Intermodulaatiokommunikaatioon perustuvan langattoman anturin mittaukset teollisuusympäristöissä
Heinijoki, Juho (2016)
2016
Signaalinkäsittelyn ja tietoliikennetekniikan koulutusohjelma
Tieto- ja sähkötekniikan tiedekunta - Faculty of Computing and Electrical Engineering
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2016-02-03
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201601151005
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201601151005
Tiivistelmä
Teollisuuslaitoksissa on tavoitteena käyttää yhä enemmän langatonta tiedonsiirtoa erilaisten antureiden lukemiseen. Langattomuudella haetaan säästöjä kalliiden sähköjohtojen asennustöiden jäädessä pois. Paristoilla toimivat langattomat anturit joutuvat tasapainottelemaan lukunopeuden ja ehtyvistä paristoista johtuvien huoltokulujen välillä. Passiiviset langattomat anturit, kuten RFID tai SAW RFID, eivät tarvitse paristoja, mutta toisaalta niiden lukuetäisyys on pieni.
Tässä työssä tutkitaan uuden langattomasti luettavan passiivisen anturin suhteellisen resoluution riippuvuutta lukuetäisyydestä kokeellisesti mitattuna. Uusi anturiratkaisu perustuu epäideaalisessa sekoittimessa syntyvän kolmannen intermodulaatiotaajuuden hyväksikäyttöön. Työ on tehty osana EFFIMA-hanketta.
Etäisyyden vaikutusta suhteelliseen resoluutioon tutkittiin laboratoriossa sekä kahdessa eri teollisuuslaitoksessa 868 MHz ja 2,4 GHz taajuusalueilla. Laboratoriossa tehtiin antureiden herkkyysmittaukset ja teollisuuslaitoksissa radioaaltojen etenemis- ja kohinamittauksia. Mittaustulokset yhdistettiin anturista tehtyyn matemaattiseen malliin, jonka avulla laskettiin anturin suhteellinen resoluutio eri etäisyyksillä.
866 MHz taajuusalueella 1 % suhteellisella resoluutiolla saavutettiin laskennallisesti jopa 20 metrin lukuetäisyys riippuen radioaaltojen vaimenemisesta eri mittauspaikoissa. 2,4 GHz taajuusalueella sama suhteellinen resoluutio saavutettiin noin kahden metrin etäisyydellä.
Mittauksissa paljastuneiden havaintojen perusteella tehtiin ehdotuksia jatkomittauksille sekä parannusehdotuksia lukuetäisyyden parantamiselle.
Intermodulaatioon perustuvaa anturia ei ole tutkittu vielä riittävästi, mutta tässä työssä saadut tulokset kannustavat jatkamaan tutkimuksia uuden passiivisen anturijärjestelmän kehittämiseksi.
Tässä työssä tutkitaan uuden langattomasti luettavan passiivisen anturin suhteellisen resoluution riippuvuutta lukuetäisyydestä kokeellisesti mitattuna. Uusi anturiratkaisu perustuu epäideaalisessa sekoittimessa syntyvän kolmannen intermodulaatiotaajuuden hyväksikäyttöön. Työ on tehty osana EFFIMA-hanketta.
Etäisyyden vaikutusta suhteelliseen resoluutioon tutkittiin laboratoriossa sekä kahdessa eri teollisuuslaitoksessa 868 MHz ja 2,4 GHz taajuusalueilla. Laboratoriossa tehtiin antureiden herkkyysmittaukset ja teollisuuslaitoksissa radioaaltojen etenemis- ja kohinamittauksia. Mittaustulokset yhdistettiin anturista tehtyyn matemaattiseen malliin, jonka avulla laskettiin anturin suhteellinen resoluutio eri etäisyyksillä.
866 MHz taajuusalueella 1 % suhteellisella resoluutiolla saavutettiin laskennallisesti jopa 20 metrin lukuetäisyys riippuen radioaaltojen vaimenemisesta eri mittauspaikoissa. 2,4 GHz taajuusalueella sama suhteellinen resoluutio saavutettiin noin kahden metrin etäisyydellä.
Mittauksissa paljastuneiden havaintojen perusteella tehtiin ehdotuksia jatkomittauksille sekä parannusehdotuksia lukuetäisyyden parantamiselle.
Intermodulaatioon perustuvaa anturia ei ole tutkittu vielä riittävästi, mutta tässä työssä saadut tulokset kannustavat jatkamaan tutkimuksia uuden passiivisen anturijärjestelmän kehittämiseksi.