Svet Črnil

Opis

Mobilna povezava in položaj za povezane naprave

Stroj, merilna postaja ali razvojni sistem pogosto potrebuje povezavo tudi tam, kjer ni omrežnega kabla. SIM7600E-H združuje mobilno komunikacijo 4G LTE in satelitsko določanje položaja GNSS. Namenjen je projektom telemetrije, industrijske avtomatizacije, spremljanja oddaljenih naprav in razvoju rešitev IoT. V ponudbi ga označujemo s pravilnim vrstnim redom oznake SIM7600E-H; pri iskanju se pojavlja tudi zapis SIM7600HE.

Pri Svetu Črnil vam lahko pomagamo načrtovati, katere podatke bo naprava pošiljala, kako pogosto in kako naj deluje ob prekinitvi povezave. Modem je komunikacijski del sistema. Meritve, nadzor procesa, uporabniški vmesnik in shranjevanje podatkov pa je treba povezati v smiselno celoto, ki ustreza vaši konkretni napravi.

Lastnosti evropske različice SIM7600E-H

• Proizvajalec modema: SIMCom; družina SIM7600-H.
• Mobilni standard LTE Cat-4; teoretična hitrost do 150 Mb/s pri sprejemu in do 50 Mb/s pri oddaji.
• Različica E-H podpira LTE FDD pasove B1, B3, B5, B7, B8 in B20 ter LTE TDD B38, B40 in B41.
• Podpora dodatnim omrežnim načinom je odvisna od različice modula in razpoložljivosti omrežja operaterja.
• Vgrajena podpora GNSS za satelitsko določanje položaja, vključno z GPS.
• Družina ima podporo komunikaciji prek USB in UART ter upravljanju z AT ukazi.
• Razvojna dokumentacija in gonilniki so na voljo pri proizvajalcu.

Največja navedena hitrost je lastnost standarda in modula, ne zagotovljena hitrost na vaši lokaciji. Dejanski prenos je odvisen od signala, antene, operaterja, obremenitve omrežja, podatkovnega paketa ter povezave med modemom in krmilnikom. Pri telemetriji je pogosto pomembnejša zanesljiva oddaja majhnih sporočil kot največji možni prenos velike datoteke.

LTE prenos podatkov in GNSS sta različni nalogi

Mobilna povezava omogoča izmenjavo podatkov s strežnikom ali drugo storitvijo. Za uporabo mobilnega podatkovnega omrežja potrebujete ustrezno aktivno kartico SIM, podatkovni paket in pravilne nastavitve operaterja. GNSS pa zagotavlja informacijo o položaju iz satelitskih signalov. Naprava lahko položaj obdela lokalno in ga nato pošlje po mobilni povezavi.

Za stacionarno merilno postajo položaj morda potrebujete samo ob namestitvi, podatkovno povezavo pa ves čas. Pri premični napravi lahko spremljate oboje. Dobro je določiti tudi, kako aplikacija označi star ali še neveljaven podatek o položaju. Zadnji znani položaj ni nujno trenutni položaj naprave.

Vključitev v industrijsko avtomatizacijo

Tipična uporaba je pošiljanje delovnih stanj, števcev, meritev ali servisnih obvestil iz oddaljene naprave. Najprej pripravite seznam podatkov in določite, kdo jih uporablja. Operaterja lahko zanima trenutno stanje, servis potrebuje opis napake, pri analizi proizvodnje pa so pomembni časovni zapisi. En skupen komunikacijski kanal lahko podpira različne naloge, če so sporočila in pravila obdelave jasno določena.

Pri zasnovi ločite lokalno krmiljenje od spletnega pregleda. Prekinjena mobilna povezava ne sme po naključju spremeniti dovoljenega načina delovanja stroja. Kaj naj naprava ob izpadu naredi, določite glede na proces. Aplikacija lahko lokalno shranjuje pripravljena sporočila, jih po obnovitvi povezave odda in označi, kateri zapisi so bili že sprejeti.

Za vsak dogodek določite enolično oznako in čas. S tem zmanjšate možnost, da bi ponovno poslano sporočilo povzročilo dvojni zapis ali podvojeno dejanje. Pri oddaljenih ukazih naj sprejemnik preveri veljavnost in dovoljeno stanje naprave. Mobilni modem sam po sebi ne rešuje aplikacijske logike ali upravljanja dovoljenj.

Priklop na razvojno ploščico ali računalnik

SIM7600E-H se uporablja v različnih strojnih izvedbah: kot osnovni modul ali vgrajen na nosilno oziroma razvojno ploščico. Napajalni vhod, oblika priključkov, pretvorniki signalov in oprema paketa so lastnosti konkretne ploščice. Iz oznake modema zato ne smemo samodejno sklepati na 40-polni HAT priključek, dve reži SIM ali priložen napajalnik.

Pred priklopom preverite shemo dobavljene izvedbe. Izhodna napetost napajalnika mora ustrezati njenemu vhodu, napajalna povezava pa mora zdržati predvidene tokovne konice modema. USB povezava in serijska povezava UART imata različne zahteve. Pri serijski povezavi ne enačite napajanja ploščice s signalno napetostjo posameznega priključka.

Če modem vključujete v projekt z ESP32, Arduinom, Raspberry Pi ali drugim računalnikom, začnite z najpreprostejšim preizkusom komunikacije. Najprej preverite odziv modema, nato stanje kartice SIM in registracijo v omrežju, šele zatem odprite podatkovno povezavo. Tako se izognete hkratnemu iskanju napak v napajanju, kablu in programu.

Prvi zagon in preizkus na lokaciji

1. Preverite celotno oznako modema in izvedbo ploščice ter pripravite ustrezno napajanje.
2. Priključite pravilne antene na označene priključke in jih postavite tako, da niso zaprte v kovinskem ohišju.
3. Vstavite ustrezno kartico SIM ter preverite njeno aktivnost in nastavitve PIN.
4. Vzpostavite komunikacijo z modemom in preverite njegov odziv ter stanje omrežne registracije.
5. Nastavite APN po navodilih operaterja in izvedite majhen podatkovni prenos.
6. Ločeno preverite GNSS in veljavnost prejetega položaja, če ga projekt uporablja.
7. Preizkusite še izgubo signala, ponovni vklop in obnovitev podatkovne povezave.

Preizkus opravite na mestu končne uporabe. Dober signal ob računalniku v pisarni še ne potrjuje delovanja v kovinski omari ali v drugem objektu. Zabeležite uporabljeno anteno, mesto postavitve in odziv sistema. Če se težava ponavlja, tak zapis bistveno olajša odpravljanje vzroka.

Razvojni primer: merilna postaja z oddaljenim pregledom

Predstavljajte si napravo, ki periodično shrani meritev in jo z oznako časa pošlje strežniku. Krmilnik pripravlja podatke, modem skrbi za povezavo, strežnik pa za prikaz in arhiv. Med izpadom povezave naprava hrani omejeno vrsto čakajočih zapisov. Po ponovni povezavi jih odda in jasno označi čas nastanka meritve, ne samo čas prenosa.

Tak razvojni primer pokaže, zakaj je vredno najprej določiti pravila delovanja. Koliko podatkov lahko naprava hrani? Kdaj je meritev zastarela? Kaj prikaže uporabniku, če strežnik ne odgovarja? Odgovori oblikujejo vaš program in omogočajo razumljiv preizkus celotnega sistema. Modem je pri tem uporaben komunikacijski gradnik.

Dokumentacija in podpora Svet Črnil

Tehnične podatke družine in tabelo različic najdete na uradni strani SIMCom SIM7600X-H. Za razvoj uporabite priročnik AT ukazov in strojno dokumentacijo, ki ustrezata oznaki in različici vašega modula. Različic E-H, CE in drugih regionalnih izvedb ne obravnavajte kot avtomatično zamenljivih.

Fotografija prikazuje komunikacijsko jedro družine SIM7600-H in je referenčni prikaz modema; ne predstavlja seznama priloženih anten ali dodatne opreme. Pri Svetu Črnil v Ljubljani nam sporočite, na kateri krmilnik boste modem povezali in katere podatke želite prenašati. Tako lahko pred naročilom uskladimo priklop, opremo in obseg pomoči pri razvoju.