Passzív, kisfrekvenciás interfészáramkör mikrokontroller vezeték nélküli energiaellátására

Vezeték nélküli energiaellátási megoldások fejlesztése a TI teleptöltő funkcióval is rendelkező, PaLFI terméksorozatával

A Texas Instruments PaLFI (Passive Low Frequency Interface: passzív, alacsonyfrekvenciás interfész) nevű terméke az első darabja annak a termékkategóriának, amelyet a kis teljesítményigényű MSP430 mikrokontroller vezeték nélküli, akár 1 méter távolságból történő tápellátására fejlesztett a gyártó. A rendszerben lévő opcionális telep teljes lemerülése esetén is használható interfészáramkör például képes orvosi implantátumokba ágyazott mikrokontrollerekkel is kommunikálni, illetve azokat tápfeszültséggel ellátni, amely a teljes orvosi folyamatot sokkal emberbarátabbá teszi.
A PaLFI fejlesztőkészlet magában foglal egy USB-s eZ430 fejlesztőeszközt, továbbá egy MSP430-as, ill. egy PaLFI-s target-kártyát. A termékcsalád további tagjai között speciális alkalmazásokra fejlesztett áramkörváltozatok is megtalálhatók lesznek, pl. biztonságtechnikai/hitelesítési támogatással, költséghatékonyabb kivitelben kisebb memóriával vagy teleptöltő funkcionalitás nélkül stb.

A TI PaLFI-sorozatú megoldások fontosabb műszaki jellemzői:

• telepmérési és teleptöltési funkció,
• SPI és vezeték nélküli, LF HDIX RFID interfészeken keresztül hozzáférhető memória,
• telepről üzemeltetett mikrokontroller tápfeszültséggel ellátása akár 1 méter távolságból, teljesen üres telep esetén is,
• stabil vezeték nélküli kapcsolatot támogató, jól definiált olvasási zónán belüli, kisfrekvenciás kommunikációs sáv,
• memóriakonfiguráció telep nélkül.

A TI PaLFI-sorozatú megoldások főbb alkalmazási területei:

• hordozható orvosi műszerek és eszközök,
• implantátumok,
• elektronikai termékek,
• méréstechnikai eszközök,
• műszerek.

A TMS37157 típusszámú, kisfrekvenciás transzponderben egy SPI szabványú interfész és egy teljesítménymenedzsment-áramkör foglal helyet. A transzponder memóriája hozzáférhető SPI-n és az alacsony frekvenciás interfészen keresztül is, sőt az utóbbi esetben telepáramforrásra sincs szükség. Az alacsony frekvenciás sáv használata biztosítja a kommunikációt a meghatározott irányban, káros környezeti viszonyok között is.
Az EEPROM a kisfrekvenciás interfészen telepáramforrás nélkül is elérhető, az SPI-n keresztüli hozzáféréshez csatlakoztatott áramforrás megléte szükséges. Az alvó állapotban 60 nA áramfelvételű TMS37157 támogat egy speciális, teleptöltő működési üzemmódot is. A TMS37157-tel kedvező költségfeltételekkel dolgozhatnak a fejlesztők, hiszen az áramkörhöz mindössze pár külső alkatrészre van szükség, a külső rezgőkör hangolására integrált támogatás pedig elősegíti az alkatrészek értéktűrésének hatékony kiküszöbölését.

A TMS37157 interfészáramkör főbb műszaki paraméterei:

• tápfeszültség-tartomány: 2 ... 3,6 V,
• alacsony teljesítményfogyasztás:
  • aktív állapot: max. 150 µA,
  • alvó állapot: 60 nA,
• 121 bájt szabad felhasználói memória,
• alacsony frekvenciás, fél-duplex (HDX) interfész:
  • HDX transzponderes, nagy teljestítményű és magas zajimmunitású kommunikáció,
  • speciális, szelektív címzési mód ütközéselkerüléssel,
  • akár 8 Kibit/s feltöltési adatsebesség az alacsony frekvenciás sávban,
  • 126 bájt EEPROM: 121 bájt szabad felhasználói EEPROM, egyedi sorozatszám 32 biten, szelektív cím 8 biten, rugalmas EEPROM-szervezés, visszafordíthatatlan lapzárolás és lapvédelem,
  • telepellenőrzés és teleptöltés,
  • rezonanciafrekvencia: 134,2 kHz,
  • integrált rezonanciafrekvencia-hangolás,
  • moduláció: letöltési irányban - amplitúdóbillentyűzés (ASK), feltöltési irányban - frekvenciabillentyűzés (FSK),
• háromvezetékes, SPI-szabványú interfész EEPROM-hozzáféréshez,
• adatcsere a mikrokontrollerrel az alacsonyfrekvenciás interfészen,
• VQFN tokozás, 0,6 mm kivezetés-térköz, 4x4 mm befoglaló méretek.

Lehetséges alkalmazások a TMS37157 interfészáramkörhöz:

• vezeték és áramforrás nélküli szenzorinterfész energiabegyűjtéssel:
  • a mikrokontroller és a szenzor az alacsonyfrekvenciás összeköttetésen keresztül ellátható energiával,
  • adattovábbítás az alacsonyfrekvenciás összeköttetésen és a TMS37157-en keresztül a bázisállomásról a mikrokontrollerre és vissza,
• áramforrás nélküli konfigurációs memória:
  • memóriaírás beépített áramforrás nélkül,
  • a mikrokontroller ki tudja olvasni a memória tartalmát, és fel tudja használni konfigurációra, ha áramforrást csatlakoztatnak a rendszerhez,
  • a mikrokontroller írhatja a memóriát, amelyet később az alacsonyfrekvenciás összeköttetésen keresztül ki lehet olvasni,
• ultra alacsony fogyasztású adatrögzítő rendszer intelligens mennyiségmérős alkalmazásokhoz:
  • a memóriát mikrokontroller írhatja,
  • a memória az alacsonyfrekvenciás összeköttetésen keresztül, csatlakoztatott áramforrás nélkül kiolvasható,
• többcélú, alacsonyfrekvenciás mikrokontroller-interfész:
  • kis hatótávolságú, rádiófrekvenciás mikrokontroller-interfész olyan alkalmazásokhoz, ahol más frekvenciák használata nem jöhet szóba,
  • ultra alacsony fogyasztás, alvó módban akár 60 nA összáramfelvétellel,
• távvezérlés:
  • UHF/infravörös adóvevővel, ill. mikrokontrollerrel kombinációban,
  • a TMS37157-be épített teljesítménymenedzsment-áramkör képes a mikrokontroller tápvezérlésére,
  • a nyomógomb-érzékelő áramkör alkalmas a mikrokontroller energiaellátásának felkapcsolására,
• egyedülálló, memóriával felszerelt, alacsony-frekvenciás transzponder:
  • RFID adóvevő egyedi azonosító számmal és 121 bájt szabad felhasználói EEPROM-mal,
  • minimális pluszalkatrész-igény,
  • nincs szükség telepes áramforrásra.

A TI kapcsolódó honlapjai:
RFID
PaLFI