حسگرهایی هوشمند با قابلیت تشخیص فرکانس رادیویی

چکیده:
'هوشمند' صفتی است که برای توصیف یک شیء یا فردی که دارای ویژگی‌های خاص یا فوق العاده باشد استفاده می‌شود. به همین ترتیب، در این عصر بی سیم، ما سنسورهای هوشمند RF را داریم که براساس روش‌های مدولاسیون "طیف گسترده" کار می‌کنند.
تعداد کلمات: 1078 / تخمین زمان مطالعه: 5 دقیقه

یک سیستم RF هوشمند به کاربر این اجازه را می‌دهد که از راه دور داده‌های مربوط به ارتعاش و دما را بدون نیاز به کابل کشی جمع آوری کند. این سیستم که برای نظارت بر انواع وسیعی از اجزای ماشینی طراحی شده است، شامل موارد زیر است:
1- سنسورهای قدرت باتری که بر روی اجزای ماشین قرار می‌گیرند و اطلاعاتی مانند لرزش و دما را جمع آوری و پردازش می‌کنند.
2- یک یا چند فرستنده رادیویی که هر کدام می‌توانند با بیش از 64 سنسور ارتباط برقرار کنند.
3-RBMware 4.20یا بالاتر برای ایجاد پایگاه داده‌ها و تجزیه و تحلیل داده‌های سنسور هوشمند.
4- یک CSI مدل 2120 یا رایانه دستی شخصی(HPC) برای برقراری ارتباط با RBMware و فرستنده RF
این سیستم برای هماهنگ سازی با RBMware 4.20 یا بالاتر طراحی شده است. پایگاه داده‌ها و مسیرهایی که در RBMware ایجاد شده، در CSI یا HPC دانلود می‌شوند. چهار مورد اندازه گیری (ارتعاش، شدت حداکثر، دما و عمر باتری) با هر سنسور ایجاد شده در RBMware جمع آوری می‌شود. هنگامی که یک مسیر ایجاد شد، کاربر این اطلاعات را به CSI یا HPC منتقل می‌کند و سپس آن را بهRF Transceiver متصل می‌کند و اطلاعات را از سنسورهای واقع شده از راه دور مشخص کرده، جمع آوری و بر اساس پارامترهای تجزیه و تحلیل درRBMware ، آنها را پردازش و تنظیم می‌کند. پس از پایان، هر سنسور از راه دور و از طریق فرستنده‌هایش اطلاعات لرزش، حداکثر شدت، دما و داده‌های باتری را از طریق گیرنده‌هایش به CSI یا HPCمی‌فرستد و این داده‌های جمع آوری شده برای تجزیه و تحلیل به RBMware ارسال می‌شود.

مزیت این سیستم قابلیت دسترسی بی‌سیم و از راه دور اینست که ارتباطات رادیویی قوی به دست می‌آید. این روش مدولاسیون دیجیتال به علت ایمنی آن به طور گسترده‌ای مورد استفاده قرار گرفته است. سیستم‌های طیف گسترده (spread spectrum) نیز بعید به نظر می‌رسد که باعث ایجاد تداخل با سایر سیستم‌های رادیویی یا حتی سایر دستگاه‌های طیف گسترده شوند. در نتیجه مسائل مربوط به تداخل، در این روش به حداقل می‌رسند، زیرا سیگنال مورد نظر با یک الگوی دیجیتالی بلند که تقریبا بی صداست جمع آوری و رمزگذاری می‌شود. یکی دیگر از مزیت‌های این روش مدولاسیون در این است که نیازی به دریافت مجوز نصب ندارد.
در نتیجه، به نظر می‌رسد که سیگنال حاصل مثل یک نویز خفیف و کم انرژی است که تنها می‌تواند توسط گیرنده‌ای که از الگوی دیجیتالی مشابهی برای رمزگشایی سیگنال استفاده می‌کند، تفسیر شود. در حالی که این سیگنال نسبتا کم قدرت است، اما انتقال آن در فواصل طولانی با توجه به فرکانس عمل آن (2.4 گیگاهرتز) قابل دستیابی است. محدوده معمولی قابل دستیابی بین سنسور RF و فرستنده RF تقریبا 300 فوت است. علاوه بر این، این شکل ارتباطی بین سنسورها و گیرنده‌های رادیویی نیازی به سیم کشی فیزیکی ندارد. به همین دلیل این امکان وجود دارد که این حسگرها در ایده‌آل‌ترین نقطه ممکن برای آن دستگاه قرار بگیرند تا حساسیت به سیگنال‌های لرزشی و دما به حداکثر برسد. یکی دیگر از مزیت‌های این روش مدولاسیون در این است که نیازی به دریافت مجوز نصب ندارد.

در طول مرحله آزمایش بتای این محصول، سیستم‌های هوشمند نظارت RF در چندین دستگاه صنعتی و انواع ماشین‌ها مورد ارزیابی قرار گرفت. یکی از کاربردهای اصلی این تکنولوژی که در طول مرحله آزمایش برجسته شده است، استفاده از این تکنولوژی در ماشین‌هایی است که دسترسی به آنها سخت یا خطرناک است. مثل دستگاه‌هایی که در مکان‌های بلند قرار گرفته‌اند، همچون خنک کننده‌های برج که برای دسترسی و نصب و تحلیل آنها باید از نردبان بالا رفته تا به آنها دسترسی پیدا کنیم.
استفاده دیگر این تکنولوژی در ماشین‌هایی است که دارای طیف وسیعی از حرکت هستند (یعنی روبات‌ها، باتری‌ها، ابزارهای ماشینی، جرثقیل و غیره) که دسترسی به آنها دشوار است و استفاده از کابل‌های مسیریابی نیز تقریبا غیرممکن است. ماشین‌هایی که در این دسته قرار می‌گیرند را اغلب نمی‌توان برای مدت زمان طولانی مورد تحلیل قرار داد، زیرا معمولا قبل از اینکه مورد بررسی قرار گیرند، از محدوده خارج می‌شوند. همانطور که این تکنولوژی به طور گسترده‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد، سایر قابلیت‌های منحصر به فرد آن نیز بدون شک کشف خواهند شد. در حقیقت برنامه بتا، مفاهیم جدیدی را برجسته می‌کند.

قابلیت‌های سنسور هوشمند RF

1- سنسور شتاب سنج با کیفیت 10 مگا ولت و سنسور دما
2- مدار آنالوگ برای تنظیم سیگنال ارتعاش و تولید سیگنال
3- مدار دیجیتال برای پردازش سیگنال‌های لرزشی و دما
4- باتری انرژی و قدرت لیتیومی C-cell با ظرفیت و دوام طولانی
5- فرستنده/ گیرنده رادیویی طیف 2.4 گیگاهرتز با آنتن
انتظار می‌رود عمر باتری در شرایط عادی یک سال یا بیشتر باشد، حتی اگر مجموعه کاملی از داده‌ها را هر روز یکبار جمع آوری کند. علاوه بر این، این دستگاه به طور مکانیکی طراحی شده است تا بتواند در شرایط سخت و در یک محیط معمولی کار کند. با تمام این قابلیت‌های نام برده شده برای سنسور، اندازه آن فقط در حدود 4 اینچ طول و قطر 2.5 اینچ است.

از نظر تنظیمات اندازه گیری، سنسور قادر است:

1- اطلاعات ارتعاش در شتاب، سرعت، یا جابه جایی را نمایش دهد.
2- سنسور با تنظیمات از پیش تنظیم شده می‌تواند روشن خاموش شود و نقطه حساسیت را در خودکار محدوده اندازه گیری کند.
3- ادغام و یکپارچه سازی سیگنال‌های دیجیتال
4- قابلیت لغو حالت کلی تنظیم پیش فرض آنالوگ
تمام گزینه‌های تنظیم نقطه‌ای اندازه گیری در RBMware به صورت معمول پشتیبانی می‌شوند. از نظر تنظیم پارامترهای تجزیه و تحلیل، سنسور RF Smart دارای قابلیت‌های زیر است:
1- مجموعه‌ای از مقادیر Fmax از پیش تعیین شده تقریبا از 39 هرتز تا 9375 هرتز RBMware و توابع توزیع، نزدیکترین Fmax را انتخاب می‌کند که از سنسور Smart Smart RF فراتر می‌رود.
2- بالغ بر بیش از 1600 خط رزولوشون، ده میانگین و دوازده پارامتر تجزیه (Hz INT، Order INT، HFD، Hz VHFD، MP Wave،P-P Wave Crest)
3- آنالوگ از پیش تنظیم شده با یک فیلتر ثابت با فرکانس 2.5 کیلوهرتز.

توجه داشته باشید که مقدار Fmax حسگر در فرکانس‌های 39 تا 9375 می‌باشد. تمامی گزینه‌های دیگر تجزیه تحلیل در RBMware به شیوه‌ای معمولی پشتیبانی می‌شوند.
در نهایت، کدهای محدودیت هشدار دهنده تحت پشتیبانی VELOC، DISPL، ACCEL، HFD،TEMP ، W-ACC و W-VEL است. علاوه بر این، تنها چهار آلارم برای هشدار پشتیبانی استفاده می‌شود.

برگرفته از سایت techspirited