Figura 1: NAC1080 poate fi utilizat ca driver de motor pentru lacăte fără baterii. (© Infineon)
Sistemele de închidere inteligente înlocuiesc din ce în ce mai mult încuietorile tradiționale. Pentru aceste modele inovatoare de încuietori, NAC1080 de la Infineon se potrivește ca o cheie în încuietoare, deoarece combină tehnologia NFC, controlul motorului și recoltarea de energie într-un singur cip. Acest lucru elimină necesitatea unei surse de alimentare suplimentare, ceea ce, evident, reduce costurile.
O încuietoare electromecanică este numită “inteligentă” dacă poate fi deschisă și închisă cu o cheie electronică printr-o conexiune wireless. Dispozitivele mobile, cum ar fi telefoanele inteligente, dispozitivele purtabile și alte token-uri, își asumă rolul unei chei tradiționale. Comunicația dintre cheie și încuietoare se realizează, de obicei, prin Bluetooth, Wi-Fi sau NFC (Near-Field Communication).
Aceste încuietori inteligente permit controlul accesului sigur și convenabil, făcând din cheile fizice ceva demodat. De asemenea, noile chei pot fi manevrate cu ușurință, un avantaj important în clădirile cu mai multe încuietori. Acesta este motivul pentru care încuietorile inteligente reprezintă un segment în creștere rapidă în sectorul IoT. De exemplu, firma de cercetare de piață și consultanță Grand View Research a estimat piața globală la 1,95 miliarde USD în 2022. Se preconizează că va crește cu o rată de creștere anuală compusă (CAGR) de 19,6% între 2023 și 2030, determinată de adoptarea tot mai frecventă a tehnologiilor avansate de comunicații, de comoditate și de interesul crescut pentru sistemele de securitate avansate.
Structura și funcția încuietorilor inteligente
Încuietorile inteligente constau, în esență, dintr-o încuietoare mecanică tradițională și o unitate de control electronică. Un microcontroler autentifică utilizatorul printr-un schimb de chei digitale (de exemplu prin NFC) și transmite comenzile de control către motor pentru a bloca sau debloca o încuietoare. Aplicațiile anterioare cu sursă de alimentare operau ca părți active în comunicarea prin NFC. Prin urmare, motoarele care controlau partea mecanică a încuietorii erau, de asemenea, alimentate din această sursă de energie electrică.
Cu NAC1080, nu este nevoie de nicio sursă de alimentare suplimentară
Figura 2: Folosind o interfață SPI, NAC1080 poate comunica cu dispozitive externe. (© Infineon)
O încuietoare inteligentă bazată pe controlerul NAC1080 NFC de la Infineon, care acționează ca participant NFC pasiv, utilizează tensiunea indusă de participantul NFC activ pentru comunicare și pentru a alimenta aplicația, inclusiv motorul. Cu această energie (care este stocată temporar în capacitor) și cu un driver integrat în punte H, NAC1080 poate acționa motoare de mici dimensiuni în domeniul miliwaților (până la 250 mA curent de sarcină). Combinația dintre operarea pasivă NFC și un condensator cu două straturi elimină necesitatea unei surse de alimentare suplimentare, cum ar fi baterii sau acumulatori, reducând astfel costurile. Procesul efectiv de încărcare durează doar câteva secunde și nu necesită un sistem suplimentar de gestionare a bateriei.
Atunci când NAC1080 este accesat de către utilizator, metoda de criptare simetrică AES128 cu generator de numere aleatoare asigură securitatea necesară. Pentru citirea fișierelor de jurnalizare documentate se poate utiliza un receptor/transmițător asincron universal (UART) sau o interfață periferică serială (SPI). Acest lucru face posibilă atribuirea funcționării hardware-ului utilizatorilor în orice moment.
Figura 3: Schema bloc a unui sistem de blocare inteligent: NAC1080 combină recoltarea de energie, NFC și funcțiile de control al motorului într-un singur dispozitiv. (© Infineon)
NAC1080 se bazează pe un nucleu programabil Arm Cortex M0 pe 32-biți, care operează la o frecvență CPU de 28 MHz. Acesta este disponibil în capsule DSO-16 (4 mm × 10 mm) și VQFN32 (5 mm × 5 mm). Un kit de evaluare, bibliotecile software incluse și o aplicație pentru telefonul mobil permit dezvoltatorilor să efectueze o punere în funcțiune rapidă.
Cu această soluție pe un singur cip, pot fi dezvoltate cu ușurință și la costuri reduse încuietori compacte care necesită doar un nivel redus de cuplu al motorului. Printre exemple se numără dulapurile de birou, încuietorile pentru biciclete și cutiile poștale. Acestea pot fi deschise în câteva secunde. În funcție de componentele și de telefonul inteligent utilizat, timpul de deschidere poate varia. În plus, sunt posibile și alte aplicații, cum ar fi senzorii care nu sunt direct accesibili pentru testarea presiunii în pneuri.
Operarea și comunicarea în timpul unei pene de curent
În cazul în care NAC1080 este integrat în sisteme de închidere mai mari și utilizat ca o componentă pasivă, acesta poate continua să fie utilizat în ciuda unei pene de curent, a bateriilor descărcate din încuietoarea inteligentă sau a pierderii cheilor. În acest scenariu, circuitul integrat alimentează încuietoarea de ușă direct prin interfața NFC.
Autor: André Becker, Field Application Engineer Semiconductor & Wireless Central Europe la Rutronik
Rutronik | https://www.rutronik.com
