Стенд предназначен для проведения лабораторно-практических работ для студентов высших, средних специальных и профессионально-технических учебных заведений с целью получения базовых знаний и практических навыков в настройке управляющих элементов беспроводных сетей ZigBee. Во время лабораторно-практических работ ученик приобретает знания о самоорганизующейся и самовосстанавливающейся топологией ZigBee с ретрансляцией и маршрутизацией сообщений, получит знания по настройке портов ввода-вывода модулей ZigBee и работе с ними. Также изучается зависимость дальности работы сети и энергопотребления в зависимости от мощности передатчика, работа с датчиками температуры и освещенности, их типы, снятие показаний с датчиков, влияние различных показаний на преобразование физических величин в электрические.
Состав
Базовая комплектация:
- Отладочный модуль ZigBee (3 шт.)
- Шлюз ZigBee (1 шт.)
- Соединительные приборные провода (1 комплект).
- Комплект учебно-методических пособий (2 шт.)
- Программное обеспечение (1 компакт-диск).
| Название комплектации | Состав |
|---|---|
| ZigBee | Содержит базовую комплектацию |
| ZigBee-НОУТ | Дополнительно к базовой комплектации содержит ноутбук |
Функциональность стенда и его структура
Стенд выполнен в виде набора модулей. Отладочные модули могут объединяться в самоорганизующуюся сеть и самовосстанавливающиеся беспроводные сети с автоматической ретрансляцией сообщений.
Специально для стенда разработан комплект учебно-методических пособий, которые помогут изучить сети ZigBee как в теории, так и на практике, а также помогут с легкостью разобраться в работе стенда. Комплект учебно-методических пособий состоит из трёх руководств: теоретическое, управление стендом и лабораторный практикум. В теоретическом руководстве даётся описание принципов работы сетей ZigBee, их топология, архитектура программного обеспечения сетей ZigBee, прикладной уровень и протокол ZigBee. Также раскрываются темы надежности и безопасности сетей, область применения и энергопотребление систем ZigBee. Руководство по управлению описывает принципы работы с каждым узлом стенда и как применить полученные знания в теории на реальном оборудовании. В конечном итоге в рамках лабораторного практикума закрепляются знания, полученные от теоретического материала, – студенты создают и настраивают сеть на изучаемом интерфейсе.
Отладочный модуль
Отладочный модуль условно делится на несколько функциональных частей. Некоторые точки этих функциональных частей доступны на лицевой панели (приборные разъемы) и могут соединяться между собой при помощи проводов, которые входят в комплект стенда. Ниже представлен список функциональных частей каждого модуля:
- Модуль ZigBee-приемопередатчика, на лицевой панели доступны несколько его портов ввода-вывода.
- Универсальный дисплей для контролирования состояния модуля. Может выполнять функции двухканального вольтметра, отображать принимаемую модулем ETRX2 информацию, а также измерять потребляемый модулем ток и мощность. Вид отображаемой информации выбирается при помощи кнопки «Режим отображения».
- Аналоговые датчики температуры и освещенности.
- Фильтр нижних частот для преобразования ШИМ-сигнала с модуля ETRX-2 в аналоговый сигнал.
- Два светодиода.
- Потенциометр, позволяющий плавно менять напряжение от 0 до 3,3 вольт.
- Два кнопочных переключателя.
Каждый модуль может питаться от сети переменного тока 220 вольт через специальный адаптер питания или от блока батарей (адаптер питания и один комплект батарей входит в комплект поставки). На задней панели блока находятся два разъема: один используется для питания, а другой разъем предназначен для подключения модуля к компьютеру через специальный адаптер-переходник (в комплекте два таких переходника).
Перечень лабораторных работ
- Знакомство с теорией и основой работ сенсорных сетей ZigBee. Стек протокола, дальность работы, энергопотребление, типы конечных устройств. Знакомство с конкретным представителем семейства устройств ZigBee – модулями Telegesis ETRX2. Изучение АТ-команд управления модулями. Создание сети PAN, вход и выход из нее.
- Управляемые входы и выходы модуля. Управление режимами работы, считывание положения кнопок, управление светодиодами. Генерация прерываний по изменению логического уровня сигнала на заданном порте ввода-вывода.
- Аналогово-цифровое преобразование. Режимы работы, управление преобразованием, снятие показаний. Оценка точности преобразования. Цифро-аналоговое преобразование. Управление ШИМ-модулятором, использование интегрирующих цепей для получения определенного напряжения из ШИМ-сигнала. Построение ЦАП с обратной связью на АЦП.
- Датчики температуры и освещенности, их типы, снятие показаний. Считывание показаний при различных значениях температуры и различном освещении. Влияние различный параметров на качество преобразования физических величин в электрические.
- Энергопотребление модулей. Регулирование мощности передатчика модулей. Снятие зависимости дальности работы и энергопотребления от выходной мощности передатчика модуля. Работа модулей на значительных расстояниях, изучение самоорганизации модулей в сети при удалении их друг от друга.
Характеристики
| Напряжение электропитания, В | 220 |
| Частота питающего напряжения, Гц-C | 50 |
| Диапазон рабочих температур, ºС, Гц-C | -10 … +35 |
| Габаритные размеры, ШхВхГ, мм | 180 х 60 х 135 |
| Масса, кг, не более | 0,5 |
| Количество рабочих мест стенда | 3 |