In diesem Beitrag werden wir einige automatisierte intelligente Beleuchtungslösungen auf dem Verbrauchermarkt untersuchen und die neuesten Low-Power-MCU-, Wireless-Technologie- und Mesh-Netzwerkstandards für vernetzte Heimanwendungen bereitstellen, um die Marktentwicklung zu beschleunigen. Darüber hinaus werden wir die Elemente untersuchen, die erforderlich sind, um eine intelligente Konnektivität zu LED-Lampen hinzuzufügen, einschließlich eines Vergleichs der wichtigsten drahtlosen Technologien sowie der brancheninitiierten drahtlosen Gecko Multi-Protocol Wireless SOC-Lösung für Silicon Labs (auch bekannt als " ").
Warum intelligente Beleuchtung die Kluft nicht überschritten hat
Von Glühbirnen über Leuchtstofflampen bis hin zu LEDs haben herkömmliche Glühbirnen eine 140-jährige Entwicklung durchgemacht, und LEDs können einer der wichtigsten Fortschritte sein. Genauer gesagt, die intelligente führte zur Entwicklung der Edison nie die Verwendung von Glühbirnen vorstellen.
Aber die Interconnection-Beleuchtung gibt es schon lange nicht. Warum war es also nicht so erfolgreich wie andere verbraucherorientierte Technologien im Internetzeitalter?
1. Intelligente Beleuchtung Installation ist nicht einfach, die Kosten
Eine Eintrittsbarriere ist der Arbeitsaufwand für die Installation der miteinander verbundenen Beleuchtung. Dieser Job ist definitiv nicht einfach. Der Benutzer muss den Schalter wechseln, dh den Schalter ausschalten, den Schalter entfernen und durch einen neuen Schalter ersetzen. Dieses Niveau von Home Improvement-Programme ist außerhalb der Reichweite der meisten Hausbesitzer. Ein weiterer Faktor, der die Entwicklung des Marktes bindet, sind die Kosten. Wie immer wird sich die Akzeptanz erhöhen, solange der verbraucherorientierte Preis reduziert wird. Neue Schalter, Verdrahtung und die Installation von Hardware-Schaltung von künstlichen Kosten ist nicht billig, auch wenn die LED sehr beliebt ist, sind die Kosten immer noch ein großes Hindernis. Aber jetzt haben sich die Dinge geändert.
Im Jahr 2014 wurden Standard-LED-Lampen mit einem Preis von 25 US-Dollar festgesetzt, und heute sind die Preise nur noch etwa 2 US-Dollar. Eine typische amerikanische Familie hat 40 Lampenfassungen und stellt sich vor, dass die Kosten für den Kauf einer Glühbirne um fast 1.000 US-Dollar gesunken sind. Darüber hinaus bieten die Vorteile von Multiprotokoll-Flexibilität und Benutzerfreundlichkeit eine bessere Benutzererfahrung und einen verbesserten Anwendungsfall. Sie können das Netzwerk einfach mit Bluetooth auf dem ZigBee-Gerät bereitstellen oder gleichzeitig ZigBee oder Thread und Bluetooth ausführen.
LED-Lampen sind neben den Kosten auch praktische Lösungen. Drehen Sie einfach die Lampe in die vorhandene Lampenfassung und schließen Sie sie sofort über das Smartphone an. Die allgegenwärtige Verbindung ist auch ein großer Vorteil von LED. Fast alle Smartphone-Benutzer wissen, wie man Verbindungen verwendet. Infolgedessen haben nur LEDs zwei große Hürden überwunden: Einfach zu installieren und einfach zu bedienen.
2. Die Standards für das drahtlose Protokoll sind gemischt, das Multiprotokoll-Design freut sich auf die Rettung
Ein anderes Hindernis, das wir erwähnt haben, die verschiedenen Standards der Übereinstimmung, kann gelöst werden. Heute verwenden die meisten miteinander verbundenen Glühbirnen ZigBee oder Low-Power-Bluetooth. Der Verbindungsschalter kann sowohl private Protokolle als auch ZigBee verwenden. Multiprotokolle haben zunehmend an Bedeutung gewonnen, da jeder Hersteller seine eigenen Vor- und Nachteile hat, aber der Hersteller nicht daran interessiert ist, das Risiko zu riskieren, durch eine Vereinbarung wettgemacht zu werden. Wenn die Lösung es Entwicklern ermöglicht, flexibel zu entscheiden, welche Protokolle für ihre Anwendung am besten geeignet sind, öffnet die Lösung den Markt auf eine Art und Weise, die noch nicht vorhanden ist. Ein weiterer Faktor bei der Wahl eines einzelnen Funkprotokolls ist die regionale Präferenz.
ZigBee zum Beispiel hat einen starken Einfluss in den Vereinigten Staaten, aber nicht in Asien. Infolgedessen könnten Anbieter dazu gezwungen werden, eine Produktversion von ZigBee in Nordamerika aufzubauen und eine andere Version des Produkts zu bauen, die in Asien ein Low-Power-Bluetooth verwendet. An diesem Punkt müssen Sie den Lieferanten von Siliziumlabors helfen.
Sowohl jetzt als auch in Zukunft kann der neue EFR32 Wireless Gecko die Konnektivität vereinfachen. Der neue drahtlose Gecko verfügt über mehr Speicher, bietet Funktionen wie drahtlose Software-Updates und unterstützt Anwendungen für erweiterte und sich entwickelnde Standortprotokollanforderungen.
Wenn ein Kunde beispielsweise eine Leuchte kauft, die nur ZigBee verwendet, müssen Sie sicherstellen, dass die Leuchte mit einem vorhandenen ZigBee-Netzwerk oder -Gateway verbunden ist. Endbenutzer wissen jedoch bei Multiprotokollunterstützung nicht unbedingt, mit welchem Netzwerktyp sie verbunden sind.
Wenn der Lieferant sowohl ZigBee als auch Bluetooth unterstützt, ändert sich die Situation. Das Gerät ist standardmäßig Bluetooth und wird über Smartphone-Anwendungen gesteuert. Die Anwendung kann dann nach anderen Netzwerken suchen und beitreten, wenn das ZigBee-Netzwerk erkannt wird. Das Gerät wird dann für die Verwendung als ZigBee-Gerät konfiguriert oder gestartet. Der Endbenutzer muss nicht wissen, was vor sich geht, außer die Anwendung zu benutzen, sich keine Sorgen mehr machen zu müssen.
In ähnlicher Weise kann das Hinzufügen von Gateways das Netzwerk über das lokale Netzwerk hinaus erweitern. Durch Anschließen des Beleuchtungsnetzwerks an den Router kann das Gerät gesteuert und überwacht werden, wenn der Benutzer nicht zu Hause ist.
Wenn dies geschieht, sind dem Benutzer nicht alle Verbindungsereignisse bewusst, die im Hintergrund auftreten. Es funktioniert leise.
Die Flexibilität und Benutzerfreundlichkeit der Multiprotokoll-Kompatibilität ist nun zu einem Wettbewerbsvorteil geworden,
Bietet eine bessere Benutzererfahrung und einen verbesserten Anwendungsfall.
Machen Sie eine gewöhnliche LED-Lampe intelligent
LED-Lampen haben sich über mehrere Generationen hinweg entwickelt und bieten jetzt eine bessere Farbbalance, eine höhere Zuverlässigkeit und niedrigere Kosten. Viele LED-Glühbirnenhersteller suchen nach innovativeren intelligenten, miteinander verbundenen Glühbirnen. Um intelligente drahtlose Konnektivität zu LED-Lampen hinzuzufügen, müssen einige Design-Herausforderungen überwunden werden. RF-Module für ZigBee und Bluetooth Smart sind leicht zu bekommen. Aus einer hochrangigen Sicht ist es einfach, das RF-Modul einfach in das bestehende Design einzufügen.
Elektronische Vorschaltgeräte in LED-Lampen enthalten normalerweise PMIC und einige Hochspannungs-diskrete Komponenten. Das elektronische Vorschaltgerät steuert normalerweise die LED-Lampe in konstantem Strom, um eine konstante Helligkeit zu erreichen, und ändert sich nicht mit der Eingangsspannung oder der Temperatur. Die elektronische Komponente bietet auch einen guten Leistungsfaktor und kann mit herkömmlichen Wanddimmern verwendet werden.
Normalerweise enthält Pmic eine Hilfsspannungsversorgung für das PMIC selbst. Die Stromversorgung kann auch für die Stromversorgung von MCU, Wireless SOC oder RF-Modul verwendet werden. Die Hilfsspannungsversorgung ist typischerweise eine instabile 10 bis 15 V-Stromversorgung. Daher ist ein linearer Regler erforderlich, um diese Spannung zu reduzieren, um eine stabile 3 V- oder 1 8 V-Stromversorgung bereitzustellen.
Die zweite Herausforderung besteht darin, die LEDs auszuschalten oder die LEDs zu dimmen. Ein Verfahren besteht darin, einen MOSFET zwischen der Kathode und der Masse der LED hinzuzufügen, so dass die MCU zur Schaltersteuerung verwendet wird. Wenn Pmic ursprünglich für eine konstante Last entworfen wurde, stellt diese Methode einige Probleme dar. Das Deaktivieren von pmic deaktiviert außerdem die Hilfsenergie und ist daher nicht verfügbar.
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Schaltung erforderlich, um intelligente Konnektivität zu LED-Lampen hinzuzufügen
Frühere Generationen von intelligenten Interconnect-LED-Lampen verwenden modifizierte grundlegende LED-Lampen-Designs. Die nächste Generation intelligenter LED-Lampen kombiniert die Vorschaltelektronik mit pmic, die speziell für Smart-Lampen entwickelt wurde. Diese Designs beinhalten eine stabile Niederspannungsstromversorgung, die immer aktiviert ist und die Helligkeit von LEDs ohne zusätzlichen MOSFET steuern kann.
Energiesparende Standards wie das EPA Energy STAR-Programm und der Energy Efficiency Plan (CEC) Titel 20 der elektrischen Energieeffizienz sind für den Standby-Strom oder den aufgenommenen Strom unbedingt erforderlich. Energie-STAR-Birnen-Spezifikation 2. Die Version 0 setzt voraus, dass die Bereitschaftsenergie niedriger als die pro MW sein muss. Der CEC-Titel 20 ist strenger und legt fest, dass im Standby-Modus die Leistung niedriger sein muss als das MW. Obwohl die Leistung des drahtlosen Transceivers weit unter dieser Grenze liegt, ist es immer noch eine Herausforderung, die AC-Leitungsspannung in die RF-Transceiver-Spannung umzuwandeln. Die Hilfsstromversorgung muss mehr als 50% Wirkungsgrad und weniger als 100 mW des statischen Stromverbrauchs für das RF-Modul betragen, um ungefähr MW-Leistung bereitzustellen.
Das HF-Modul und das Antennenlayout stellen einige physische Designherausforderungen dar. Die Ballast-Platine der Basis-LED-Lampe ist in der Regel mit einer Metallbarriere versehen, um die EMI des Schaltnetzteils zu minimieren. Intelligente LED-Lampe benötigt Abschirmung Vorschaltgerät, und RF, um eine gute Antenne bereitzustellen. Wenn das HF-Modul vertikal nahe der Oberseite der Lampe positioniert ist, kann die einfache PCB-Antenne auf dem Modul funktionieren. Dies kann jedoch die Lichtleitung stören und den intelligenten Halbleiter in die Nähe der LED-Wärmequelle bringen. Der Entwickler muss sorgfältig die Auswirkungen der HF-Leistung auf die Verfügbarkeit von Lampen berücksichtigen. Zuverlässige Konnektivität ist für Verbraucher wichtig.
Zu guter Letzt ist auch die Temperaturumgebung des HF-Moduls zu berücksichtigen. Im Idealfall sollten HF-Module weit entfernt von der Wärme der LED- und EVG-Komponenten sein. Die Idee ist jedoch manchmal unpraktisch. Die Zuverlässigkeit von LEDs und drahtlosem SOC kann verbessert werden, indem die Temperatur von LEDs und drahtlosen SOCs überwacht wird und LEDs gedimmt werden, um die Wärme zu begrenzen. Der in der Nähe der LED installierte Thermistor kann die LED-Temperatur überwachen, während der drahtlose Soc einen Chip-Temperatursensor aufweisen kann.
Wireless-Update und gemeinsamer Bootloader
Schließlich ist die vorhandene Ausrüstung, die sich an die zukünftigen Bedürfnisse anpasst, einer der Hauptvorteile der drahtlosen Funktion. Das Übertragen einer neuen Image-Datei auf ein Wireless-Gerät, ohne dass ein externer Speicher erforderlich ist, bedeutet, dass der Anbieter neue Funktionen für das vorhandene Gerät bereitstellen kann.
Wie bereits erwähnt, ist es nicht ungewöhnlich, dass eine Familie 40 Glühbirnen hat. Das manuelle Ersetzen der einzelnen Lampen ist umständlich, wenn der neueste Bluetooth-Standard freigegeben wird, aber Sie müssen sich jetzt keine Sorgen machen.
Sie sind nicht länger darauf beschränkt, auf die neueste Version von ZigBee oder Bluetooth zu aktualisieren, indem Sie einen gemeinsamen Bootloader verwenden, der für alle Wireless-Standards gilt. Sie können bei Bedarf zwischen ZigBee und Bluetooth hin und her wechseln.
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