Zigbee Modules Uitgelegd: Kenmerken, Functionaliteit En Toepassingen

Heb je een flexibel netwerkmodel nodig dat minder complex is dan Bluetooth en een lange batterijlevensduur heeft? Of zoek je een bestemmingsapparaat dat veel knooppunten ondersteunt met eenvoudige installatie? Dan heb je een Zigbee-module nodig.

Hoe werkt het? Dit artikel geeft je een uitgebreide uitleg van het apparaat. Je leert wat het is, het protocol, hoe de draadloze module werkt, enz.

Laten we beginnen!

Wat Is Een Zigbee-module?

Omdat Zigbee-modules zijn voor ondiepe data IoT-gebonden apparaten, lopen de laag-mesh draadloze zenders op IEEE 802.15.4 Zigbee-systemen. Deze draadloze module gebruikt onderhand-frequentiebanden zoals 2,4GHz, 900 MHz, en 868 MHz. Plus, het is geschikt voor batterij-gevoede apparaten.

Maar dat is niet alles. Je kunt tot 65.000 knooppunten in een netwerk verbinden. En het werkt perfect met DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum Modulatie).

Dankzij de lage latentie draait dit protocol 128-bits AES-versleuteling.

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

Wat Moet Je Weten Over Een Zigbee-module USB?

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

Deze unieke USB-dongle kan gemakkelijk andere Zigbee-apparaten om hem heen handshaken, een stroom informatie verzenden via de draadloze Zigbee-verbinding.

Ook werkt het met een stabiele 2,4GHz-band (ISM). En de Zigbee USB-module heeft een WPAN-standaard van IEEE 802. Deze USB-dongle gebruikt ook een RF-transceiver-module om DSSS-modulatie te draaien.

De Zigbee USB-dongle fungeert dubbel als netwerksensor/coördinator en router-apparaat. Met andere woorden, je kunt het gemakkelijk toevoegen aan een Zigbee-netwerksysteem.

Wat Maakt Het Zigbee-protocol Uniek?

De protocollaag van Zigbee is in lijn met de OSI (open system interconnect) en ISO (internationale standaardorganisatie) referentiemodellen. Zigbee voert uitsluitend strikt lage-data en lage-uitgangsvermogen draadloze netwerksystemen uit van de zeven lagen die OSI en ISO bieden.

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

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

Zigbee Netwerk Mesh

Afbeeldingsbron: Sciencedirect

Hoe Zigbee-module Met Arduino Te Verbinden

De beste manier om je Zigbee-module te interfacen met een Arduino is door eerst de serie van Zigbee te identificeren die je gebruikt. We gebruiken een serie-een Zigbee-module voor dit artikel omdat het de meest voorkeursoptie is voor beginners.

Allereerst moet je beseffen dat je Zigbee-modules kunt laten handshaken als ze van hetzelfde model zijn.

Stappen

Dus, om twee vergelijkbare Zigbee-modellen met een Arduino te verbinden, volg deze stappen:

Stap 1

Sluit de eerste module aan op het Arduino-bord en de tweede op een PC, microcontroller, of sensor. Na dit te doen, configureer beide Zigbee-modules.

Hier zijn de stappen die vereist zijn om Zigbee-modules te configureren:

• Eerst, gebruik een seriële adapter om de twee Zigbee-modules aan een PC-seriële poort te verbinden.
• Vervolgens, download de PuTTY-applicatie als je Windows OS gebruikt of krijg een virtuele terminal.
• Daarna, bevestig dat je de Zigbee-modules correct installeert op de seriële poort van je PC met de baudrate-instellingen op 8 databits, één stopbit, geen pariteit, en 9.600.
• Vervolgens, selecteer het lokale Echo-vakje en druk op "OK".
• Daarna, bewaar de sessietijd.
• Dan, zoek op het virtuele terminaldashboard naar de verbind-knop en klik.
• Het volgende te doen is de sessie benoemen na het verbinden met de Zigbee-modules.
• Op dit stadium is je verbinding met de Zigbee-modules compleet.
• Dan kun je de modules configureren met behulp van AT-commando's.

Stap 2

Hier is het van belang om te onthouden dat je modules tussen 3,3 tot 5 volt moeten hebben. Gelukkig komt de Adafruit XBee-adapter met beide spanningen. Maar als je de adapter niet kunt krijgen, moet je een andere voeding accepteren.

Arduino verbinding met Zigbee-module

Stap 3

In de afbeelding boven zien we de RX- en TX-terminals van Arduino en Zigbee verbinden.

Stap 4

Na de succesvolle verbinding stuurt Arduino code van instructies of berichten naar de eerste Zigbee-module. Dan krijgt de tweede Zigbee een set instructies van de eerste Zigbee aangezien ze een vergelijkbaar netwerkadres delen en verbinden op de opstelling.

Stap 5

Vervolgens stuurt de tweede Zigbee de instructies van de eerste Zigbee door naar de Arduino via de verbonden seriële pinnen.

Stap 6

Hieronder is de coderegel om te typen na het succesvol verbinden van de Arduino met de modules via seriële pincommunicatie:

Hoe Zigbee-module Te Interfacen Met Raspberry Pi

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

Benodigde Materialen En Componenten

• Raspberry Pi 4
• Zigbee 1mW Wire Antenna - Serie een (2)
• Zigbee Explorer Dongle (2)

Stappen

1. Eerst, koppel de twee Zigbee Raspberry Pi 4 met vergelijkbare baudrates met X-CTU-software.

2. Dan, verbind beide Zigbee met de USB-dongles en sluit één USB-poort aan op de Raspberry Pi.

3. Vervolgens, verbind een andere USB-poort met een PC.

4. Daarna, installeer de FTDI-driver op je PC om USB-communicatie te krijgen.

5. Dan, bouw de baudrate en Hyperterminal voordat je de correlerende com-poort kiest voor de verbonden apparaatcommunicatie.

Toepassingen Van Zigbee-module

• Draadloze robots en afstandsbedieningen
• Draadloze netwerkapparaten
• Huisbouwautomatisering (draadloos bestuurd)
• Draadloos bestuurde temperatuursensoren

Zigbee-module Projecten: Hoe Een Zigbee-brug Te Creëren

Materialen Die Je Nodig Hebt

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

Stappen

1. Allereerst, draai de Zigbee2mqtt-app omdat de platypus het op de backend gebruikt om te communiceren met de USB-dongle. Je kunt de instructies op de website volgen over hoe je aan de slag gaat met je OS en de ondersteunde apparaten bekijken.

2. Na het installeren van MQTT op je lokale apparaat, controleer of je systeem een draaiende server heeft. Als je Raspbian, Ubuntu, of Debian gebruikt en wilt overschakelen naar Mosquitto, kun je de onderstaande code gebruiken:

Code screenshot 1

3. Vervolgens, typ deze code hieronder in om zigbee2mqtt te installeren

Code screenshot 2

4. Daarna, maak een systeemservice door de volgende coderegels te typen.

Code screenshot 3

5. Na het uitvoeren van de bovenstaande coderegels, zul je het zigbee2mqtt-configuratiebestand zien. Het heeft meestal een permit_join-optie.

Dus kun je deze configuratie-instelling op "TRUE" zetten tijdens het verbinden van de Zigbee-apparaten in de beginfase. Verander de configuratie-instelling dan naar "FALSE" om te stoppen dat het speciale apparaat per ongeluk het netwerk joint. Interessant genoeg, is het iets dat je altijd kunt wijzigen.

6. Zodra je je Zigbee-speciale apparaat succesvol hebt gepaard met een nieuw netwerk, zorg ervoor dat je draait op "permit_join". Je kunt dit bereiken door een fabrieksreset op je apparaat te doen. De aanpak werkt strikt op het gebonden apparaat dat je gebruikt. Je kunt sommige resets doen zoals die van Philips Hue-lampen op de app. Of je kunt de dimmer-systeemschakelaar-knoppen indrukken en vasthouden voor minimaal 10 seconden. Andere Zigbee-apparaten kunnen met hun eigen resetknop komen, maar het hangt nog steeds af van het merk waarmee je werkt, zoals eerder vermeld.

7. Nadat je de opstelling hebt voltooid met alle Zigbee-apparaten verbonden met het mesh-netwerk, zul je logs zien zoals dit:

Code screenshot 4

8. Vervolgens, via de MQTT- en HTTP-extensies, gebruik de Zigbee om de Platypus en Redis te draaien

Code screenshot 5

9. Wijzig het volgende codebestand:

Door dat te doen, autoriseer je HTTPS en Zigbee om te werken.

Code screenshot 6

10. Vervolgens, begin met het draaien van de platypus of het opstarten van de systeemservice door de host-of-IP (Zigbee IP) in een nieuwe browser te openen. Dat is waar je in staat zult zijn om je netwerk te manipuleren en een paar wijzigingen aan te brengen.

11. Ten slotte, communiceer verzoeken via de standaard-API met een Python-code, HTTP, of de geconfigureerde platypus server-zijde.

Code screenshot 7

Code screenshot 8

Code screenshot 9

Veelgestelde Vragen

Waarom Is Zigbee Beter Dan Bluetooth?

Wat betreft het dekken van een wijd bereik, is Zigbee beter dan Bluetooth. Maar als het gaat om data-overdracht, is Bluetooth sneller dan Zigbee.

Is Zigbee Een Wi-Fi-module?

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

Waarom Zijn Zigbee-modules Zo Duur?

Zigbee-moduleprijs hangt van diverse parameters af. Maar je kunt verwachten het te krijgen voor $2 tot $14,7 per module. Ook zijn ze meestal duur omdat ze een groot geheugenvoetafdruk en computationeel intens protocol hebben.

Heeft Raspberry Pi Zigbee?

Nee, het heeft het niet. Maar een RaspBee helpt om een Raspberry Pi om te zetten in een universele Zigbee-gateway vanwege het kleine vormfactor dat past in de meeste standaard Pi-behuizingen.

Hoe Gebruik Ik Zigbee Op Raspberry Pi?

Eerst moet je twee Zigbee's bevestigen door één aan een laptop-USB-poort te verbinden. Dan moet de tweede betrekking hebben op de Raspberry Pi 2 USB-poort.

Kan Een Raspberry Pi Een Zigbee-hub Zijn?

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

Slotwoorden

De Zigbee-module is een apparaat dat je moet overwegen als je van plan bent om data over een lange afstand te verzenden om meer verafgelegen apparaten te bereiken. En ze hebben meestal lage-data-snelheid-toepassingen die beveiligde netwerken en lange batterijlevensduur nodig hebben.

Dus, wil je deze module als automatiseringstool krijgen? Of misschien heb je vragen over dit onderwerp? Dan, aarzel niet om contact met ons op te nemen.