Können HF und Powerline Communications Beleuchtungsnetze steuern?

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Geräte unterschiedlicher Hersteller kommunizieren miteinander

ZigBee-Lösungen werden sowohl in ICs und in Modulen angeboten. Der kommerzielle Einsatz der Spezifikation ist nicht kostenlos. Hersteller müssen der ZigBee-Allianz beitreten und ihre Endprodukte zertifizieren lassen.

Diese Anforderung garantiert, dass Geräte unterschiedlicher Hersteller untereinander kommunizieren können. Referenz-Design zur Beleuchtungssteuerung beschleunigen den Entwicklungsprozess. Solche Boards sind beispielsweise von Freescale Semiconductor und Future Electronics verfügbar:

• Freescales Referenz-Design für Beleuchtungen unterstützt das DALI- und das DMX512-A/RDM-Protokoll und bietet ZigBee-Anbindung für die Kommunikation auf einem separaten Board. Dieses ist über eine Schnittstelle mit dem Kinetis Hauptmikrocontroller-Board innerhalb der Tower-System-Entwicklungsplattform von Freescale verbunden.

• Future Electronics bietet ein Referenz-Design für Wireless-Beleuchtung und steuert rote, grüne, blaue und weiße LEDs über ein 802.15.4-Netzwerk. Das Entwicklungs-Kit besteht aus einem Controller-Board, ferngesteuerte Beleuchtungs-Boards mit den LEDs und Empfänger-Board.

Besteht keine Anforderung an Interoperabilität, können die Lizenzkosten für ZigBee durch den Einsatz eines proprietären Protokolls vermieden werden. Verschiedene Chip-Hersteller haben dazu Angebote im Portfolio.

Beleuchtungssteuerung sollten kompatibel zu Home Area Networks sein

NXP bietet das JenNet-Protokoll, das über die 2,4-GHz-Frequenz läuft und eine Baum-, Stern- oder lineare Netzwerktopologie mit Selbstreparatur-Funktion bis zu 500 Knoten ansteuert. Microchips kostenloser MiWi-Stack basiert auf PIC Mikrocontrollern und auf Microchip-Empfängern mit Sub-GHz und 2,4-GHz-Frequenzen.

Im Hinblick auf neuere Entwicklungen auf dem Stromversorgungsmarkt sollten Hersteller darüber hinaus eine weitere Überlegung in Betracht ziehen. Mit der steigenden Präsenz von Messegeräten zur Kontrolle des Energieverbrauchs von Anwendungen und Haushaltsgeräten stellt sich die Fragen nach der Kompatibilität der Beleuchtungssteuerung mit Home Area Networks und den darin eingesetzten Geräten.

Bei Powerline ist keine separate Verkabelung notwendig

Powerline Communication stellt eine weitere Möglichkeit dar, ein technisch ausgereiftes Netzwerk für Beleuchtungen zu implementieren. Bei diesem Modell ist man nicht auf separate Verkabelung angewiesen, sondern greift auf die vorhandenen Leitung der Wechselspannung oder Gleichstromversorgung zurück. Pioniere dieser Entwicklung waren die Stromversorger, die im Power Grid ebenfalls Zugriff auf Meter und andere Geräte benötigen.

PLC kann für geringe Datenübertragungsraten ebenfalls für die Kommunikation innerhalb eines Gebäudes eingesetzt werden. Die Technologie steuert beispielsweise eine eine Lichtinstallation, die an das Stromnetz angeschlossen ist. Die Reichweite dieser Technologie hängt vom eingesetzten Modulationsschema, von der Leitungsimpedanz und Störgeräuschen ab. Eine Evaluation lohnt sich dann, wenn die Distanz zwischen den Knoten sehr groß ist, oder die Verhältnisse beispielsweise in Gebäuden mit Metall in den Wänden für andere drahtlose Signale ungeeignet sind.

Unterschiedliche Übertragsraten und keine allgemeine Normierung

Die größte Hürde für die Anwendung von PLC in der Beleuchtungsindustrie ist die Tatsache, dass es keine allgemein akzeptierte PLC-Spezifikation für die Beleuchtungssteuerung oder Haus-Automatisierung gibt. Der bekannteste Standard ist KNX, der auf die Stromleitung für die Funktionalität der Gebäudeautomatisierung setzt. Allerdings ist dieser Standard begrenzt auf niedrige Übertragungsraten von 1,2 kBit/s.

Als Alternative können die Hersteller von Steuerungsgeräten auf Technologien setzen, die von Anbietern von PLC-Modems und Systems-on-Chips (SoC) entwickelt wurden. Als Beispiel sei ADD Semiconductors angeführt, der mit dem ADD1000B SoC auf eine Geschwindigkeit von bis zu 4,8 kBit/s und einem frei verfügbaren Protokoll-Stack für Haushalts- und Gebäudeautomatisierung setzt.

Verschiedene Module für die Beleuchtungssteuerung

Darüber hinaus bietet der IT700 von Yitran fortschrittliche DCSK-Modulation und liefert zuverlässige Kommunikation mit Übertragungsraten von bis zu 7,5 kBit/s und den Y-Net Protokoll-Stack für Informations- und Steuerungsanwendungen.

Yitran entwickelt zusätzlich OFDM-basierte Produkte, die den anstehenden IEEE1901.2 und ITU G.hnem PLC-Standards entsprechen.

Microchip hat ein PLC-Softmodem Referenz-Design vorgestellt, das auf seiner dsPIC33F Familie an Mikrocontrollern basiert und eine Datenrate von 7,2 kBit/s ermöglicht. Cypress Semiconductors bietet ebenfalls eine Reihe an PLC-Geräten, die den Cypress Powerline Network Protokoll-Stack auf dem gleichen Gerät wie dem PHY beinhalten.

Aufbauend auf der programmierbaren PSoC-Architektur sind in den PLC-Geräten Funktionalitäten möglich, die eine zuverlässige Kommunikation in einer Vielzahl von Stromleitungsbedingungen bieten.

* * Maciej Michna ist Field Application Engineer bei Future Electronics in Polen.

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