Zig Bee-module:een inzicht in het draadloze apparaat

Heeft u een flexibele netwerkmodelstructuur nodig die minder complex is dan Bluetooth en een lange batterijduur heeft? Als alternatief bent u op zoek naar een bestemmingsapparaat dat veel knooppunten ondersteunt met een eenvoudige installatie? Dan zou het helpen als je een Zig Bee-module had.

Hoe werkt het? Dit artikel geeft u een uitgebreid overzicht van het apparaat. U leert dus wat het is, het protocol, hoe de draadloze module werkt, enz.

Laten we beginnen!

Wat is een Zigbee-module?

Omdat Zigbee-modules voor IoT-gebonden apparaten met ondiepe data zijn, werken de draadloze zenders met een laag mesh-niveau op IEEE 802.15.4 Zigbee-systemen. Deze draadloze module maakt gebruik van onderhandse frequentiebanden zoals 2,4 GHz, 900 MHz en 868 MHz. Bovendien is hij geschikt voor apparaten die op batterijen werken.

Maar dat is niet alles. U kunt maximaal 65.000 nodes in een netwerk aansluiten. En het werkt perfect met DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum Modulation).

Dankzij de lage latentie werkt dit protocol met 128-bits AES-codering.

Sinds de lancering aan het begin van het nieuwe millennium heeft het verschillende updates gekregen. Zigbee 3.0 is dus de nieuwste versie van de Zigbee-module.

Wat moet u weten over een Zigbee-module USB?

De Zigbee-module USB heeft veel overeenkomsten met de gewone USB-single die wordt gebruikt voor het opslaan van een set informatie of gegevens. Maar dat is niet alles.

Deze unieke USB-dongle kan andere Zigbee-apparaten eromheen gemakkelijk de hand schudden en een stroom aan informatie verzenden via de draadloze Zigbee-verbinding.

Het werkt ook met een stabiele 2,4 GHz-band (ISM). En de Zigbee USB-module heeft een WPAN-standaard van IEEE 802. Deze USB-dongle gebruikt ook een RF-transceivermodule om DSSS-modulaties uit te voeren.

De Zigbee USB-dongle doet ook dienst als netwerksensor/-coördinator en routerapparaat. Met andere woorden, u kunt het eenvoudig toevoegen aan een Zigbee-netwerksysteem.

Wat maakt het Zigbee-protocol uniek?

De protocollagen van Zigbee zijn in alliantie met de OSI (open system interconnect) en ISO (internationale standaardorganisatie) referentiemodellen. Zigbee voert alleen strikt lage data en een laag uitgangsvermogen uit. Draadloze netwerksystemen uit de zeven lagen die door OSI en ISO worden geleverd.

Natuurlijk zijn MAC en PHY de lage ISO- en OSI-lagen die perfect werken met Zigbee-protocollen, die op IEEE 802.15.4 draaien. Bovendien zijn er unieke beveiligingsfuncties ingebed in deze twee lagen.

Hieronder staat een standaardsysteem dat alle lagen van een Zigbee-netwerkmodel mesh uitvoert:

Zigbee-netwerkgaas

Afbeeldingsbron:Sciencedirect

Hoe de Zigbee-module met Arduino te verbinden

De beste manier om uw Zigbee-module met een Arduino te koppelen, is door eerst de serie Zigbee die u gebruikt te identificeren. We gebruiken een Zigbee-module uit de eerste serie voor dit artikel, omdat dit de meest geprefereerde optie is voor beginners.

Ten eerste moet je je realiseren dat je Zigbee-modules elkaar de hand kunt laten schudden als ze van hetzelfde model zijn.

Stappen

Om twee vergelijkbare Zigbee-modellen op een Arduino aan te sluiten, volgt u deze stappen:

Stap 1

Sluit de eerste module aan op het Arduino-bord en de tweede op een pc, microcontroller of sensor. Configureer daarna beide Zigbee-modules.

Dit zijn de stappen die nodig zijn om Zigbee-modules te configureren:

• Gebruik eerst een seriële adapter om de twee Zigbee-modules aan te sluiten op een seriële pc-poort.
• Download vervolgens de PuTTy-toepassing als u Windows OS gebruikt of een virtuele terminal aanschaft.
• Controleer daarna of je de Zigbee-modules correct op de seriële poort van je pc hebt geïnstalleerd met de baudrate-instellingen op 8 databits, één stopbit, geen pariteit en 9.600.
• Selecteer vervolgens het lokale Echo-vak en "druk op OK."
• Sla daarna de sessietijd op.
• Zoek vervolgens op het dashboard van de virtuele terminal naar de knop Verbinden en klik.
• Het volgende wat je moet doen is de sessie een naam geven nadat je verbinding hebt gemaakt met de Zigbee-modules.
• In dit stadium is uw verbinding met de Zigbee-modules voltooid.
• Vervolgens kunt u de modules configureren met behulp van de AT-commando's.

Stap 2 

Hier is het relevant om te onthouden dat uw modules tussen 3,3 en 5 volt moeten hebben. Gelukkig wordt de Adafruit XBee Adapter geleverd met beide voltages. Maar als je de adapter niet kunt krijgen, moet je genoegen nemen met een andere voeding.

Arduino-verbinding met Zigbee-module

Stap 3

In de bovenstaande afbeelding kunnen we zien dat de RX- en TX-terminals van Arduino en Zigbee meedoen.

Stap 4 

Na de succesvolle verbinding stuurt Arduino code van instructies of berichten naar de eerste Zigbee-module. Vervolgens krijgt de tweede Zigbee een reeks instructies van de eerste Zigbee, omdat ze een vergelijkbaar netwerkadres delen en verbinding maken via de installatie.

Stap 5

Vervolgens stuurt de tweede Zigbee de instructies van de eerste Zigbee opnieuw naar de Arduino via de aangesloten seriële pinnen.

Stap 6

Hieronder staat de regel code die moet worden getypt nadat de Arduino met succes aan de modules is gekoppeld via seriële pincommunicatie:

Hoe de ZigBee-module op de Raspberry Pi te interfacen

Je kunt een Raspberry Pi koppelen met twee samengevoegde Zigbee-modules.

Benodigde materialen en componenten

• Raspberry Pi 4
• Zigbee 1mW draadantenne-Serie één (2)
• Zigbee Explorer-dongle (2)

Stappen

1. Koppel eerst de twee Zigbee Raspberry Pi 4 met vergelijkbare baudrates met behulp van X-CTU-software.

2. Verbind vervolgens beide Zigbee met de USB-dongles en voeg een USB-poort samen met de Raspberry Pi.

3. Sluit vervolgens een andere USB-poort aan op een pc.

4. Installeer daarna het FTDI-stuurprogramma op uw pc om USB-communicatie te krijgen.

5. Bouw vervolgens de baudrate en Hyperterminal op voordat u de bijbehorende compoort kiest voor de communicatie met het aangesloten apparaat.

Toepassingen van de Zigbee-module

• Draadloze robots en afstandsbedieningen
• Draadloze netwerkapparaten
• Automatisering van woningbouw (draadloos bestuurd)
• Draadloos gestuurde temperatuursensoren

Zigbee-moduleprojecten:een Zigbee-brug maken

Materialen die je nodig hebt

• Een speciaal Zigbee-apparaat (zoals Osram-lampen, Philips Hue, Belkin-schakelaars, enz.)
• USB-adapterdongle die Zigbee ondersteunt (zoals CC2531)
• Raspberry Pi
• Zigbee2mqtt-app

Stappen

1. Voer eerst de Zigbee2mqtt-app uit, omdat het vogelbekdier deze op de backend gebruikt om met de USB-dongle te communiceren. U kunt de instructies op de website volgen om aan de slag te gaan met uw besturingssysteem en de ondersteunde apparaten bekijken.

2. Nadat u de MQTT op uw lokale apparaat hebt geïnstalleerd, controleert u of uw systeem een ​​actieve server heeft. Als u Raspbian, Ubuntu of Debian gebruikt en wilt overstappen op Mosquitto, kunt u de onderstaande code gebruiken:

Code screenshot 1

3. Typ vervolgens deze code hieronder om de zigbee2mqtt

. te installeren

Code screenshot 2

4. Maak daarna een systeemservice door de volgende coderegels hieronder te typen.

Code screenshot 3

5. Na het wrijven van de bovenstaande coderegel, zul je het zigbee2mqtt-configuratiebestand opmerken. Het heeft meestal een permit_join-optie.

Je kunt deze configuratie dus instellen op "TRUE" terwijl je de Zigbee-apparaten in de beginfase aansluit. Wijzig vervolgens de configuratie-instellingen in "FALSE" om te voorkomen dat het speciale apparaat per ongeluk verbinding maakt met het netwerk. Interessant is dat het iets is dat je op elk moment kunt veranderen.

6. Zodra je je speciale Zigbee-apparaat met een nieuw netwerk hebt gekoppeld, zorg je ervoor dat je op "permit_join" draait. U kunt dit bereiken door een fabrieksreset uit te voeren op uw apparaat. En de aanpak werkt strikt op het gebonden apparaat dat u gebruikt. Je kunt een reset uitvoeren zoals die van Philip Hue-lampen in de app. Of u kunt op de schakelknoppen van het dimmersysteem klikken en deze minimaal 10 seconden ingedrukt houden. Andere Zigbee-apparaten kunnen worden geleverd met hun resetknop, maar het hangt allemaal nog steeds af van het merk waarmee u werkt, zoals eerder vermeld.

7. Nadat u klaar bent met het uitvoeren van de installatie met alle Zigbee-apparaten aangesloten op het mesh-netwerk, ziet u logboeken zoals deze:

Code screenshot 4

8. Gebruik vervolgens, via de MQTT- en HTTP-extensies, de Zigbee om de Platypus en Redis uit te voeren

Code screenshot 5

9. Wijzig het volgende codebestand:

Door dat te doen, autoriseert u HTTPS en Zigbee om te werken.

Code screenshot 6

10. Start vervolgens het vogelbekdier of start de systeemservice door de host-of-IP (Zigbee IP) in een nieuwe browser te openen. Dat is waar je je netwerk kunt manipuleren en een paar wijzigingen kunt aanbrengen.

11. Communiceer ten slotte verzoeken via de standaard-API met behulp van een Python-code, HTTP of de geconfigureerde platypus-serverzijde.

Code screenshot 7

Code screenshot 8

Code screenshot 9

Veelgestelde vragen

Waarom is ZigBee beter dan Bluetooth?

In termen van een breed bereik is Zigbee beter dan Bluetooth. Maar als het op gegevensoverdracht aankomt, is Bluetooth sneller dan Zigbee.

Is ZigBee een wifi-module?

Nee, dat is het niet. In plaats daarvan is Zigbee WPAN-gebaseerd, een andere technologie dan de Wi-Fi-module.

Waarom zijn ZigBee-modules zo duur?

De prijs van de Zigbee-module is afhankelijk van verschillende parameters. Maar je kunt verwachten dat je het voor $ 2 tot $ 14,7 per module krijgt. Ze zijn ook meestal duur omdat ze een groot geheugengebruik en een rekenintensief protocol hebben.

Heeft Raspberry Pi Zigbee?

Nee, dat doet het niet. Maar een RaspBee helpt om een ​​Raspberry Pi te veranderen in een universele Zigbee-gateway vanwege zijn kleine vormfactor die in de meeste standaard Pi-behuizingen past.

Hoe gebruik ik Zigbee op Raspberry Pi?

Eerst moet je twee ZigBee's aansluiten door er een op de USB-poort van een laptop aan te sluiten. Dan moet de tweede betrekking hebben op de Raspberry Pi2 USB-poort.

Kan een Raspberry Pi een Zigbee-hub zijn?

Ja, het is mogelijk. En dat komt omdat de Zigbee compatibel is met Raspberry Pi.

Laatste woorden

De Zigbee-module is een apparaat waar u rekening mee moet houden als u van plan bent gegevens over een lange afstand te verzenden om verder verwijderde gegevens te bereiken. En ze hebben meestal toepassingen met een lage gegevenssnelheid die veilige netwerken en een lange batterijduur nodig hebben.

Dus, wil je deze module als automatiseringstool krijgen? Of heb je misschien vragen over dit onderwerp? Neem dan gerust contact met ons op.