U n i v e r z i t e t u N i š u
E l e k t r o n s k i f a k u l t e t
Dr Dragan Deni
ć, Goran Miljković
TELEMETRIJA
- skripta -
Niš, 2008.
1
Dr Dragan Denić,
Goran Miljković
T E L E M E T R I J A
Izdavač:
Elektronski fakultet u Nišu
P. fah 73, 18000 Niš
http://www.elfak.ni.ac.yu
Glavni i odgovorni urednik:
Prof. dr Zoran H. Perić
Tehnički urednik:
Goran Miljković
Preštampavanje ili umnožavanje ove skripte nije dozvol
jeno bez pismene dozvole izdavača.
Tiraž: ___ primeraka
Štampa: “_______ ”, Niš
3
3.3 Standardi
72
3.4 Uskopojasni PLC
73
3.5 Širokopojasni PLC
77
3.6 PLC pristupne mreže
77
3.6.1
Struktura PLC pristupnih mreža
77
3.6.2
Kućne PLC mreže
78
3.6.3 PLC mrežni elementi
79
3.6.3.1
Osnovni mrežni elementi
80
3.6.3.2 Repetitor
81
3.6.3.3 PLC kapija
82
3
.6.4 Povezivanje sa bazičnom mrežom
83
3.7
Komunikacione tehnologije za PLC distribuirane mreže
84
3.8 Topologija distribuiranih mreža
85
3.9
Upravljanje PLC pristupnim mrežama
86
3.10
Srednje-naponski PLC
87
3
.11 Specifični problemi performansi PLC
– a
88
3.11.1 Karakteristike PLC prenosnog kanala
89
3.11.2 Elektromagnetna kompatabilnost
89
3.11.3
Uti
caj smetnji i ograničenja brzine prenosa podataka
90
3.11.4
Realizacija širokopojasnih PLC sistema prenosa
91
3.11.5 Poboljšanje performansi efikasnim MAC slojem
91
3.12 Sažetak
92
4. LAN-BAZIRANI TELEMETRIJSKI SISTEMI
94
4.1 Eternet Hardver
94
3.1.1 Mrežne kartice i RJ-45 konektor
96
4.2 Eternet protokol prenosa
97
4.3 Telemetrijski sistemi bazirani na Eternetu
99
4.3.1 Telemetrijski sistemi bazirani na Eternetu sa LAN/IEEE-488 konvertorima
99
4.3.2 Telemetrijski sistemi sa LAN interfejsom
101
4
.4 Internet bazirani telemetrijski sistemi i sistemi sa ugrađenim web serverima
101
4
.4.1 AVR460 ugrađeni web server
103
5. TELEMETRIJSKI SISTEMI BAZIRANI NA RADIO-MODEMIMA
104
5.1 Osnovi radio prenosa
104
5.2 Komponente radio veze
105
5.3 Radio spektar i raspodela frekvencije
107
5.4 Radio modemi
108
5.5 Modovi rada radio modema
110
5.6 Karakteristike radio modema
111
5.7 Radiomodemi i merni sistemi
112
6. TELEMETRIJSKI SISTEMI SA GSM BAZIRANIM PRENOSOM PODATAKA
114
6.1 GSM mreža mobilne telefonije
114
6.2 GSM-bazirani prenos podataka
116
6.2.1 Mobilne stanice
116
6.2.2 Servis kratkih poruka
118
6.2.3 Servis multimedijalnih poruka
119
6.2.4 Circuit Switched Data
119
6.2.5 High-Speed Circuit Switched Data
119
6.2.6 Uopšteni paketni radio servis (GPRS)
120
6.2.7 EDGE prenos
122
4
6.2.8 AT komande
123
6.3 Distribuirani merni sistemi bazirani na GSM-u
125
6.3.1 Primer mernog sistema baziranog na GSM-u
126
6.4 Merni sistemi sa SMS prenosom podataka
127
6.5 Univerzalni sistem mobilnih telekomunikacija i prenosa mernih podataka
129
6.5.1 Opšte karakteristike UMTS-a
129
6.5.2 Digitalni prenos podataka
130
6.5.3 Pozicioniranje mobilne stanice u UMTS-u
131
7
. PRENOS PODATAKA INFRACRVENIM ZRAČENJEM
133
8. PRIMENA BLUETOOTH-a U TELEMETRIJSKIM SISTEMIMA
138
8.1 Parametri bluetooth standarda
138
8.2 Dodeljivanje kanala prenosa po bluetooth standardu
140
8.3 Komunikacija
140
8.4 Aplikacije bluetooth-a
141
8.4.1 Telemetrijski sistem za merenje temperature klipa u motoru
141
9
. AKUSTIČNA TELEMETRIJA
145
9.1 Opis telemetrijskog sistema
145
9
.2 Akustični telemetrijski modemi
148
9.3 Aplikacije telemetrijskih sistema
150
9
.3.1 NUWC modem određenog opsega
151
9.3.2 MDR
151
9.3.3 SETI VTP
152
9.3.4
Podvodni akustički ECG telemetrijski sistem baziran na mikrokontroleru
153
10. VIRTUELNA INSTRUMENTACIJA U TELEMETRIJSKIM SISTEMIMA
156
10.1 Funkcionalni model virtuelnog instrumenta
156
10.2 Kategorije virtuelnih instrumenata
159
10.3 Osnovne komponente virtuelnih instrumenata
161
10.3.1 Računar i displej
161
10.3.2 Softver
162
10.3.3 Magistrale
za povezivanje sa računarom
163
10.3.4 Modularni hardver
164
10.4 Poređenje virtuelnog sa klasičnim instrumentom
167
11. INDUSTRIJSKI TELEMETRIJSKI SISTEMI
169
11.1 Bežični senzori i senzorske mreže
169
11.2 Praktični primeri te
lemetrijskih sistema
169
11.2.1
Sistem bežičnog očitavanja udaljenog merenja
169
11.2.2 Telemetrijski sistem za metereološka merenja
172
11.2.3 Dijagnoza kvarova i održavanje elektronske opreme preko Interneta
174
11.2.4
Bežični
sistem za merenje naprezanja
177
11.2.5
Merenje karakteristika gume točka automobila
179
11.2.6 Telemetrijski sistemi i Internet
180
LITERATURA
184
6
Prednosti električnih u odnosu na mehaničke metode su:
praktično nema
ograni
čenja
u iznosu rastojanja
između oblasti gde se vrše merenja i oblasti
gde se obrađuju rezultati
,
ove se metode mogu lako adapti
rati, nadograđivati i
inflitrirat
i u postojeć
im
infrastrukturama.
Različite
tehnike prenosa signala upotrebljavaju
različite delove
elektromagnetnog spektra,
kao što je prikazano na slici 1.2.
Slika 1.2
Elektromagnetni spektar
Skoro sve situacije u oblasti instrumentacije i merenja su k
andidati za korišćenje
telemetrijske veze.
Takođe
, telemetrija se široko koristi u vasionskim aplikacijama i to kako za
daljinsko merenje razl
ičitih fizič
kih promenljivih, tako i za daljinsko upravljanje
pomoću aktuator
a.
U ve
ć
ini aplikacija ovog tipa, kao što je i primer vasionske telemetrije, veoma je važno da se
projektuju telemetrijski sistemi koji bi potrošnju energije sveli na minimum. Neka mobilna vozila,
kao što su vozovi, tako
đ
e koriste telemetrijske sisteme,
ili bežične ili uz korišćenje postojeći
h
energetskih vodova za prenos podataka do centralne stanice i za prijem komandi. U medicini
telemetrija povećava pacijentima kvalitet života i njihovu mobilnost, pošto
pacijenti ne moraju da
budu prikačeni za merni sistem radi
monitoringa. Neke medicinske aplikacije su bazirane na
implantaciji senzora u pacijentu i prenošenju podataka,
koji će se dalje analizirati i obrađ
ivati, ili
pomoću radio
kanala
ili pomoću adaptiranih telefonskih linija
.
Optički senzori i ko
munikacije sa
optičkim vlaknom se koriste
u industriji za merenje u okolinama gde nije poželjno imati
električn
e
signale, kao što su eksplozivne sredine. Projektant telemetrijskog sistema mora imati na umu uslove
u kojima će sistem raditi. Obično je poželjno da telemetrijski sistemi rade u širokom
temperaturnom
opsegu bez čestog podešavanja i kalibracije. Sa razvojem različitih telemetrijskih sistema potrebno
je održati kompatibilnost prenosa, prijema i opreme za obradu signala u svim opsezima. Zbog toga
je Ekipa sektora za odbranu i razvoj (Department of Defense Research and Development Squad)
formirala Komitet za vođene projektile (Guided Missiles Committee), koji je obrazovao Radnu
grupu za telemetriju. Ona je kasnije postala IRIG grupa (Inter-Range Instrumentation Group) koja
je razvila standarde za telemetriju. Danas, IRIG standard 106-96 je primarni standard telemetrije
koji se koristi u celom svetu i od strane vlada i u industriji.
Zavisno od tipa kanala prenosa koji koriste,
električne
telemetrijske metode se dele na dve
velike grupe i to one
bazirane na žičanom prenosu signala i one druge bazirane na bežičnom
prenosu signala. Ž
ičana
telemetrija
je tehnički najjednostavnije rešenje. Ograničenja žičane
telemetrije su mala širina opsega i relativno mala brzina prenosa koju može da podrži. Sa druge
strane ona često može da koristi već postojeću infrastrukturu npr.
primena energetskih vodova.
Bežična telemetrija je kompleksnija od žičane telemetrije
, ali uprkos tome ona je u širokoj upotrebi
pošto
može da prenosi informacije na veće udaljenosti
; stoga, koristi se u onim aplikacijama u
kojima merna zona nije normalno dostupna. Ima
već
e brzine prenosa i ima dovoljno kapaciteta za
prenos više kanala.
