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Bild 2: Es verdeutlicht den niedrigen Energieverbrauch der Telranlösung  im Vergleich zu den Standardlösungen.
Bild 3: Blockschaltbild des TZ1053 Sendeempfängers.

Der TZ1053 Kurzstreckenfunk-Sendeempfänger (Bild 1) arbeitet in einem Spannungsbereich von niedrigen 1,0 V bis 1,8 V bei einer Leistungsaufnahme  von weniger als 3 mW im kontinuierlichen Betrieb. Damit kann der TZ1053 aus einer einzelnen handelsüblichen 1,2 V-Knopfzelle betrieben werden.

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CompoTron/Toumaz

Die Stromaufnahme ist nach Angabe des Herstellers, verglichen mit der von ZigBee oder Bluetooth LE, um den Faktor 4 bis 5 niedriger. Im Empfangsbetrieb beträgt sie beim TZ1053 lediglich 3,3 mA bei 1 V Betriebsspannung, wohingegen vergleichbare Bluetooth LE- und ZigBee-Transceiver im Bereich von 15 bis 20 mA bei 1,8 V oder mehr liegen. Bild 2 verdeutlicht den niedrigen Energieverbrauch der Telranlösung im Vergleich zu den Standardlösungen nach ZigBee, Bluetooth LE, M-Bus und anderen.

Wenn geringste Leistungsaufnahme gewünscht ist

Im ISM-Band-Transceiver TZ1053 sind sowohl ein LNA, ein Prozessor als auch ein skalierbarer Power Amplifier, welcher eine maximale Ausgangsleistung von -3dBm erzeugen kann. Hierdurch wird die Anzahl der notwendigen externen Bauteile auf ein Minimum reduziert. Darüber hinaus stehen 4 kByte an frei verfügbarem Programmspeicher zur Verfügung, welche es dem Nutzer erlauben, einfache Programme direkt auf dem internen Prozessor laufen zu lassen. Die Daten werden beim TZ1053 (G) FSK-moduliert, mit einer festen OTA-Datenrate von 50 kbps und einem ebenfalls fixen Frequenzhub von 50 kHz übertragen. Trotzdem ist die Stromaufnahme bei Senden und Empfang, verglichen zu den Standardlösungen, um einiges kleiner.

Die Schaltung des Sendeempfängers

Bild 3 zeigt das Blockschaltbild des TZ1053 Sendeempfängers. Der interne 8051-Prozessor des Schaltkreises arbeitet mit einem von Toumaz entwickelten Kommunikationsprotokoll namens Nanopower Sensor Protocol (NSP). Das Nanopower Sensor Protocol unterstützt einfache Point-to-Point-Verbindungen und Sternnetze sowie die Kommunikation von Basisstationen untereinander. Außerdem ermöglicht es, den Telran mit einfachen Befehlen „over-the-air“ zu programmieren. Es stehen UART-, SPI- und I2C-Schnittstellen zur Verfügung, über die verschiedene Sensoren direkt angeschlossen werden können. Zur Realisierung einfacher Funksensoren ist damit kein zusätzlicher Host-Mikroprozessor mehr erforderlich. Damit ist der Telran optimal geeignet für batteriebetriebene Applikationen über kurze Entfernungen, bei denen ein geringer Energieverbrauch im Vordergrund steht, z.B. drahtlose Sensornetze, basierend auf Telran Sensorknoten, sowie Basisstationen für medizinische Anwendungen und Body Area Networks.

Im Chip integriert sind sowohl ein LNA als auch ein skalierbarer Power Amplifier, welcher eine maximale Ausgangsleistung von -3dBm erzeugen kann. Hierdurch wird die Anzahl der notwendigen externen Bauteile auf ein Minimum reduziert. Darüber hinaus stehen 4 kByte an frei verfügbarem Programmspeicher zur Verfügung, welche es dem Nutzer erlauben, einfache Programme direkt auf dem internen Prozessor laufen zu lassen.

Die Daten werden beim TZ1053 (G) FSK-moduliert, mit einer festen OTA-Datenrate von 50 kbps und einem ebenfalls fixen Frequenzhub von 50 kHz, übertragen.

So können Freifeldreichweiten bis zu 100 m bei Verwendung geeigneter Antennen erreicht werden. Mit einer Onboard-Chipantenne für miniaturisierte Anwendungen beträgt diese etwa 20 m. Durch verstärkende externe Baugruppen (in erster Linie senderseitig) lässt sich die Performance von Telran-Systemen im Rahmen der jeweiligen Regularien bei Bedarf noch deutlich steigern.

Telran Development Kit (TDK)

Toumaz bietet für den Telran-Chip ein Development-Kit TDK an, welches eine zügige Evaluierung ermöglicht und darüber hinaus auch eine Entwicklungsplattform für den schnellen Einstieg in die Programmierung darstellt. Das TDK beinhaltet eine Telran-USB-Basisstation, ein Plug-In Telran RF Modul und ein Controller-Board inklusive 3D-Beschleunigungssensor. Die Beschleunigungswerte der 3 Achsen des Sensors werden über die ebenfalls mitgelieferte PC-Software per GUI am Monitor visualisiert (Treiber für Win7 / Vista / Win XP sind enthalten).

Tools und Support

Das Evaluation-Kit für den TZ1053 ist ab sofort bei CompoTron verfügbar. CompoTron steht mit fachkundigem Rat bei Auswahl und Design-In zur Seite. Weiterhin unterstützt die Firma mit Dokumentationen, Application Notes sowie Beispielsoftware und Reference Designs.

Bild 1: Der Telran TZ1053 Kurzstreckenfunk-Sendeempfänger-Schaltkreis für die ISM-Bänder wurde entwickelt für den ultra-low Energie Kurzstreckenfunk in medizinischen und industriellen Sensornetzen.

Bild 1: Der Telran TZ1053 Kurzstreckenfunk-Sendeempfänger-Schaltkreis für die ISM-Bänder wurde entwickelt für den ultra-low Energie Kurzstreckenfunk in medizinischen und industriellen Sensornetzen.CompoTron/Toumaz

Die Hauptmerkmale des Telran-Systems:
Spannungsversorgung: 1,08-1,5 V
Stromverbrauch, typisch: Rx – 2,8 mA,
Tx – 3,8mA @ -10dBm
ISM Band 868/915/950/779 MHz
Data rate 50 kbps
Reichweite 10 m bis 100 m
Interfaces: UART / SPI / I2C / 5xGPIO
NSP Nanopower Sensor Protocol
AES128 Verschlüsselung
OTA (Over The Air) konfigurierbar
Gehäuse 32 VQFN 5 x 5 x 0,9 mm