Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik ZigBee-Netzwerkaufbau für Vibrationsmotoren?


von Nick (Gast)


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Hallo

Ich muss im Rahmen eines Uniprojektes eine Reihe von 4 transportablen 
Vibrationsmotoren kabellos mit einer Steuereinheit verbinden. Das 
Netzwerk sollte möglichst kostengünstig und stromsparend sein und 
benötigt auch keine große Reichweite. Dies sollte vorzugsweise per 
ZigBee-Netzwerk realisiert werden.

Ich hatte überlegt in die Steuereinheit den Coordinator für das Netzwerk 
mit einem Mikrocontroller einzubauen, der das Netzwerk per Schalter 
jedes Mal neu initialisiert, woraufhin die Motoren eingesetzt werden 
können. Diese würden als Aktoren fungieren und im Sleep Modus sein, und 
nur auf Befehl der Steuereinheit aktiv werden. (Off-Topic: Ist dies 
überhaupt möglich mit ZigBee? Müsste ich einen Beacon-Modus einbauen?)

Nun habe ich aber einige Probleme:
Was bräuchte ich, wenn ich das Netzwerk quasi als Stern-Topologie 
aufbauen wollte, wobei die Steuereinheit den Coordinator darstellt, und 
alle Motoren nur Reduced Function (End) Devices darstellen?

Was benötigen denn die Motoren an Hardware um vernünftig als ZigBee End 
Device zu gelten? Es ist keine Stärken oder Dauereinstellung nötig, die 
Motoren sollen nur auf Knopfdruck vibrieren und aufhören wenn man den 
Knopf loslässt. Benötigt man für jeden einzelnen Motor neben dem Motor 
selbst und der Energiequelle einen Mikrocontroller oder ein Modul oder 
was genau?

Oder:
Muss ich das Netzwerk über eine Sendeeinheit (im Point to Point 
Netzwerk) und eine Empfängereinheit (Mikrocontroller, PAN-Coordinator) 
erstellen, wobei von der Empfängereinheit die Motoren per Kabel 
angesteuert werden, weil jeder Motor einen eigenen (für die genauen 
Anforderungen, die ich hier nicht verraten möchte, zu großen und teuren) 
Mikrocontroller benötigen würde?

Oder:
Könnte ich ein bereits vorhandenes Zigbee - Home Light Control - 
Netzwerk ummodulieren, bzw. umfunktionieren?
Wahrscheinlich nicht, da ich ja weder ein One to One, noch Many to One, 
noch Many to Many Schalterarten habe, da ja jeder Motor einzeln 
angestellt werden muss, oder?
Zudem ist in dem Fall ja in der Lampe selbst am Netzwerk der 
PAN-Coordinator, der nur auf den Switch reagiert, wobei es bei mir genau 
andersherum laufen müsste, wenn ich mich nicht täusche.

Ich wäre über jegliche Hilfe oder Anregungen oder auch harsche Kritik 
sehr erfreut, ich befinde mich nämlich in einer schöpferischen Sackgasse 
und wäre über jeglichen Fluchtanreiz sehr dankbar.

Viele Grüße
Nick

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Nick schrieb:
> Diese würden als Aktoren fungieren und im Sleep Modus sein, und
> nur auf Befehl der Steuereinheit aktiv werden.

Wie soll das denn gehen?  Wenn sie schlafen, wie sollen sie den
"Befehl der Steuereinheit" dann empfangen?

Du wirst nicht umhin kommen, sie regelmäßig aufwachen und bei der
Steuereinheit nachfragen zu lassen, ob denn irgendwelche Jobs anliegen.

von Nick (Gast)


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Jörg Wunsch schrieb:
> sie regelmäßig aufwachen und bei der
> Steuereinheit nachfragen zu lassen, ob denn irgendwelche Jobs anliegen.

Das heißt ich müsste sie quasi mit dem Einschalten, bzw. Initialisieren, 
des Netzwerkes auch aktivieren und dann konstant auf Empfangsmodus 
schalten? Also nur wenn das Netzwerk abgeschaltet wäre, könnten sie in 
den Sleep-Modus übergehen, müssten aber so konfiguriert werden, dass sie 
mit Initialisierung des Netzwerkes wieder aktiv werden.

Wäre es dann nicht einfacher ein Bluetooth-Netzwerk in der 
Point-to-Point-Topologie aufzubauen, das manuell ein- und auszuschalten 
ist, wenn die Motoren nur in sehr lang auseinander liegenden Zeiträumen 
über relativ kurze Zeitabschnitte aktiv sein müsten?

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Nick schrieb:
> Das heißt ich müsste sie quasi mit dem Einschalten, bzw. Initialisieren,
> des Netzwerkes auch aktivieren und dann konstant auf Empfangsmodus
> schalten?

Würde ich nicht tun.  Einen 2,4-GHz-Empfänger auf Empfang zu halten,
kostet immer massig Strom, egal ob nun Blauzahn oder Zigbee.  Was
spricht dagegen, ihn regelmäßig aufwachen zu lassen und nachsehen zu
gehen, ob da was da ist (aktiv, bspw. per beacon request command)?

von Nick (Gast)


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Im aktiven Zeitraum müssten die Aktoren möglichst echtzeitnah einen 
Knopfdruckbefehl übertragen können und den Motor innerhalb von höchstens 
Milisekunden aktivieren.
Andersherum werden sie gar nicht benötigt, wenn das Netzwerk nicht 
eingeschaltet ist, bzw. länger nicht benutzt wird.
Wenn ich sie so konfigurieren würde, dass jede Minute nachgefragt wird, 
ob das Netzwerk aktiv sei, aber das System über Wochen nicht benutzt 
wird, wäre das immer noch sinnvoll? Schnell einsatzbereit sollte das 
System schon sein.
Kann man denn dann die Nachfragefrequenz nachträglich (mit Einschalten 
der Steuereinheit) hochsetzen, sodass man näher an die erforderliche, 
geringe Reaktionszeit herankommt?

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Nick schrieb:
> und den Motor innerhalb von höchstens
> Milisekunden aktivieren.

Das kannst du ja sowieso schon fast knicken, falls die Übertragung
nicht sofort im ersten Versuch klappt und ein Retry nötig wird.

Schnelle Reaktion kostet halt Strom und ist damit teuer.  Dabei ist
es praktisch egal, welches HF-seitige Protokoll du da drunter legst.

von Nick (Gast)


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Nick schrieb:
> Muss ich das Netzwerk über eine Sendeeinheit (im Point to Point
> Netzwerk) und eine Empfängereinheit (Mikrocontroller, PAN-Coordinator)
> erstellen, wobei von der Empfängereinheit die Motoren per Kabel
> angesteuert werden

Jörg Wunsch schrieb:
> Schnelle Reaktion kostet halt Strom und ist damit teuer.  Dabei ist
> es praktisch egal, welches HF-seitige Protokoll du da drunter legst.

Deshalb müsste dann die obige Lösung die Beste sein, wenn ich mich nicht 
täusche. So hätte ich ja nur einen Sender und einen Empfänger, die beide 
manuell an- und ausschaltbar wären, bzw. könnte das System wie beim Home 
Light Switch funktionieren lassen, und in längeren Phasen, in denen es 
nicht benutzt wird, ausschalten.
Könnte ich dann dazu ein Home-Light-Switch System irgendwie ummodelieren 
oder sind diese System unveränderbar?

Gruß und Danke für die Anregungen
Nick

von Harald N. (harald_)



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> Würde ich nicht tun.  Einen 2,4-GHz-Empfänger auf Empfang zu halten,
>kostet immer massig Strom, egal ob nun Blauzahn oder Zigbee.

Das ist nicht richtig. Mit Bluetooth Low Energy = Bluetooth Smart geht 
das. Mit ANT+ und Gazel geht es auch. Ein Eval-Kit kosten ca. USD 99:
http://www.gsm-modem.de/M2M/m2m-componets/bluetooth-4-0-bt-low-energy-eval-kit/
Vergleich Classic Bluetooth, BT LE, ANT, NFC, und Wifi:
http://de.droidcon.com/2012/session/comparison-radio-links-inside-android-device-and-examples-applications

Ich hoffe meine Vorschlägen führen weiter.
Gruß
Harald

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