Protocolos de comunicação, Manuais, Projetos, Pesquisas de Telecomunicações Eletrônicas

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UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ

CAMPUS CURITIBA

DOGLAS QUERINO DOS ANJOS

WIRELESS SENSOR NETWORK

PROTOCOLO ZIGBEE

ENERGY HARVESTING

CURITIBA

NOVEMBRO, 2017

Wireless sensor Network

É uma rede composta por sensores que conseguem monitorar grandezas físicas como temperatura e pressão, cada sensor é chamado de Nó e eles interagem entre si por meio da comunicação em rede que possuem. Os dados que são coletados em cada sensor são transmitidos para um sensor vizinho que por sua vez retransmite o dado até chegar no local de processamento ou o ponto de conexão com a rede. Cada sensor é composto por 4 partes: alimentação e controle de potência, um micro controlador e um transmissor wireless. Todo o conjunto do sensor é alimentado por uma fonte. O sensor transforma grandezas físicas como luz, pressão ou calor e sinais elétricos, esses sinais são transferidos ao micro controlado. O micro controlador recebe as informações do sensor e processa adequadamente. O Transmissor wireless converte o sinal processado no micro controlador em rádio frequência. Como esses transmissores tem uma potência limitada é necessário verificar as especificações de fábrica para coloca-los espacialmente de forma adequada. Em um processo geral a rede funciona assim: primeiro o sensor que está na rede transmite seu status para outros sensores que estão ao redor, e recebe o status dos outros sensores para detecta-los, depois os sensores se organizam, de acordo com a sua topologia, para conseguir conexão com a internet, por fim o melhor caminho para a conexão é computadorizado e então são transmitidos os dados para a rede.

Figura 1: Processo geral de funcionamento dos sensores em rede.

Normalmente há 3 tipos de topologias de ligação.

Ligação estrela:

Cada nó tem uma ligação direta com o nó central, todo o trafego que é gerado passa diretamente pelo dispositivo central.

Ligação em arvore:

Um nó mestre é conectado a um ou mais nós que estão em um nível inferior da hierarquia, a conexão entre os nós é ponto a ponto a partir do segundo nível, o nível mais alto é o nó que faz a conexão com a rede.

energia capturada não é em grande quantidade e oscila conforme a disponibilidade ambiental, por isso a necessidade da utilização de baterias que são carregáveis.

Como os sensores que integram a Wireless sensor Network necessitam de alimentação e considerando também que algumas vezes esses sensores ficam em lugares inóspitos devesse achar formas alternativas de alimentação, logo a Energy Hearvesting vem de forma a ajudar. Os dispositivos que são alimentados por esse tipo de fonte normalmente consomem pouco, com a utilização do protocolo ZigBee há uma garantia de baixo consumo, então fica viável a colocação de sensores em lugares inóspitos que são autônomos, não precisão de ligação de cabos para funcionar e geram uma infinidade de dados.

Exercício de conversão analógico-digital:

Figura 3 – Circuito projetado.

Figura 4 - Saída do amplificador.