W dzisiejszych czasach nie wyobrażamy sobie życia bez technologii bezprzewodowej. Jest to spowodowane tym, że czerpiemy z niej zbyt wiele korzyści. To właśnie dzięki niej możemy korzystać z telefonów komórkowych, Internetu czy oglądać telewizję. Wszystkie te technologie pozwalają na szybką wymianę informacji, co spowodowało do postrzegania świata jako Globalnej Wioski o jakiej w książce „Galaktyka Gutenberga” pisał Marshall McLuhan.
Technologia bezprzewodowa w domu
Skupmy się jednak nad aspektem samego sterowania i przekazywania danych za pomocą tej technologii, ponieważ to dla mechatronika jest najistotniejsze. My, jako ludzie zawsze staraliśmy się dążyć do wygody miejsca w którym żyjemy, dlatego pierwszymi przykładami wykorzystania sterowania radiowego będzie nasze najbliższe otoczenie domowe. Stosuje się je na szeroką skalę w tak zwanych inteligentnych domach.
Terminem inteligentny dom określa się budynek, w którym urządzenia elektroniczne połączone w sieć pozwalają nam na zautomatyzowanie pewnych codziennych czynności. Działanie takie pozwala nam na zaoszczędzenie czasu i pieniędzy.
Technologia radiowa ułatwia nam nie tylko sterowanie naszym domem, lecz najprościej można to pokazać na jego przykładzie. Zacznijmy od wcześniej wymienionego oświetlenia. Każdy w tradycyjnym domu może oczywiście włączyć i wyłączyć światło za pomocą zwykłego przełącznika klawiszowego. Jednakże w inteligentnym domu istnieje funkcja sterowania światłem za pomocą pilota, telefonu lub też tradycyjną metodą, czyli przełącznikiem klawiszowym.
Pewnie zastanawiacie się dlaczego w tym przykładzie technologia radiowa odgrywa taką ważną rolę. Mianowicie, za pomocą chociażby telefonu wydajemy rozkaz zapalenia światła w kuchni. W tym momencie zostaje wysłany z naszego telefonu sygnał z informacją do sterownika o tym, że ma się włączyć światło w kuchni. Nasz sterownik przekazuje informację za pośrednictwem nadajnika. Odbiornik odbiera informację i wykonuje nasze polecenie. Wszystko dzieje się dzięki technologii radiowej.
Tak samo dzieje się z temperaturą. W różnych pokojach są zainstalowanetermostaty, które komunikują się między sobą, aby odpowiednio sterować temperaturą w najbliższym otoczeniu. Wcześniej oczywiście zostały one odpowiednio zaprogramowane, tak aby informowały system grzewczy o zmianach temperatury albo sterowały ogrzewaniem lub chłodzeniem pomieszczenia.
Komunikują się one ze sterownikiem właśnie za pomocą technologii radiowej. Technologia ta umożliwia przesyłanie informacji, jak sterować naszym ogrzewaniem, aby uzyskać żądaną temperaturę. Unikniemy dzięki temu nadmiernego nagrzania lub wychłodzenia pomieszczeń, a co za tym idzie zaoszczędzimy pieniądze i zyskamy lepszy komfort.
Kolejnym dobrym przykładem są rolety, które w ostatnim czasie pojawiają się w wielu domach. Dzięki nim regulujemy natężenie światła w pomieszczeniach. Dodatkowo pełnią one funkcję bezpieczeństwa. Sterowanie radiowe możemy wykorzystać do zabezpieczenia całego inteligentnego budynku. Dzięki możliwości połączenia systemu z dostępnymi na rynku systemami alarmowymi, rolety mogą stanowić dodatkowy element zabezpieczenia przeciwwłamaniowego.
Pamiętajmy, że roletami można sterować za pomocą trzech różnych systemów:
- ręcznego (czyli ciągnięcie za pasek)
- za pomocą przełącznika klawiszowego
- za pomocą sterowania radiowego
Ta ostatnio opcja jest dla nas najbardziej komfortowa, ponieważ używając jednego klawisza w naszym pilocie lub klikając na ikonkę w urządzeniu mobilnym potrafimy dźwigać i opuszczać rolety w określonych miejscach domu. Co jeszcze ciekawsze, możemy to zrobić będąc wiele kilometrów od miejsca, w którym chcemy te rolety sterować.
Sterowanie bezprzewodowe w przemyśle
Pamiętajmy, że nie tylko w domach używa się technologii radiowej do sterowania różnymi urządzeniami. W pierwszej kolejności wykorzystywana była ona w przemyśle. Obecnie podczas rewolucji przemysłowej 4.0 jest ona bardzo pożądana.
Przemysł 4.0 w głównej mierze polega na gromadzeniu danych, ich przetwarzaniu oraz archiwizowaniu. Dane te są potem używane podczas optymalizacji linii produkcyjnej lub też poszczególnych etapów produkcji. Pozwala to na efektywniejsza pracę i zwiększa wydajność produkcji.
Musimy jednak pamiętać, że dane te muszą być w odpowiedni sposób dostarczane, dlatego w przemyśle istnieje wiele mediów przekazywania danych. Jednym z nich jest komunikacja radiowa. To za jej pomocą chociażby wózki AGV wiedzą po jakich trasach mają się poruszać. Pozostając dalej przy temacie wózków samojezdnych, możemy zauważyć, że nie są one bezpośrednio podłączone przewodem do systemu, dlatego komunikacja radiowa odgrywa tutaj tak ważną rolę. To samo dotyczy pozyskiwania danych z urządzeń bezprzewodowych, które są wykorzystywane podczas jakiegokolwiek montażu.
Czym tak naprawdę jest komunikacja radiowa?
Technologia ta jest każdemu bardzo dobrze znana. Polega ona na wysyłaniu fal przez nadajnik i ich odbieraniu przez odbiornik. Obecnie korzystamy z dużej ilości odbiorników i niemożliwe jest, aby wszystkie urządzenia funkcjonowały na jednej częstotliwości, więc stosuje się różne pasma częstotliwości. Każdy nadajnik i odbiornik ma dedykowaną dla siebie częstotliwość nadawania oraz odbierania. Procedura ta zapobiega chaosowi, który byłby spowodowany nakładaniem się fal, a co za tym idzie nakładaniu się przesyłanych w nich informacji. Dlatego każdy z nas tak beztrosko może korzystać z chociażby radia, chociaż czasami namęczymy się zanim znajdziemy naszą ulubioną stację radiową.
Historia technologii radiowej
Pierwszy raz w elektronice fale radiowe zostały wykorzystane przez Charles Wheatstone i William Fothergill Cooke, którzy stworzyli pierwszy komercyjny telegraf, a było to w roku 1839. Technologia ta nabrała większego znaczenia dopiero w latach 40 XX wieku. Wtedy na rynku pojawiły się pierwsze urządzenia, które przypominały wykrywacze metali. Dodatkowo zainstalowano wtedy pierwsze sklepowe systemy antykradzieżowe, które były oparte na dekodowaniu nalepki z obwodem rezonansowym. W tamtym czasie technologia radiowa została wykorzystana po raz pierwszy, jeśli chodzi o sterowanie lub przesterowywanie.
Urządzenia używane do sterowania radiowego
Aby komunikacja radiowa mogła funkcjonować muszą istnieć przynajmniej dwa urządzenia. Jest to spowodowane tym, że jedno urządzenie musi nadawać sygnał a drugie musi ten sygnał odbierać, nie da się wysyłać sygnału dla tego samego urządzenia, ponieważ ta czynność byłaby bezsensowna. Prostym przykładem jest telefon komórkowy, nie da się dzwonić ze swojego telefonu do siebie. Na zdjęciu poniżej widzimy prosty przykład nadajnika, montowanego w systemie inteligentnego budynku..
Dobrym pytaniem do tego tematu jest, dlaczego wszystko mamy przesyłać drogą radiową. Przecież można użyć przewodów elektrycznych do przesyłania impulsów i tym samym informacji. Oczywiście można coś takiego zastosować, lecz podczas dodawania nowych systemów w naszym domu trzeba by było kuć w ścianach coraz więcej rowków na nasze przewody lub montować nieestetyczne korytka, które prowadziłyby do sterownika. Trzeba zwrócić uwagę, że wiąże się to z dodatkowym remontem w domu, a więc jest to trochę bardziej kosztowna czynność niż zrobienie puszki i wsadzenie w nią nadajnika, szczególnie, że moduły są tak niewielkie, że często mieszczą się pod osprzętem w już istniejących puszkach. Nadajnik systemu, pełni również funkcję odbiornika. Tylko musimy nadal pamiętać, że wymagane są przynajmniej dwa takie urządzenia, aby komunikacja miała sens.
Dodatkowo należy pamiętać, że sam nadajnik i odbiornik nie podejmują decyzji samodzielnie. Za zbieranie danych i ich przetwarzanie odpowiedzialny jest sterownik centralny. Zbiera on informacje z wszystkich elementów systemu i na podstawie wcześniej zdefiniowanych reguł, steruje elementami automatycznie lub reaguje na akcje wykonywane przez użytkownika. Działanie można porównać nieco do klasycznego radia. Radio takie może odbierać fale radiowe wszystkich stacji, jednak dopiero po zdefiniowaniu przez użytkownika, która stacja ma być odtwarzana, słyszymy jej dźwięk w głośnikach. Natomiast jeżeli mamy radio z wyświetlaczem, np. w samochodzie, to możemy zauważyć, że napisy tam wyświetlane są już generowane automatycznie i użytkownik nie ma na nie wpływu.
Powyżej na zdjęciu widzimy sterownik centralny, to do niego podłącza się elementy naszego systemu i to on zarządza całym jego działaniem. Więcej informacji na temat sterowania bezprzewodowego w inteligentnym budynku, można znaleźć na stronie producenta pod TYM linkiem.
W artykule wykorzystaliśmy zdjęcia urządzeń dystrybuowanych przez przedsiębiorstwo F&F z Pabianic. Dziękujemy im za przesłanie nam elementów, wykorzystywanych w instalacjach elektrycznych.
Autor:
Marek Beer
