Martin Dalbro
From Wireless Sensor Network
Contents |
[edit] Laveffekts sensornettverk med trådløs ultralydkommunikasjon over og under vann.
[edit] Mål
Målet med oppgaven er å undersøke og teste hvordan trådløs kommunikasjon under vann kan gjennomføres på best mulig måte. Min del av oppgaven vil være å se på hvordan ultralyd egner seg under vann. Jeg vil se på faktorer som overføringsrate, effektforbruk, pålitelighet og rekkevidde under vann. Den trådløse kommunikasjonen skal bygges opp som et sensornettverk der endenoder kan kommunisere med hverandre uten direkte signalforbindelse, men via andre sensorer i nettverket. Det er håp om at sensornettverket skal være selvforsynt med strøm, eller ha veldig god batterikapasitet.
Kommunikasjonen i oljebrønner foregår over kabel som kan ryke, og målet er at det trådløse kommunikasjonssystemet skal kunne fungere som et nødnedd for oljeindustriens kommunikasjon i eller ved oljebrønnene og kanskje på sikt kunne erstatte det helt.
[edit] Arbeid framover
Det vil bli testet og undersøkt ulike varianter av ultralyd kommunikasjon under vann med mål om å finne et godt kompromiss mellom effektforbruk, rekkevidde, og overføringsrate. Det vil også bli sammenlignet opp mot Aart Joakim in't Velds konklusjoner om optikk som sambandsbærer.
[edit] Ultralyd som kommunikasjonsbærer under vann
Ultralyd transcievere vil være retningsbestemte, og åpningsvinkelen bestemmes av diameteren på transcieveren, på samme måte som for en parabolantenne.
Etter diskusjon med professor Sverre Holm virker det nå rimelig klart at FSK er den beste modulasjonsmetoden, men PSK og PPM-koding vil også bli utforsket som alternativer.
Ultralyd som kommunikasjonsbærer under vann vil ha en del utfordringer:
[edit] ekko
Ultralydkommunikasjon er lydbølger, og det vil oppstå ekko som kan forstyrre signalet. Ekkoet kommer av refleksjon, enten fra havoverflaten, havbunnen eller fra objekter og forskjeller i landskapet. Hvis det er mye ekko fører dette til at man bare kan sende en begrenset periode med hver frekvens før man må la ekkoet på den frekvensen dempe seg.
[edit] dopplereffekten
Hvis man skal ha noder som beveger seg vil dopplereffekten kunne skape problemer. Siden ultralyd er lydsignaler vil hastigheten til signalene være bare 1500 m/s. Dermed vil systemet bli mye mer følsomt for bevegelse.
[edit] Arbeidslogg
T-Mote-sensorene har blitt testet ut, og det viser seg at de fungerer bra med software fra produsent. Det har vært gjort endringer i software som et forsøk på å lære seg programmeringsspråket nesC som brukes av nodene. Endringene har fungert som ønsket, og målet er å etterhvert kunne skrive egne programmer i språket som fungerer godt til vårt formål.
Våren har ellers blitt brukt til tilegnelse av kunnskap om ultralyd kommunikasjon generelt og under vann, og hvilke utfordringer som er knyttet til dette. Ultralydtranscievere fra Furuno som skal brukes til kommunikasjon under vann har blitt sett på, men foreløpig er det ikke funnet skikkelige datablader for disse. Noe tekniske spesifikasjoner er likevel funnet, så det skal være mulig å prøve seg fram og få til noe som fungerer.
Det jobbes med å lage et sendetrinn som kan forsynes med strøm og transmisjonssignaler fra t-mote direkte. Siden svingerne krever ca 30V forsyningsspenning og t-motene har spenningsforsyning på 3V må det bygges en boostconverter som fungerer ordentlig. Selve kretsen er ferdig konstruert, men tuningen av den er vanskeligere enn først antatt, noe som fører til at ting tar tid. Da det virker meningsløst å fysisk lage kretsen før simuleringene fungerer tilfredsstillende har det ikke blitt laget kortutlegg som kan monteres på t-motene for så å teste om kommunikasjonen faktisk fungerer ennå.
07.11.2007: Det er ikke mulig å få tak i datablad til transducerne fra Furuno Norge. Det er designet, og simulert sendetrinn og mottakertrinn, og dette fungerer fint ved simulering. Mottakertrinnet inneholder to viktige båndpassfiltre, som ble loddet opp og testet etter at simuleringene viste at alt fungerte som det skulle. I praksis fungerer ikke dette filteret i det hele tatt, så et nytt båndpassfilter uten spoler må konstrueres. Det betyr at det må brukes et aktivt filter av 2. orden. Et slikt filter vil bli bygget i løpet av kort tid og testet ut. Teoridelen av oppgaven begynner også å bli mer utfyllende enn den tidligere har vært.
