kablosuz prob yardimiyla geophone sİstemİ tasarimi

KABLOSUZ PROB YARDIMIYLA GEOPHONE

SİSTEMİ TASARIMI

0821008020 Mustafa Türker Gültepe

Sunum İçeriği

1. Problemin Tanımı ve Projenin Amacı

2. Projede Yararlanılan Sistemler ve Yöntemler

i) ZigBee Teknolojisi

ii) Data Logger

iii) Geophone

3. Sonuç ve Gelecek Çalışmalar

mturkergultepe 2

Problemin Tanımı ve Projenin Amacı

Kablosuz Medyanın Gerekliliği

3mturkergultepe

Problemin Tanımı ve Projenin AmacıKablosuz Medyanın Gerekliliği

Kablolu sistemler;

o Fiziksel açıdan yer kaplar,

o Maliyeti yüksektir,

o Elektromanyetik ve elektrostatik etkileşime açıktır,

o Görüntü kirliliği yaratır.

Kablosuz sistemler;

o Fiziksel olarak yer kaplamazlar,

o Mobilite sağlarlar,

o Sadece cihaz maliyetleri vardır.

mturkergultepe 4

Problemin Tanımı ve Projenin Amacı

Problem?

Öncelikli olarak sismik araştırmalarda kullanılan Geophone ekipmanınında

kablolar fazlaca öneme sahiptir.

Bu kablolar;

o Ekiplere çok fazla zaman kaybettirir,

o Bir yerden başka bir yere taşınması zordur,

o Maliyetlidir,

o Çok fazla yer kaplar.

5mturkergultepe

Problemin Tanımı ve Projenin AmacıProjenin Amacı

Projenin amacı, kablolu kullanılan geophone ekipmanının bu kullanımının

pratikleştirilmesi için sistemin kablosuz hale getirilmesidir.

6mturkergultepe

Projede Yararlanılan Sistemler ve Yöntemler

i) ZigBee Teknolojisi

ii) Data Logger

iii) Geophone

7mturkergultepe

Projede Yararlanılan Sistemler ve YöntemlerZig Bee Teknolojisi

• ZigBee düşük veri hızı kısa mesafe kablosuz

• Maksimum veri hızı saniyede 250kbittir.

• 868Mhz, 915Mhz ve 2.4 Ghz frekansları

ZigBee Alliance tarafından geliştirilmiştir.

8mturkergultepe


• Bataryalarının değiştirilmesine ihtiyaç duyulmaz

• Ultra düşük güç tüketimine ve düşük veri hızlı oldukça düşük maliyet

• %1 den daha az duty cycle

9mturkergultepe


• Fiziksel katmanları (PHY) ve MAC (Medium Access Control) protokolleri olarak IEEE 802.15.4’ü benimsemiştir.

• Diger standartlara benzetmek oldukça kolaydır

• Karmaşıklığı ve ZigBee uyumlu vericilerle uygulanan maliyeti azaltır.

10mturkergultepe


• Endüstriyel ve ticari alanlarda;

• Güvenlik Sektöründe

• Sağlık uygulamalarında

• Tabii afetlerin kontrolünde

• (Yangın, deprem, sel baskını vb.)

• Enerji kontrolünde

11mturkergultepe


12mturkergultepe


13mturkergultepe


Udea;

• 434 MHz veya 868 MHz UHF bandı

• Dar band FSK modülasyon

• Yüksek frekans kararlılığı

• İletişimde geçici kesilmeler

• Pil ömrü bittiğinde enerji problemine neden olur.

14mturkergultepe


Zigbee Coordinator: Ağı oluşturan ve düzenleyen düğümZigbee Router: Ağda yönlendirme yapabilir, başka düğümlerin kendisi üzerinden ağa katılmasına olanak sağlar.Zigbee End Device: Ağa yalnızca katılımcı olabilir. Kendi aralarında haberleşemezler

15mturkergultepe


• Maxstream Xbee 2 Serisi ZigBee RF Modülleri Kiti

• 2 adet kablo, 1 adet

• çip, 1 adet U.FL ve 1 adet de SMA antenli toplam 5 adet

• Biri RS-232 diğer 4’ü USB bağlantılı Xbee modüllerini programlama ve çeşitli testler

yapma amaçlı toplam 5 adet kart

16mturkergultepe


• Açık alanda 120 metreye kadar haberleşme

• Verici gücü + 3dBm, alıcı hassaslığı -95 dBm’dir.

• RF veri genişliği 250, 000 bps’dir.

• Tx, Rx yaklaşık 40 mA ile

• Noktadan noktaya, bir noktadan birçok noktaya, bir uç birimden diğer uç

birime ve örgü topolojilerini destekler.

17mturkergultepe


Data Logger

• Data logger bilgi toplayıcıdır

• Harici cihazlar ve sensörler aracılığıyla kayıt yapan bir birim

• Genellikle küçük, pille çalışan , taşınabilir veri depolama için bir bellekle donatılmış ve bir mikroişlemciye sahip olan birimlerdir.

18mturkergultepe


Data Logger

• Kullanımı en meşakkatli olan ölçü aleti geophone cihazını kablo sorunundan kurtarmaktır.

• Yapılan ölçümlerin ‘hold tuşu’ yardımıyla işlenerek, RAM bellekde saklanması

• Veriler bellekten okunacak gerekli değerlendirmeler yapılabilecektir.

19mturkergultepe


Data Logger

Geophonedan alınan analog sinyalin bilgisayar ortamında işlenebilmesi için dijital sinyale dönüştürülmesi gerekmektedir.

Bünyesinde ADC bulunmaktadır

20mturkergultepe


Data Logger

Data logger özelliği olması nedeniyle RAM kullanımına ihtiyaç vardır. Alınan sinyalin zamanda örneklenmesi gerekir. Sinyalin işlenebilmesi için de hafızanın yeterince büyük seçilmesi gerekmektedir. Tasarımda uygulamalar için yeterli olan kapasitede 128k ‘lık 24C128 RAM modeli kullanılmıştır.

21mturkergultepe


Geophone

22mturkergultepe

o Yerin mekanik hareketini elektrik

sinyaline dönüştüren alıcılardır.

o Vibratörün ürettiği titreşimi algılayıp yer altındaki yapıların belirlenmesi

ve toplanmasında kullanılır.

o Sismik metodlarda kullanılan ana ekipmanlardan birisidir.


Geophone

23mturkergultepe

Projede Yararlanılan Sistemler ve YöntemlerGeophone İç Yapısı

24mturkergultepe

o Geophone, içinde bir bobin ve

ortasında bir yay ile asılı duran

mıknatısı vardır.

o Sensör titrediğinde mıknatıs aşağı

yukarı hareket eder ve bobin üzerinde

bir voltaj indüklenir.

o Bu indüklenen AC voltajın dalga şekli ve genliği titreşimle doğru

orantılıdır. Sensörden gelen indükleme voltajı çok zayıftır.


Geophone Çalışma Prensibi

25mturkergultepe

Yerle doğrudan temas eden

geophone, yerin hareketi etkisiyle

geophone-da farklı salınımlar

meydana getirir. Bu salınımlar

değişik hızlarda geophone içinde

bulunan hareketli bir yay ucundaki

Mıknatıstaki bu farklı salınımlar sonucunda manyetik alan ve dolayısıyla

mıknatıs etrafındaki bobinde indüksiyon akımları oluşur.

mıknatısta değişik salınımları oluşturur.

Projede Yararlanılan Sistemler ve YöntemlerKullanım Alanları

o Sismik hareketlerin ölçümünde

o Yeraltı haritası çıkartımında

26mturkergultepe

o Petrol ve doğalgaz araştırmalarında

o Doğal kaynakların yerinin belirlenmesinde

Sonuç ve Gelecek ÇalışmalarSonuç

27mturkergultepe

Sonuç ve Gelecek ÇalışmalarGelecek Çalışmalar

Projede gelecek çalışmalar;

o Hız ve mesafe artırımı,

o Verinin pda, akıllı telefon, iPad gibi cihazlara aktarımı,

o Daha yüksek gerilim ve daha yüksek frekans değerlerinin ölçümüne imkan,

o Birden fazla sayıda Geophone'a bağlanan probun aynı anda birçok veriyi

işleyebilmesi,

bir sonraki adımlar olmalıdır.

28mturkergultepe

Kaynaklar

• [1] ZigBee Specification 053474r17, Jan. 2008; avaible from www.zigbee.org

• [2] S. Dagtas et al. , ”Multı-stage Real Time Health Monitoring via ZigBee in Smart Homes ” Proceedings of 2007 IEEE International Conference on Advanced Information Networking and Applications Workshops (AINAW), pp. 782-786.

• [3] J.P. Lynch, “ An overwiev of wireless structural health monitoring for civil structures , ” Phil. Trans. R. Soc. A, 2007, pp. 345-372.

• [4] ZigBee Alliance , available at www.zigbee.org.

• [5] http://www.bidb.itu.edu.tr/?d=484 , Şubat 2009

• [6] http://en.wikipedia.org/wiki/Geophone , Mart 2012

• [7] John M Reynolds (2011). An Introduction to Applied and Environmental Geophysics-second edition. WILEY BLACKWELL. pp. 170

29mturkergultepe

http://www.zigbee.org/

http://www.zigbee.org/

http://www.bidb.itu.edu.tr/?d=484

http://en.wikipedia.org/wiki/Geophone

Teşekkürler!

Mustafa Türker Gültepe

Elektronik & Haberleşme Mühendisi

30mturkergultepe

kablosuz prob yardimiyla geophone sİstemİ tasarimi

Documents