モノをつなぐ無線マイコンTWELITE®-トワイライト
品名：TWELITE®
型番：TWE-L-WX
JAN：4589512170242
型番：MW-R-WX
JAN：4589512170372
型番：TWE-L-U
JAN：4589512170273
型番：MW-R-U
JAN：4589512170389
概略
モノをつなぐ無線マイコン TWELITE-トワイライトはセンサーネットワーク、IoT（モノのインターネット）、M2M（機器間通信）等の世界規模で市場が拡大している多様なアプリケーションでモノの無線化を実現するための便利な部品で主にセットメーカやシステムインテグレータ向けに製品を提供いたします。TWELITE-トワイライトを機能部品として最終製品に搭載することにより、容易にそして敏速に無線機能を新たな価値として付加していただけます。
TWELITE-トワイライトはグローバル周波数で波長が短くアンテナを小型化可能な2.4GHz帯無線を使用しています。2.4GHz帯無線は日本国内に限らず世界中で使用可能です。更に小型で高性能なアンテナが構成できるため、TWELITE-トワイライトと組み合わせることで小型で良く飛ぶ無線装置を実現できます。TWELITE-トワイライトで装置の無線化を様々なアプリケーションで可能にします。
小さいのはサイズだけではなく消費電力も小さく、コイン電池で年単位の動作が可能です。更に無線通信性能にも妥協はありません。無線モジュールに必要な条件を高次元で満たしています。
TWELITE-トワイライトは32ビットのRISCマイコンを内蔵しています。UART、SPI、I2C、ADC、その他の豊富なインターフェースを使用可能ですので外部に制御用のマイコンが不要で製品の小型化や簡素化、コスト低減に寄与します。
日本国内の電波法認証（技適）も取得済みで免許無しで使用可能です。
TWELITE-トワイライトは鉛フリー、RoHS対応で環境に優しい製品です。
TWELITE-トワイライトは無線モジュールとして、高性能、高機能、高品質を兼ね備えた製品です。
TWELITE-トワイライトの形状は自動機により親基板に搭載可能な表面実装（SMD）タイプになっており、接続コネクタが不要で量産に最適です。
入門用や試作、小規模ロットの生産に便利な2.54mmピッチ28ピンDIP形状のTWELITE DIP-トワイライトディップやUSBスティック型のMONOSTICK-モノスティックもご用意しております。
特徴
小型
TWELITE-トワイライトは一円玉よりも小さくて軽い13.97mm x 13.97mm x 2.5mm、0.93gの小型サイズです。1円玉を上に重ねると1円玉の裏にすっぽりと隠れるサイズです。様々なモノに実装できます。
省電力
TWELITE-トワイライトは低消費電力で動作します。小容量のコイン型電池による年単位の動作やエナジーハーベスト技術で得られる小さな電力でも動作が可能です。TWELITE-トワイライトで消費電力（消費電流）の制約で難しかったモノの無線化を実現できます。
長距離通信
TWELITE-トワイライトは低消費電力を保ちつつ長距離通信を可能にする十分なリンクバジェット（通信接続のための予算）を確保しています。※通信距離は環境により著しく変化します。
32bit高性能CPUと大容量メモリー
TWELITE-トワイライトに内蔵された最大32MHzで動作する32bit RISC CPUは、複雑なデータ処理・周辺機器の制御などに余裕を持って対応できます。
電源電圧
TWELITE-トワイライトの動作電圧は2.0V～3.6Vですので電池での駆動が可能です。※起動電圧は2.3Vです。
アンテナ
TWELITE-トワイライトは安価で小型で高性能（利得2dBi、無指向性）なアンテナとしてワイヤアンテナを使用したり、基板上にアンテナを構成できます。アンテナは用途により豊富な選択肢の中から選べます。
温度特性
TWELITE-トワイライトは工業仕様の温度特性を持ち低温環境や高温環境でも安定した通信品質を保ちます。
産業機器仕様
TWELITE-トワイライトは耐熱衝撃、耐振動、耐静電気を考慮し設計され、厳格な品質検査を実施しております。万が一の不具合対応や故障解析の体制も強化しておりますので、産業機器での使用や量産時も安心してご使用いただけます。
トータルサポート
TWELITE-トワイライトの評価開発の際に必要なソフトウエア、アンテナに関する安心の技術サポートをご用意しております。
各部の説明
TWELITE-トワイライトには、IEEE802.15.4準拠の無線部、32bitマイコン部、メモリーが搭載されています。
外部インターフェース
TWELITE-トワイライトは外部インターフェースとしてモジュールの4辺に1.27 mmピッチの切手形状の接続端子を有しています。この接続端子は親基板に表面実装する構造になっています。自動機（マウンター）での実装が可能ですし、手載せ実装も可能です。
TWELITE-トワイライトを2.54mmピッチ28ピン（600mil）の拡張基板に搭載し、試作や電子工作に便利な超簡単！無線マイコン TWELITE DIP-トワイライトディップもございます。
アンテナ接続端子
アンテナ接続端子はスルーホールと同軸コネクタの2種類があります。接続するアンテナに応じて選択してください。
スルーホールは安価な外部アンテナとしてワイヤアンテナを接続（半田付け）できます。また、TWELITEを実装する親機基板上に基板アンテナを構成することもできます。
同軸コネクタは用途に合わせ各種アンテナを接続できます。より安定した通信が期待できます。
アンテナの選択
TWELITE-トワイライトのアンテナの実装方法は以下の３種類です。それぞれに特徴がありますので、適した方法をお選び下さい。
| 同軸コネクタ接続 | ワイヤアンテナ | 基板アンテナ | |
|---|---|---|---|
| 設計コスト | ◎（ほぼ調整不要）※１ | ○（場合により要調整）※2 | △（要調整）※3 |
| 部品コスト | △（外部アンテナ） | ○（ワイヤアンテナ） | ◎（親基板の一部） |
| 取付コスト | ○（コネクタ勘合） | △（半田付け） | ◎（なし） |
| 性能 | ◎（選択可） | ○ | ○ |
※1 アンテナの取付け位置を適切にすることにより性能を発揮します。ケースや親回路基板の影響を受けにくいです。
※2 アンテナの性能が親回路基板の影響を受けるため、調整が必要な場合があります。
※3 アンテナの性能を発揮させるために調整が必須です。（アンテナ性能評価サービスをご利用ください。）
同軸コネクタ接続
同軸コネクタによるアンテナの取り付けは親回路基板の調整不要でアンテナの取付け位置を適切にすることにより性能を引き出せます。
ケースや親回路基板の影響を受けにくいアンテナです。
同軸コネクタ用アンテナは実装場所や設置場所により豊富な選択肢の中から選べます。
ワイヤアンテナ
TWELITE-トワイライトのスルーホールアンテナ端子はワイヤアンテナが接続できます。ワイヤアンテナをスルーホールにはんだ付けすることによりアンテナを構成できます。
ワイヤアンテナはマッチ棒型、カギ型、ハテナ型の3種類から選択できます。
TWELITE-トワイライトを自動機で親基板に実装する場合は、実装後に親基板の裏側からワイヤアンテナの半田付け作業を行なってください。その際に親基板に開口が必要になります。 詳細
ワイヤアンテナを使用する場合は、親基板の銅箔パターンや周囲の導体に影響を受けます。比較的良好な特性を期待できるパターン例を提示します。 詳細
マッチ棒アンテナと同じ長さ (32mm) で、φ＝0.8mm 以下の導線を用いアンテナを作成することも可能です。任意に折り曲げて使用可能ですが、曲げ方によっては性能が著しく低下する場合がありますのでご注意ください。
基板アンテナ
TWELITE-トワイライトを実装する親基板にアンテナパターンを形成することも可能です。
小型の無線タグを量産する場合に適しています。基板アンテナの実装をご希望の場合はご相談ください。
実装時のアンテナ調整や性能測定サービスもございますのであわせてご利用ください。
アンテナ性能評価サービス
アンテナは位置で性能が左右されます。筐体内に収納されたアンテナは周辺回路や部品配置、電池の位置、筐体の材質・厚み等の影響で性能が十分に発揮できない場合があります。よって、装置設計の初期段階でアンテナ実装を考慮することが大切です。
弊社では機器に組み込んだ状態でアンテナの特性を測定し評価を行うサービスをご提供しております。アンテナの性能を最大限に発揮させるために試作の段階で性能評価を行うことをお勧めいたします。
接続例
TWELITE-トワイライトは無線機能を有する汎用マイコンモジュールです。CPUは32ビットのRISCで32MHzで動作します。一般的なマイコンがもつI/Oを豊富に備えているので、図のように様々な周辺デバイスを接続し制御することが可能です。
TWELITE-トワイライトに電源とセンサー類を接続しケースに収めることによりワイヤレスセンサーが完成します。
全ての処理をモジュール内蔵のマイコンで行い外部のマイコンやメモリの追加コストを抑える事も可能ですし、使い慣れた外部のマイコンを使用しUARTやSPIで接続することも可能です。
実装例
TWELITE-トワイライトの省電力と小型高性能アンテナが実現可能な2.4GHzの特徴を活用した実装例です。
加速度センサー無線タグ TWELITE 2525A
TWELITE-トワイライトを使用した加速度センサー無線タグの実装例です。
この例は直径2cmのCR2032型ボタン電池で動作させています。単に無線モジュールのサイズが小さいだけではなく、性能を保ちつつアンテナも小さくできます。
バッテリーレス・超小型リモコンスイッチ
ブロック図
TWELITE-トワイライトのブロック図です。
TWELITE-トワイライトは無線機能を内蔵した高機能32ビットマイコンモジュールです。
周辺回路やメモリ拡張等、通常のマイコンと同様に構成することが可能です。アプリケーションソフトウエアは書換え可能なフラッシュROMに格納されます。
マイコン仕様
無線仕様
| TWELITE BLUE | TWELITE RED | |
|---|---|---|
| 無線規格 | IEEE802.15.4準拠 | |
| 周波数帯 | 2.4GHz | |
| チャネル数 | 16チャネル | |
| 変調方式 | O-QPSK, DSSS | |
| 通信速度 | 250kbps（IEEE802.15.4） | |
| 送信出力 | +2.5dBm | +9.14dBm |
| 受信感度 | -95dBm | -96dBm |
| 送信電流 | 15.3mA | 23.3mA（+9.14dBm出力時） 14.0mA（+3.00dBm出力時） |
| 受信電流 | 17.0mA | 14.7mA |
| 待機電流 | 1.5uA（RAM、タイマオン） | 1.5uA（RAM、タイマオン） |
| 暗号化 | AES-128 | |
VDD=3.0V @ +25°C
消費電力（電流）
TWELITE-トワイライトの特徴の一つは省電力です。
モノをつなぐ無線マイコンモジュールとして低消費電力を実現するためには各処理の消費電流を抑えることが必要ですが、起動時間と処理時間を短縮することも非常に重要です。消費電流が小さくても処理時間が長ければ低消費電力は実現できません。
以下は1パケットを30バイトで送信した時の標準的な消費電流です。
標準出力 BLUE-ブルー
高出力 RED-レッド
高出力 RED-レッドは標準出力 BLUE-ブルーに比べて送信時の消費電流が大きいですが、処理時間が短いので1パケットを送信時の消費電流は同等です。
TWELITE-トワイライトは低消費電流、瞬速起動、高速処理により省電力を実現しています。
アクティブRFタグとしての使用時の消費電力（消費電流）例
TWELITE-トワイライトの消費電力を最小限にした無線タグの例です。この例ではセンサーは使用しておらず、4バイトのIDデータを内蔵タイマーで周期的に送信しています。送信相手からの受信確認（ACK）は行っていません。1パケット送信時の平均消費電流は11.6mA、処理時間は2.5m秒です。
- 起床中のみ考えた平均消費電流
11.6[mA] * (2.5/1000)[ms] = 29[uA] - スリープ（RAMオン）時間を含めた平均消費電流
29[uA] + 1.5[uA] = 30.5[uA] = 0.0305[mA]
１秒毎に送信した場合の電池寿命はCR2032の容量を220mAhとして、
220/( 0.0305 ) = 約7213[時間] = 300[日] = 10ヶ月
下のグラフはコイン型電池（CR2032）を使用した場合の電池寿命です。30秒毎にデータを送信した場合の電池寿命は10年を超えます。
通信距離
TWELITE-トワイライトのもう一つの特徴は通信性能です。
TWELITE-トワイライト（BLUE - ブルー）での通信距離の限界測定結果です。
電波の伝播は様々な条件に影響され通信距離は変化します。そこで、見通し直線距離で常にノイズが少ない環境での測定は、通信モジュールの性能指標としてよく用いられます。この測定により、リンクバジェット（通信接続のための予算）の実力値を求めることができます。
これは通信距離1kmの実測例です。これは無指向性アンテナ（2dbi）を使用した場合のおおよその限界通信距離です。以下の条件が全て揃っている場合のみ可能となります。
- 地上高が十分取れている。
- 間と周囲に障害物が無い。
- 周囲の電波ノイズが少ない。（近隣に工場、集合住宅、自動車道路等が無い。）
例えば、繁華街で手に持った端末同士の通信の場合は環境によって異なりますが、100m～200mが典型的な通信距離です。
TWELITE-トワイライトは低消費電力を保ちつつ好条件下で外部アンテナ（利得2dBi、無指向性）使用時に1kmの到達距離を実現しております。このようにTWELITE-トワイライトは電波法を遵守したうえで非常に大きなリンクバジェットを確保しています。
更にこの測定により設計上のスペックを実際に有しているかを確認することができます。
高出力タイプのRED - レッドは標準出力タイプのBLUE - ブルーに比べ限界通信距離が3倍です。つまり、理想空間での限界通信距離は3kmです。
アンテナの設置条件により通信距離は大きく異なります。
アプリケーションソフトウエア
TWELITE-トワイライトは出荷時にTWELITE DIP-トワイライトディップと同じ「超簡単！標準アプリ」がインストールされています。
ピン配置対応表
アプリ各種
超簡単！標準アプリ以外の各種アプリに自由に書き換えることができます。
評価開発環境
TWELITE-トワイライトは汎用32ビットマイコンを内蔵しており、自由にプログラムを作成して使用することができます。
信頼性試験
| 試験項目 | 試験方法 | 判定基準 |
|---|---|---|
| 熱衝撃 | 2時間ごとに温度105℃、-40℃を入れ替え4時間で1サイクルとし、250サイクル後、常温で1H放置後に測定を行う。 | 仕様及び外観を満足する事 |
| 高温放置（通電） | 高温105℃でモジュール単体を1000Ｈ放置中、10分に1回のデータ送受信を確認、常温で1H放置後に測定を行う。 | 仕様及び外観を満足する事 |
| 低温放置（通電） | 低温-40℃でモジュール単体を1000Ｈ放置中、10分に1回のデータ送受信を確認、常温で1H放置後に測定を行う。 | 仕様及び外観を満足する事 |
| 振動（可変周波数） | 加速度： 200 m/s2 Tc = + 25 ℃ 周波数： 100～2,000 Hz １往復 4 分 振動方向： X ・Y ・Z 方向 回数4 回 |
仕様及び外観を満足する事 |
日本国外での使用
採用事例
TWELITE-トワイライトは様々な場所や用途でご使用いただいております。
TWELITEの始め方
販売店
モノワイヤレスの製品は実店舗またはネット通販でご購入いただけます。
