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Energieeffiziente Elektronik
Bruno Baylac, Freescale
» Der Markt für Smart Meters wächst in
Asien schnell. Insgesamt gehe ich jedoch
davon aus, dass der Markt für Submetering
den Markt für intelligente Zähler künftig
noch übertreffen wird. «
aufzunehmen. Eine zweite MCU ist damit
nicht mehr erforderlich. Den KW20 hat
Freescale so ausgelegt, dass er alle wichtigen
Netzwerkparameter für zwei Netze
speichert, inklusive PAN ID, kurzen und
langen Netzwerkadressen und HF­Kanal.
Damit kann der Controller innerhalb von
64 µs zwischen den Netzwerken umschalten.
Gegenüber Softwareimplementierungen
resultiert daraus ein um das Fünffache
höherer Leistungsdurchsatz. Der
Netzwerkverkehr und die Latenzzeiten
reduzieren sich, und gleichzeitig sinkt die
Stromaufnahme auf Sys­temebene. Darüber
hinaus kann der KW20 als Koordinator,
als Router oder als Endgerät auf dem
jeweiligen Netz fungieren.
Ein Controller
für zwei ZigBee-Netze
Die Möglichkeit, über verschiedene
Schnittstellen zu kommunizieren, ist für
intelligente Zähler nach den Worten von
Baylac ein wichtiges Kriterium. Und weil
ZigBee sich über die letzten Jahre in verschiedene
»Flavors« für bestimmte Anwendungen
aufgespalten hat, bietet Freescale
mit dem »Kinetis KW 20« einen Controller
für die drahtlose Kommunikation,
der mit zwei ZigBee­Netzen kommunizieren
kann. »Es kommt vor, dass in einem
NFC plus Postpaid- bzw. Prepaid-Zähler
Die Stromrechnung übers Handy bezahlen
Über ein mit Near Field Communication (NFC)
ausgestattetes Handy und einen Postpaid-Zähler
können die Endverbraucher den Strom sehr
einfach bezahlen. Das haben Freescale und IN-
SIDE Secure in Amsterdam demonstriert.
»Wir haben im Rahmen unserer Partnerschaft
mit INSIDE Secure jetzt bereits den zweiten Zählertyp
entwickelt. Damit können die Endverbraucher
ihr NFC-Handy dazu verwenden, ihre
Zähler sicher auszulesen, und die verschlüsselten
Daten zu den Energieversorgern schicken,
um ihre Rechnung zu bezahlen«, sagt Bruno
Baylac, Direktor und General Manager des Geschäftsbereichs
Metering, Medical & Connectivity
von Freescale. Aufgrund der hochintegrierten
ICs, die im Zähler Einsatz finden, lassen
sich die Kosten für diese Geräte gegenüber bisherigen
Typen deutlich senken. Für die Sicherheit
sorgen das VaultIC-460-Security-Modul und
Gebäude gleichzeitig verschiedene Persoanl
Area Networks (PAN), etwa ZigBee
Home Automation, ZigBee RF4CE oder
ZigBee Smart Energy Version 1.x bzw. 2.0,
zu finden sind«, so Baylac. »Mit der Dual­
PAN­Funktionalität kann ein einziger Baustein
sich nahtlos mit zwei verschiedenen
Netzen verbinden und mit ihnen kommunizieren.«
Kern des KW20 ist der ARM Cortex­M4.
Mit bis zu 512 KByte Flash­Speicher und
64 KByte SRAM verfügt der Controller
über ausreichend Speicherplatz, um die
Protokoll­Stacks von zwei Netzwerken
der MicroRead-4.3-NFC-Controller von INSIDE
Secure. Der VaultIC 460 ist entsprechend
FIPS140-2 Level 3 zertifiziert. Mit dem NFC-Transceiver
können die Hersteller von Zählern ein
System aufbauen, das laut Sophie Iteney-Martin,
Sales & Business Development Manager der Digital
Security Business Line von INSIDE Secure,
praktisch nicht zu hacken sei.
Die Steuerung des Systems übernimmt der
MK30X256, ein auf dem ARM Cortex M4 basierender
32-Bit-Controller der Kinetis-Familie von
Freescale. Mit 100 MHz getaktet, erreicht er 1,25
DMIPS/MHz. Der integrierte LCD-Controller
zeigt die Werte des Zählers auf Knopfdruck an.
Die Firmware basiert auf dem MQX-Echtzeitbetriebssystem
von Freescale. Je nach verwendeter
Firmware kann der Zähler als Post- oder
Prepaid-Typ arbeiten. So können die Hersteller
schnell unterschiedliche Märkte bedienen. (ha)
Den Dual­PAN­Transceiver bietet Freescale
mit dem MC13242 auch als Einzel­IC
an, so dass ihn die Anwender in Kombination
mit anderen Kinetis­32­Bit­Mikrocontrollern
nutzen können. Das Einzel­IC
erreicht die gleiche Leistungsstärke wie
das Funkteil im KW20. Für die Entwickler
stellt Freescale die ZigBee­Protokollsoftware
sowie Musterapplikationen für den
MC13242 und den KW20 zur Verfügung.
Dazu zählen auch die in Kürze erscheinenden
ZigBee­IP­Stacks und der ZigBee­
Smart­Energy­2.0­Standard.
Derzeit bemustert Freescale einen kleinen
Kreis von Kunden mit den Kinetis­KW20­
MCUs (KW21D256V, KW21D512V und
KW22D512V) und dem HF­Transceiver
MC13242 sowie Software, ZigBee­Protokollstacks
und Profilsoftware. Die Lieferung
in Stückzahlen will das Unternehmen
im ersten Quartal 2013 aufnehmen.
Bei Abnahme von 10.000 Stück beträgt der
Einstiegspreis für den KW21D256 4,27
Dollar.
32-Bit-Controller
für die Sub-GHz-Kommunikation
Weil in Europa die Zähler häufig nicht, wie
beispielsweise in den USA, außerhalb des
Hauses angebracht sind, sondern im Keller
sitzen, muss die Kommunikation über
Funk durch Hindernisse wie Betonwände
funktionieren. Je niedriger die Funkfrequenz,
umso besser können die Wellen
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Energie & Technik 6/2012