EnOcean Funkstandard
Der EnOcean-Funkstandard ist international gemäß ISO/IEC 14543-3-10 standardisiert und ermöglicht eine universelle Nutzung, ähnlich wie Wi-Fi oder Bluetooth.
Es ist speziell auf drahtlose Lösungen mit außergewöhnlich niedrigem Energieverbrauch zugeschnitten, die Energy Harvesting nutzen. Die minimale Länge der Telegrammübertragung beträgt etwa eine Millisekunde, bei einer Datenrate von 125 kbit/s. Diese Telegramme werden innerhalb eines Zeitrahmens von 40 Millisekunden mehrfach wiederholt.
Da sie in unregelmäßigen Abständen verschickt werden, werden Überschneidungen zwischen den Endtelegrammen vermieden, was einen nahtlosen Betrieb mehrerer Schalter und Sensoren gleichzeitig ermöglicht. Jedes EnOcean-Funkmodul ist mit einer 32-Bit-Identifikationsnummer ausgestattet, die eine zuverlässige Übertragung garantiert. Das Funksignal hat eine Reichweite von bis zu 300 Metern in offenem Gelände und etwa 30 Metern innerhalb von Gebäuden.
Der Standard arbeitet auf dem Frequenzband 868 MHz in Europa, 902 MHz in Nordamerika und 928 MHz in Japan. Diese Funkwellen durchdringen effektiv Wände und bieten eine starke Sendeleistung. Gleichzeitig ist die hochfrequente Strahlung deutlich geringer – 100 Mal weniger als bei herkömmlichen kabelgebundenen Lösungen.
Als Verfechter dieses Standards präsentiert die EnOcean Alliance ein interoperables Ökosystem mit über 1.500 Geräten von 400 Mitgliedern, die alle auf dem offenen EnOcean-Funkstandard basieren. Diese interoperable EnOcean-Funktechnologie ermöglicht eine schnelle und mühelose Installation von hochmodernen Sensoren, Schaltern und anderen Geräten, die durch Energy Harvesting gespeist werden, durch einfaches Abziehen und Aufkleben.
Über EnOcean 868MHz
EnOcean 868MHz ist ein führender drahtloser Kommunikationsstandard, der überwiegend in Europa eingesetzt wird. Er arbeitet im 868-MHz-Frequenzband und findet breite Anwendung in der Gebäudeautomatisierung, in smarten Häusern und in der Industrie. Das EnOcean 868MHz-Protokoll ist für seinen minimalen Stromverbrauch und seine Energieeffizienz bekannt und eignet sich besonders für batterielose oder energiesparende Geräte.
Geräte, die den 868 MHz-Standard von EnOcean verwenden, ermöglichen eine drahtlose Kommunikation über große Entfernungen und können aufgrund der Fähigkeit der Funkwellen, Hindernisse zu durchdringen, sogar Wände problemlos überwinden. Diese Fähigkeit macht es für Szenarien geeignet, in denen eine zuverlässige Kommunikation von größter Bedeutung ist, eine herkömmliche Verkabelung sich jedoch als unpraktisch oder kostenintensiv erweist.
Die EnOcean Alliance, die sich für diesen Standard einsetzt, hat ein Ökosystem interoperabler Geräte von verschiedenen Herstellern aufgebaut. Dies fördert die nahtlose Integration und Kompatibilität verschiedener Produkte, wie z. B. Sensoren, Schalter, Aktoren und Steuerungen. So lassen sich umfassende und anpassungsfähige drahtlose Automatisierungslösungen erstellen.
Die 868-MHz-Technologie von EnOcean ist eine zuverlässige, energieeffiziente und vielseitige Lösung für die drahtlose Kommunikation, die ein breites Spektrum von Anwendungen auf dem europäischen Markt abdeckt.
EnOcean-Funkstandard
Das EnOcean-Ökosystem bietet Gebäuden Flexibilität, Energieeinsparungen und Kosteneffizienz.
- Hohe Verlässlichkeit
- Interoperabilität
- Geringer Energiebedarf
Die Kompatibilität zwischen verschiedenen Endprodukten spielt eine entscheidende Rolle für den Erfolg der Markteinführung von batterielosen Sensorlösungen.
Deshalb konzentriert sich die EnOcean Alliance auf die Standardisierung von Kommunikationsprofilen (EnOcean Equipment Profiles – EEPs), die gewährleisten, dass Sensoren verschiedener Hersteller mit Empfänger-Gateways anderer Marken kommunizieren können. Dieser Ansatz bietet den Endbenutzer:innen Zugang zu einer breiten Palette von batterielosen drahtlosen Schaltern, Sensoren und Steuerungen innerhalb des gesamten Produktportfolios.
ENOCEAN FUNKSTANDARD OPTIMIERT FÜR BATTERIELOSE FUNKGERÄTE
Der EnOcean-Funkstandard ist für drahtlose Sensoren und Sensornetzwerke mit extrem niedrigem Stromverbrauch konzipiert. Es umfasst Sensornetzwerke, die Energie aus ihrer Umgebung gewinnen, z. B. durch Bewegung, Licht oder Temperaturschwankungen.
Dieser Ansatz ermöglicht den Einsatz von elektronischen Steuerungssystemen, die autonom arbeiten, ohne auf eine externe Energiequelle angewiesen zu sein. Der EnOcean-Funkstandard (ISO/IEC 14543-3-1X) im Sub-1GHz-Bereich ist auf Gebäudeanwendungen zugeschnitten und bietet eine Funkreichweite von bis zu 30 m in Innenräumen.
Europa und China
Nord-Amerika
Japan
Vorteile der Verwendung des EnOcean-Funkstandards
Hohe Verlässlichkeit
Die Frequenzbänder 868 MHz, 902 MHz und 928 MHz sind lizenzfrei, bieten ein Tastverhältnis von 1 % und eine zuverlässige Funkreichweite von etwa 30 m in Gebäuden.
Interoperabilität
Sensorprofile werden standardisiert, um eine nahtlose Interoperabilität zwischen allen Produktherstellern zu gewährleisten und kompatible Systemlösungen zu liefern.
Geringer Energiebedarf
Entwickelt für batteriebetriebene Schalter und Sensoren, mit einer schnellen Datenübertragungsrate von 125 kbit/s für Sensordaten.
EnOcean 868MHz Produkt
EnOcean Middleware
EnOcean bietet OEMs die EnOcean Link-Middleware für die energiesparende Funktechnologie. Mit dieser lizenzierten Software können OEMs die EnOcean-Technologie nahtlos in verschiedene Anwendungen und Systeme integrieren, auch in solche, die effizienter und schneller sind.
Die Software bietet eine universelle Schnittstelle für die drahtlose Kommunikation und dekodiert automatisch Informationen aus EnOcean-Telegrammen. Folglich werden Sensordaten wie Luftfeuchtigkeit oder Temperatur automatisch organisiert, so dass verschiedene Geräte, Server und sogar Cloud-Dienste sie sofort verarbeiten können.
Die Middleware berücksichtigt automatisch alle Spezifikationen des EnOcean-Protokollstapels, verfügbare Frequenzen und die EEP der EnOcean Alliance sowie Verschlüsselungsmechanismen. Durch die Interpretation aller Daten gewährleistet die Software die Interoperabilität zwischen Geräten verschiedener Hersteller.
Anstatt ihre eigene Software zu entwickeln, um das Kommunikationsprotokoll der energiesparenden Funktechnologie für eine bestimmte Anwendung zu interpretieren, können OEMs einfach die vorgefertigte Middleware verwenden. EnOcean Link eignet sich für Empfänger- und Gateway-Lösungen sowie für alle Anwendungen, die eine energiesparende Funktechnologie beinhalten oder verarbeiten.
Unendliche Energie
Ein Gerät, das ohne Batterien funktioniert, verfügt über ein überzeugendes Alleinstellungsmerkmal, das ihm eine starke Marktposition sichert. Die bewährte und etablierte Technologie dient als zuverlässige Alternative zu Batterien und Kabeln und verleiht dem Gerät eine umweltfreundliche, wartungsfreie Qualität.
Die energiesparende Funktechnologie von EnOcean verfolgt einen Plattform-Ansatz, der sicherstellt, dass Hersteller nur minimalen Integrationsaufwand haben. Sie haben Zugang zu allen notwendigen Komponenten, die bereits optimal aufeinander abgestimmt sind. Dies vereinfacht den Übergang von Batterie- oder Kabelstrom zu Energy Harvesting.
Erweiterte Sicherheitsmechanismen
Alle EnOcean-Module haben eine eindeutige 32-Bit-Identifikationsnummer (ID), die nicht verändert oder kopiert werden kann und somit vor Duplikaten schützt. Diese Authentifizierungsmethode bietet bereits eine praxiserprobte sichere und zuverlässige Kommunikation in der Gebäudeautomatisierung.
- Entwicklungsplattform
- Entwicklungs-Tools
Für Anwendungen, die zusätzliche Datensicherheit erfordern, schützt ein Sicherheitsmodus die batterielose drahtlose Kommunikation mit erweiterten Sicherheitsmaßnahmen. Dazu gehört ein maximal 24-Bit-Rolling Code (RC), der mit jedem Telegramm erhöht wird und einen maximal 32-Bit Cipher-based Message Authentication Code (CMAC) berechnet. Der CMAC verwendet den Verschlüsselungsalgorithmus AES 128. Ein weiterer Mechanismus ist die Verschlüsselung von Datenpaketen durch den Sender. Die Daten werden mit dem AES-Algorithmus und einem 128-Bit-Schlüssel verschlüsselt.
Die EnOcean Standard 868 MHz Sensormodule verfügen über fortschrittliche Datenverschlüsselungsmechanismen, um die spezifischen Anforderungen von Anwendungen wie Überwachungs- oder Alarmsensorsystemen zu erfüllen. Diese verbesserten Sicherheitsmaßnahmen können optional aktiviert werden, um verschiedene Arten von Angriffen zu vereiteln, z. B. Wiederholungen, Abhören oder Fälschung von Nachrichten.
Im Auslieferungszustand befindet sich die verschlüsselte Datenübertragung im Standardmodus, der durch einfaches Drücken der Lerntaste für zehn Sekunden aktiviert werden kann. Bei Bedarf können Sie den Sicherheitsmodus deaktivieren, indem Sie die Lerntaste erneut drücken und gedrückt halten. Darüber hinaus kann ein Empfänger, der in der Lage ist, verschlüsselte Telegramme zu dekodieren, auch Standardtelegramme verarbeiten, so dass OEMs eine verbesserte Datensicherheit nahtlos in ihre bestehenden EnOcean-basierten Angebote integrieren können.
Entwicklungsplattform
EnOcean unterstützt OEMs bei der erfolgreichen Produktentwicklung für verschiedene drahtlose Anwendungen zur Energiegewinnung. Sie bieten eine kosteneffiziente und maßgeschneiderte Entwicklungsplattform, die darauf abzielt, die batterielose Technologie schnell in die Gebäude- und Industrieautomation sowie in Machine-to-Machine- oder Transportsysteme zu integrieren.
Das Herzstück des modularen Entwicklerpakets von EnOcean ist das Entwickler-Kit EDK 350, welches das gesamte Produktspektrum umfasst, von Energy Harvesting- und Funkmodulen bis hin zu vorkonfigurierten Produktlösungen. Die Schlüsselkomponente dieses Entwickler-Kits ist das universelle Programmierboard EOP 350, mit dem Entwickler EnOcean-Funkmodule in ihrer Produktionsumgebung konfigurieren oder programmieren können.
Entwicklungs-Tools
Bewährte Entwicklungstools, die zum Download zur Verfügung stehen, ergänzen das Hardware-Portfolio und vereinfachen das Produktdesign.
Die DolphinAPI dient als Software-Schnittstelle für die Programmierung von TCM 3xx/STM 3xx-Modulen. Diese API (Application Programming Interface) ermöglicht es Herstellern, schnell Software zu entwickeln, die auf bestimmte Anwendungen zugeschnitten ist.
Die DolphinStudio-Suite bietet eine grafische Benutzeroberfläche zur Konfiguration aller erforderlichen Parameter über die API. Er kann auch unabhängig davon funktionieren, um Dolphin-Module einfach zu konfigurieren und zu flashen.
In Verbindung mit TCM 3xy/TCM 410J bietet DolphinView Entwicklern detaillierte Einblicke in das Sub-Telegramm-Timing und die Signalstärke. So können Entwickler beispielsweise Telegramminhalte online analysieren und mit einem Zeitstempel versehen. DolphinView unterstützt auch Fernverwaltungsfunktionen wie Ping, Abfrage und Fernlernen.
Solarenergie
Zahlreiche Sensoranwendungen machen sich die Leistung von Miniatursolarzellen zunutze. EnOcean bietet eine Reihe von Modulen an, die mit vorinstallierten Solarzellen ausgestattet sind, darunter:
– STM 33x Temperatursensor
– STM 33x Magnet-Kontaktsensor
– STM 350 Temperatur- und Feuchtigkeitssensor
– STM 550 Multisensor (mit Beschleunigung, Temperatur, Feuchtigkeit, Licht und Magnet mit NFC-Konfiguration)
Der solarbetriebene Sensor STM 33x (868/902/928 MHz) kann zum Beispiel die Temperatur in einem Raum oder an einer Maschine genau messen. Dieses Modul ist bekannt für seinen außergewöhnlich niedrigen Stromverbrauch und seine hohe Zuverlässigkeit. Eine Ladezeit von nur 3,6 Stunden bei einer Tageslichtbelastung von mindestens 200 Lux gewährleistet einen kontinuierlichen Betrieb, auch wenn alle 15 Minuten ein Messwert übertragen wird. Wenn der Energiespeicher voll aufgeladen ist, bleibt das Modul sogar bei völliger Dunkelheit mehrere Tage lang funktionsfähig.
Das Feuchtesensormodul HSM 100 erweitert die Funktionalität der STM 33x Temperatursensormodule. Das HSM 100 enthält einen internen kalibrierten Feuchtigkeitssensor. Er kann über einen 20-poligen Stecker auf STM 33x Module aufgesteckt werden. Das Sensorsignal wird über den ADIO3-Eingang des STM 33x gelesen. Um das Sensorsignal lesen zu können, muss das STM 33x auf ein EEP konfiguriert werden, das Feuchtigkeit unterstützt. Dies kann über Dolphin Studio erfolgen.
Thermische Energie
Durch die Kombination des DC/DC-Wandlers ECT 310 mit einem Peltier-Element können Hersteller thermoelektrisch betriebene Anwendungen erschließen. Temperaturschwankungen bieten die Möglichkeit, viel Energie zu gewinnen. Die Erhöhung der Temperatur eines Wassertropfens um ein Grad Celsius (°C) liefert beispielsweise genug Energie, um etwa 10.000 EnOcean-Funktelegramme zu senden. Diese Energiemenge reicht nicht nur für den Betrieb von drahtlosen Sensoren, sondern auch für die Versorgung von drahtlosen Aktoren wie z. B. Heizungsventilaktoren.
Der DC/DC-Oszillator ECT 310 beginnt seinen Betrieb mit einer Eingangsspannung von nur 10 mV. Bei 20 mV oder mehr (entspricht etwa 2 °C) erzeugt er eine nutzbare Ausgangsspannung von über 3 V. Um diese beeindruckende Wandlereffizienz von 30 % bei 20 mV zu erreichen, wird die Ausgangsspannung nur locker geregelt, um über das gesamte Eingangsspannungsspektrum bis 500 mV unter 5 V zu bleiben. Dieser Regelungsansatz spiegelt die ungeregelte Versorgungsspannung von Solarzellen wider. Da die EnOcean-Funkmodule für einen breiten Eingangsspannungsbereich ausgelegt sind, eignet sich das ECT310 ideal für Anwendungen zur Energiegewinnung, die Temperaturunterschiede nutzen.
