt sind.

Abbildung 13: Beispiele für die Montage der Solarzelle

3.3.5 Abschattung

Beim Einbau ist sorgfältig darauf zu achten, dass die fotovoltaisch aktive Fläche nicht abgeschattet wird. Die Zellen (Streifen), die aufgrund von Abschattung den geringsten Strom produzieren, bestimmen den Gesamtstrom des Moduls.

3.4 Sendereichweite

Am wichtigsten für die Sendereichweite des Systems sind Art und Position der Antennen von Empfänger und Sender, Geländebeschaffenheit und Hindernisse in der Funkstrecke, Störquellen, die den Empfänger beeinträchtigen und „Funklöcher“ durch Signalreflektionen von nahe liegenden leitfähigen Objekten. Da die zu erwartende Sendereichweite stark von diesen Systembedingungen abhängt, sind grundsätzlich Reichweitenprüfungen durchzuführen, bevor für bestimmte Anwendungen eine mögliche Reichweite genannt wird. Die folgenden Angaben der zu erwartenden Reichweite gelten für das Funksendemodul STM 100 und das Funkempfangsmodul RCM 120, beide mit λ/4-Wurfantennen. Sie sind nur als grober Anhaltspunkt zu verstehen.

- 30 m bei Umgebungen mit Hindernissen (z.B. innerhalb von Gebäuden)

- 300 m bei Umgebungen ohne Hindernisse (freies Feld)

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3.5 Verwendung einer externen Energieversorgung

Alternativ zum Betrieb mit der mitgelieferten Solarzelle kann der Versorgungseingang des Moduls V_SC1 auch direkt an eine andere geeignete Spannungsquelle mit 3.0 - 4.0 V ange-schlossen werden (siehe Kapitel 2.2 „Pinbeschreibung“ und Kapitel 2.2 „Ersatzschaltbilder“). Der Stromverbrauch des STM 100 Moduls ist stark bestimmt von der Mess- und Sendehäufigkeit. Zudem ist zu bemerken, dass die Versorgungsspannung über die internen Kondensatoren gepuffert ist. Mit Hilfe der Tabelle in Kapitel 2.3.7 lässt sich der Stromverbrauch des Moduls berechnen in Abhängigkeit von durchschnittlichen Messzyklen (= Wake-up Zykluszeit in „s“ Sekunden) und durchschnittlichen Sendezyklen (= Telegramm-aussendung alle „m“ Messzyklen). Falls gewünscht, kann über den internen Goldcap eine weiterreichende Pufferung der Versorgung erfolgen, indem der Eingang V_SC2 dem Eingang V_SC1 parallel geschaltet wird. Bei großem Quelleninnenwiderstand ist zu berücksichtigen, dass vor Betriebsbereitschaft des Moduls der Goldcap zunächst auf etwa 3V aufgeladen werden muss.

Mit folgender externen Zusatzschaltung lässt sich die Versorgungsspannung überwachen:

Abbildung 14: Externe Zusatzschaltung zur Überwachung der Versorgungsspannung

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3.6 Anwendungsbeispiel Temperaturüberwachung

Mit der hier dargestellten Schaltung lässt sich die Temperaturinformation eines Pt1000-Widerstands mit dem STM 100 messen. Der Messbereich ist auf ca. –20°C bis +50°C eingestellt. R2 dient der Einstellung des Temperatur-Offsets. Der Messbereich lässt sich über das Widerstandsverhältnis R5/R4 einstellen. Stromlaufplan:

R2

R3

Rx

R1

R4

R4

R5

R5OPV

OPV

Rx = PT1000; R1=10k; R2=12k; R3=100k; R4=10k; R5=470k

Die folgende Gleichung liefert das Verhältnis zwischen Rx und Uout:

Anforderungen an geeigneten Operationsverstärker:

• Möglichst geringer Stromverbrauch (damit I(Vout) + I(Vref) = 1 mA max.)

• Versorgungsspannung < 2.7 V

• Rail-to-rail Output

VRef

GND

GND

Uout

Temperature Range: -20°C...51°CTemperaturbereich: -20°C bis 51°C

OPV = ICL 7621

R1||(R4+R5)

Uout R4 R3 Rx =

VRef R5 +

R2+R3

- R1||(R4+R5)

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3.7 Wake-up und sofortige Funkübertragung

Über eine Statusänderung der WAKE-Differenzeingänge lässt sich der Ruhezustand des STM 100 Moduls sofort beenden. Beachten Sie, dass die WAKE-Eingänge Teil einer speziellen kapazitiven Schaltung sind, die für geringst mögliche Leistungsaufnahme sorgt (Stromfluss nur beim Umschalten, keine Ruhestromaufnahme). Bitte beachten Sie daher, dass WAKE und WAKE* grundsätzlich zueinander gegenseitig gegen GND zu beschalten sind ! Das Wecken veranlasst den Onboard-Controller, alle analogen und digitalen Eingangswerte asynchron zu den Messzyklen auszulesen. Beachten Sie, dass ein Wake-up nicht zu einer Funkübertragung führt, wenn sich die Eingangswerte seit der letzten Übertragung nicht geändert haben. Damit nach dem extern ausgelösten Wake-up sofort ein Sendevorgang stattfindet, müssen Sie dafür sorgen, dass sich mindestens ein (digitaler oder analoger) Eingangswert geändert hat. 3.7.1 Sie erreichen dies beispielsweise mit folgender Schaltung:

Hinweise:

• Beachten Sie, dass während des Schalterbetriebs Ströme nur aus den WAKE-Pins herausfließen dürfen. Schon statische Leckströme von einigen nA können die Funktion der Wake-up-Schaltung stören. Zur Entkopplung müssen also Dioden mit kleinsten Leckströmen verwendet werden, z.B. die Dioden eines Transistors BC547

• Die Impedanz, die der Analogeingang sieht, muss kleiner als 10 kΩ sein. Bei Zustandsänderung über einen Digitaleingang genügt der interne Pull-up.

• Die neue Schalterstellung wird sofort mit dem generierten Funktelegramm im Datenbereich übertragen (im Beispiel: DATA_BYTE1 < 128 dez oder DATA_BYTE1 > 127 dez). Zudem wird die Schalterstellung durch die Präsenzsignal-Funktion im weiteren zyklisch überwacht und übermittelt.

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3.7.2 Mit dreipoligem Umschalter:

STM100

WA

KE

WA

KE

R1

30k

R3

10k

R4

4k7

R2

10k

AD

_0

GND

V_REF

Hinweise:

• Die Seriendioden an den WAKE-Pins sind bezüglich geringer Leckströme weniger kritisch. Sie können hier z.B. den Typ 1N4148 einsetzen.

• Die Widerstände für den Spannungsteiler sind wie folgt zu dimensionieren: Einerseits muss die Impedanz, die der Analogeingang sieht, kleiner als 10 kΩ sein, andererseits muss die Spannungsdifferenz beim Ändern der Schalterstellung größer als 40mV(5LSB) sein, um ein Funktelegramm auszulösen.

• Um gegebenenfalls den Stromverbrauch zu minimieren kann ein hochohmiger Widerstands-Spannungsteiler mit nachfolgendem Operationsverstärker in Spannungsfolgerbeschaltung als Impedanzwandler eingefügt werden. Voraussetzung für einen geeigneten OPV ist dessen geringer Stromverbrauch, eine Versorgungsspannung < 2.7V und Rail-to-rail Output (z.B. ICL 7612 oder ½ x ICL 7621)

• Es lassen sich auch Schalter mit mehr als zwei Stellungen verwenden.

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3.7.3 Verwendung von Taster:

R11M

T1NPN

T2

NPN

T3

NPN

T4

NPN

T5

NPN

T6

NPN

T7

NPNS1

S2

S3

R2

30k

R3

10k

R4

4k7

R5

10k

T8BSS119

V_SC1 WAKE WAKE AD_0

STM100

GND

GND

GND

VREF

GND

Hinweise:

• Beachten Sie, dass an V_SC1 solange eine Last anliegt, wie einer der Taster gedrückt ist. Aus Energiespargründen sollte diese Schaltung daher nur bei Applikationen Verwendung finden, wo im zeitlichen Schnitt die einzelnen Taster nur relativ selten gedrückt sind!

• Die Schaltung funktioniert aus energetischen Gründen auch nur mit Schließern, nicht mit Öffnern (sonst wäre ständiger Stromfluss zur Überwachung erforderlich)!

• Es lassen sich selbstverständlich auch Anwendungen mit mehr oder weniger Tastern als hier gezeigt realisieren.

• T1…T7: BC547 (Diodenstrecken mit geringen Leckströmen)

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3.8 Lerntaste

Prinzipiell gibt es zwei Methoden bei der Zuordnung von Sender zu Empfänger:

1.) Dem Empfangssystem wird die ID des Senders von Hand eingegeben

2.) Das Empfangssystem lernt in einem speziellen Lernmodus automatisch die ID eines eben übertragenen Telegrams

Im zweiten Fall ist zu beachten, dass zyklisch sendende Sensoren leicht fälschlich eingelernt werden, vor allem bei gleichzeitigem Vorhandensein mehrerer Sensoren. Es wird daher diesem Fall empfohlen im dem RCM 120 nachfolgenden System eine Lernprozedur mit „Lerntelegramm“ zu implementieren. Dieses Lerntelegramm ist im einfachsten Fall gekennzeichnet durch ein eindeutig definiertes Bit im Datenblock, ausgelöst durch ein Tastendruck auf eine spezielle „Lerntaste“ im Sender.

Empfehlung zur Realisierung einer Lerntaste am STM100:

3.9 Gerätekodierung

Zur Unterscheidung verschiedener auf Basis STM 100 realisierter Geräte können über die digitalen Eingänge und/oder analogen Eingänge geeignete Gerätekodierungen mit dem Telegramm als Festdaten mitgeschickt werden.

Bei Gerätekodierung über die analogen Eingänge ist folgendes zu beachten:

• Aus Gründen der Störsicherheit nicht mehr als 16 Codierungsstufen pro Analogeingang vorsehen.

• Bei der Dimensionierung der Codierungswiderstände ist zu beachten, dass die Impedanz, die der Analogeingang sieht, kleiner als 10 kΩ sein muss.

• Es ist zu beachten, dass durch die Codierungswiderstände der Laststrom der externen Zusatzbeschaltung insgesamt nicht zu hoch wird (I_Ref + I_Out < 1mA).

• Um den Stromverbrauch zu minimieren kann ein hochohmiger Widerstands-Spannungsteiler mit nachfolgendem Operationsverstärker in Spannungs-

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folgerbeschaltung als Impedanzwandler eingefügt werden. Voraussetzung für einen geeigneten OPV ist dessen geringer Stromverbrauch, eine Versorgungsspannung < 2.7V und Rail-to-rail Output (z.B. ICL 7612 oder ½ x ICL 7621)

3.9.1 Beispiel zur Gerätecodierung über einen Analogeingang

x

CODE R2

(KOhm, E96 1%)

U_AD DigVal(De

15 oo 2,048 2514 95,3 1,854 2313 53,6 1,726 2112 35,7 1,600 2011 25,5 1,471 1810 19,1 1,344 169 14,7 1,219 158 11,3 1,086 137 8,87 0,963 126 6,81 0,830 105 5,23 0,703 884 3,92 0,577 723 2,80 0,448 562 1,87 0,323 401 1,02 0,190 240 0 0 0

Tabelle: Widerstandswerte R2 mit generie

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AD

ital uec)

Dec min. Dec max.

5 240 255 2 224 239 6 208 223 0 192 207 4 176 191 8 160 175 2 144 159 6 128 143 0 112 127 4 96 111 80 95 64 79 48 63 32 47 16 31

0 15

rten digitalen Wertebereichen


3.9.2 Herstellerübergreifend abgestimmte Gerätekodierung für die Gebäudeautomation

Für den Anwendungsbereich der Gebäudeinstallationstechnik ist bei EnOcean eine Codierungsliste erhältlich, die in einem herstellerübergreifenden Arbeitskreis abgestimmt wurde. Aufgabe und Ziel ist die Sicherstellung der Kompatibilität von Geräten verschiedenster Hersteller untereinander.

3.10 Zulassungsvoraussetzungen

EnOcean-Module sind CE zertifiziert und konform zur R&TTE EU-Richtlinie von Funkanlagen. Der Aufbau entspricht den europäischen und nationalen Anforderungen zur elektromagnetischen Verträglichkeit. Die Konformität wurde nachgewiesen und die entsprechenden Unterlagen sind bei EnOcean hinterlegt. Die Module sind im Gebiet der europäischen Union, der Schweiz, in Estland, in Lettland, in Litauen, in Malta, in Polen, in Rumänien, in Slowenien, in Tschechien, in Ungarn und in Zypern anmelde- und gebührenfrei zu betreiben. Dabei gelten die folgenden Voraussetzungen:

• Die Funkmodule von EnOcean dürfen nicht verändert und nur gemäß ihrer jeweiligen Spezifikation eingesetzt werden.

• Die Funkmodule von EnOcean dürfen nur zur Übertragung digitaler oder digitalisierter Daten verwendet werden. Analoge Sprachdaten und/oder Musik dürfen nicht übertragen werden.

• Die Funkmodule von EnOcean dürfen nicht mit Antennen mit hohem Gewinn oder aktiven Antennen verwendet werden, da dadurch die Grenzwerte für effektive Sendeleistung oder Störemissionen überschritten werden können.

• Ein Gerät, welches ein Funkmodul von EnOcean beinhaltet, muss selbst die notwendigen Voraussetzungen der R&TTE-Richtlinie erfüllen. Zudem muss ein CE-Zeichen sowohl auf dem Endprodukt als auch auf dessen Endkunden-Verkaufsverpackung angebracht sein. Eine Bedienungsanleitung mit Konformitätserklärung muss der Endkunden-Verkaufsverpackung unbedingt beiliegen.

• Wird der Sender STM 100 gemäß den Vorschriften für das 868,3 MHz-Band eingesetzt, darf ein sogenannter „Arbeitszyklus“ von 1% pro Stunde nicht überschritten werden (siehe auch Kapitel 2.6.1 Frequenzbereich und maximal erlaubter Sendezyklus).

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4. ENTWICKLUNGSUMGEBUNG

4.1 Evaluierungs-Kit EVA 100

Das EVA 100 ist ein Evaluierungs-Kit, mit dem sich beim Evaluieren des Sensor-Sendemoduls STM 100 von EnOcean sehr einfach die Empfängerseite aufbauen lässt. Das EVA 100 ermöglicht die schnelle Evaluierung des seriellen Empfangsmodus des RCM 120 und hilft Ihnen dabei, schnell Anwendungen zu entwickeln.

4.2 Übersicht - integrierte Komponenten des EVA-Boards

Symbol

Funktion

Adaptor Buchse für die Spannungsversorgung RCM 100

Sockel für Einstecken des Moduls RCM 110 oder RCM 120

Test connector

Buchsenleiste für die direkte Verbindung mit dem RCM

Vcc

Buchse zum Trennen der Spannungsversorgung des RCM

GND GND

Masseanschluss für die Steuerausgänge

R0 R1 R2 R3

Ausgänge für Steuerfunktionen, die auch den aktuellen Lernmodus anzeigen. R0 bis R3 sind direkt mit den Ausgangspins OUT_0 bis OUT_3 des Moduls RCM 110/120 verbunden.

GND EVG

Analogausgang für die Ansteuerung einer elektronischen Regelungsschaltung (mit RCM 110)

GND PWM

50 kHz PWM-Ausgang (mit RCM 110)

RS232 DB9-Buchse (mit RCM 120)

4.3 Lieferumfang des EVA 100 und Bestellinformationen

Typ EnOcean Bestellnummer Lieferumfang EVA 100

H3004-G100 • Evaluierungs-Board EVA-PCB • EnOcean-Funkmodule STM 100, PTM 100,

RCM 110 und RCM 120 • CD mit Überwachungssoftware PC-link

und detaillierter Dokumentation des Kits • Wandnetzteil für das EVA-Board • praktischer Gerätekoffer

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5. KONFORMITÄTSERKLÄRUNG

Documents

STM 100 Benutzerhandbuch - Download Center · 1. ALLGEMEINE BESCHREIBUNG Mit dem extrem leistungssparenden Funksendemodul STM 100 von EnOcean lassen sich drahtlose und wartungsfreie