navbar.frm 20190426 /navigation.nav
Groot onderhoud . . . Ronde elke zondag 11:00 145.475 MHz . . . Wekelijkse ether ontmoetingen donderdag avond 20:30 uur 145.450 Mhz . . .
W
Batterijloos sensor systeem
Batterijloos sensor systeem Toon plaatjes? ) -->

Met de grootschalige implementatie van het IOT, Internet of Things, is er behoefte aan een communicatie netwerk voor lage datasnelheden, dat weinig energie behoeft. De grote kanshebber voor zo'n netwerk maakt gebruik van 'backscatter, een systeem dan nuttig gebruik maakt van wat wij RFI of stoorsignalen noemen.

De techniek van back-scattering wordt grootschalig toegepast bij RFID, Radio Frequency IDentification, systemen, in gebruik o.a. bij de meeste winkels. Communicatie via back-scattering is aantrekkelijke oplossing in dergelijke systemen omdat de RFI-strips geen energiebron hoeven te bevatten. Zij reflecteren simpelweg het ontvangen radiosignaal.

Een paar voorbeelden.
- Ingenieurs van de Universiteit van Washington hebben een nieuw draadloos communicatie systeem ontwikkeld, 'ambient backscatter', waarbij sensoren met elkaar kunnen communiceren zelfs zonder dat daar een batterij of stroomkabel voor nodig is.
De apparaatjes communiceren met een snelheid van 1 kilobit per seconde, dit is genoeg om informatie te verzenden zoals tekstberichten en contactinformatie. Daarnaast blijven ze ook werken op een afstand van 10,5 kilometer van een televisietoren.

- Onderzoekers van MIT ontwikkelden een systeem dat binnenshuis sensoren laat communiceren via backscatter met een bereik van ongeveer 15 meter. Met een zendvermogen van 5 mW kunnen verschillende extreem goedkope sensoren 10 bits per seconde data uitwisselen en gelijktijdige communiceren met een centrale controle unit.

- Onderzoekers van Disney Research, van de Walt Disney Company, ontwikkelen een ultra low-power systeem dat communiceert door gebruik te maken van de radiogolven die de meeste kantoor- en thuisomgevingen toch al aanwezig zijn. Zij ontwikkelden daarmee een ultra-breedband systeem, waardoor het bereik wordt uitgebreid tot 22-50 m, afhankelijk van welke omgevingsradiosignalen worden gebruikt. De energie voor de sensoren wordt dus afgetapt van de ontvangen stoorsignalen.

Hoe werkt zo'n backscatter systeem.
De antenne in een sensor wordt gebruikt voor het absorberen en reflecteren van radiogolven. De stand van 'schakelaar' in het antenne circuit bepaalt of een een stroompje in de antenne loopt of niet. Is de schakelaar gesloten dat loopt er een antennestroompje door de antenne, Als gevolg daarvan zal de antenne een radiogolf uitzenden. Het reflecteert de ontvangen radiogolf. Door het openen en sluiten van de schakelaar te moduleren kan er dus een gecodeerd radiosignaal worden gereflecteerd.
Aan elke sensor kan een eigen basis codeer frequentie worden toegewezen. De FSK modulatie daarop zorgt dan voor de overdacht van de informatie bits.

De wisseling tussen het absorberen en reflecteren van de radiogolven zorgt voor een verschil in signaalsterkte dat door de centrale unit wordt opgepikt. Door twee verschillende standen in te zetten zoals enen en nullen kan een code worden overgedragen, zonder dat er een voedingsbron of menselijk toezicht nodig is.

Het zal duidelijk zijn dat voor schakelen van de antenne, de sensor en de controller een energie bron nodig is.
In een publicatie van onderzoekers van Mitsubishi, wordt een systeem beschreven dat werkt met een UHF draaggolf van 5mW tussen 900-930 MHz - opgewekt door de centrale controller. De sensoren werken met vele honderden subcarriers tussen 67 en 200 kHz voor even zoveel sensoren.
Als de stoorsignalen, of een draaggolf van de centrale controller. onvoldoende vermogen heeft, bezit elke sensor een klein plat batterijtje voldoende om een MSP430 RF schakelaar, een microcontroller en klok ic, uit de horloge industrie, te voeden.

Er zullen in de komende jaren zeker nog veel meer radio foefjes verzonnen worden.

(PA0PHB 2019/01/23 )

Referenties, meer informatie:
Inst for Engineering and Technology
MIT de theorie
Installatieprofs.
NPX UHF RFID Label Antenna
Onderwerpen
RadiosetRadioset PropagatiePropagatie ModulatieModulatie FrequentieFrequentie DigmodeDigmode BandBand
Redactie: pa0phb @ veron.nl   Fri Jan 22 23:39:44 2021
©    Linux powered