Model Lucrare Licenta 2012 10.07

Propusă de Departamentul Electronică, Electronică, Telecomunicaţii Telecomunicaţii şi Inginerie Energetică ca

susţinută de Specializarea – Tehnologii şi Sisteme de Telecomunicaţii  iulie 12-13, 2012

SUPERVIZATĂ DE dr.ing. conf. Mihaiţa ARDELEANU

Reproducerea se poate face doar cu permisiune din partea autorului

 AUTOR LUCRARE LUCRARE / AUTHOR OF THESIS

GRAD / DEGREE

DOMENIU / DOMAINE

TITLUL LUCRĂRII LUCRĂRII / TITLE OF THESIS

Mihaiţa ARDELEANU COORDONATOR LUCRARE / THESIS SUPERVISOR

Henri - George COANDĂ CO-SUPERVIZOR LUCRARE / THESIS CO-SUPERVISOR

Henri-George COANDĂ

Dinu COLŢUC

Nicoleta ANGELESCU

Florian ION

Gabriel PREDUŞCĂ

DECAN FACULTATEA DE INGINERIE ELECTRICĂ / DEAN OF ELECTRICAL ENGINEERING ENGINEERING FACULTY 

Reproducerea se poate face doar cu permisiune din partea autorului

2

 AUTOR LUCRARE LUCRARE / AUTHOR OF THESIS

GRAD / DEGREE

DOMENIU / DOMAINE

TITLUL LUCRĂRII LUCRĂRII / TITLE OF THESIS

Mihaiţa ARDELEANU COORDONATOR LUCRARE / THESIS SUPERVISOR

Henri - George COANDĂ CO-SUPERVIZOR LUCRARE / THESIS CO-SUPERVISOR

Henri-George COANDĂ

Dinu COLŢUC

Nicoleta ANGELESCU

Florian ION

Gabriel PREDUŞCĂ

DECAN FACULTATEA DE INGINERIE ELECTRICĂ / DEAN OF ELECTRICAL ENGINEERING ENGINEERING FACULTY 

Reproducerea se poate face doar cu permisiune din partea autorului

2

Udrescu Gabriel Constantin (max. 300 cuvinte)  Am realizat acest acest echipament echipament de interconecre interconecre a acestor doua doua echipamente echipamente Se prezintă un sistem ce permite gestiunea şi controlul co ntoarelor de lumină, apă, gaz cu ieşiri în impulsuri, pentru locaţii distribuite (apartamente sau case) utilizând tehnologia ZigBee. Controlul este realizat prin intermediul aplicaţiilor software implementate la slave -uri iar gestiunea este realizată prin transferul datelor înspre elementul element ul de tip controller central (master) şi aplicaţia de la dispecerat. Slave-urile Slave-urile monitorizează impulsurile celor trei tipuri de contoare, aplicaţia având ca suport placa BIGPIC5, microcontroller-ul microcontroller-ul PIC18F8520 şi rutine software în MikroC şi expediază datel e înregistrare pe parcursul unei zile prin intermediul interfeţei ZigBee, masterul memorează şi afişează înregistrările fiecărui slave respectiv le transmite spre PC -ul de la dispecerat prin interfaţa RS232 iar aplicaţia desktop a dispeceratului permite vizualizarea vi zualizarea consumului fiecărei locaţii în timp în mod tabelar şi grafic. S-au S-au utilizat produse hardware şi software ale firmei Microelektronika iar pentru dispecerat s -a utilizat Visual Basic. Cuvinte cheie: ZigBee, MicroChip, PIC18F8520, VisualBasic, MikroC Pro for PIC, energie, apa, gaz

It is presented a system that allows management and control meters of light, water and gas with impulse outputs, for distributed locations (apartments or houses) using ZigBee technology. The control is achieved through implemented software applications to slave’s and the management is made through data transfer toward the element by central controller (master) and application of the dispatch. The slave’s monitors the impulses of the meters, our application is supported by BIGPIC5 board, microcontroller PIC18F8520 and software routines in MikroC and send the recorded data during one day through ZigBee interface, master record and displays records of each slave respectively sends to PC from dispatch through RS232 interface and desktop application allow view consumption of each location in time in a spreadsheet and chart way. Were used hardware products of Mikroelektronica company and for dispatch was used Visual Basic. Keywords: ZigBee, MicroChip, PIC18F8520, VisualBasic 6.0, MikroC Pro for PIC, energy, water, gas

Thesis Supervisor: HENRI - GEORGE COANDA  Associate professor, Ph.D. Eng., Electronic, Telecommunication Telecommunication and Power Energy Department Electrical Engineering Faculty University VALAHIA of Targoviste 3

4

 Anexa 1 UNIVERSITATEA “VALAHIA” DIN TARGOVISTE FACULTATEA DE INGINERIE ELECTRICA Specializarea: Electronică aplicată 

 Anul universitar 2010 - 2011

TEMA  proiectului de licenţă al absolventului 



 Aplicativ 

Domeniul: -

Implementabil in cadrul unei (unor) lucrări didactice 

-

Fundamental 

Domeniul: Domeniul:

3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6

Introducere (motivaţia proiectului, rezumat capitole ); Placa de evaluare BIGPIC5; Microcontroler-ul PIC18F8520; Tehnologia ZigBee; Echipamente monitorizate;  Arhitectura hardware si software a sistemului; Rezultate si concluzii  Anexe (cod sursa aplicatii – end device, calculator de proces, PC dispecerat )

Laborator

5.1 5.2 5.3 5.4

;

Drew Gislason, ZigBee Wireless Netorking , Elsevier, 2008; Shahin Farahani, ZigBee Wireless Networks and transdceivers , Elsevier, 2008; Fred Eady, Hands-on ZigBee. Implementing 802.15.4 with Microcontrollers , Elsevier, 2007; PIC18F8520 - DataSheet;

DECAN Conf.dr.ing. Henri-George COANDĂ

DIRECTOR DEPARTAMENT prof.dr.ing. Dinu COLŢUC

CONDUCATOR ŞTIINŢIFIC Conf.dr.ing. Henri-George COANDĂ Tema a fost data spre împlinire la data 15.10.2010 NUMELE si SEMNATURA STUDENTULUI Paduraru Costin-Gabriel 5

Schemă bloc sistem ...................................................................................................................... 8 Sistemul BigPIC5 [B1,p.3] ............................................................................................................... 9 Grupurile de întrerupătoare ale BigPIC5 [B1,p.7] ....................................................................... 14

Familia microcontrolerelor PIC18Fxx20 .................................................................................... 14

 Arithmetic logic unit  Application Layer  Application Support Sublayer  APS Information Base  Application Support Sublayer Data Entity

6

Introducere ....................................................................................................................................................... 8 Capitolul 1 – Placa de evaluare BIGPIC5 ...................................................................................................... 9 Modulul de citire a memoriilor externe MMC/SD ................................................................................... 10 Modulul de comunicaţie CAN ................................................................................................................... 11 Modulul de comunicaţie RS485................................................................................................................. 12 Convertorul digital analogic ...................................................................................................................... 12 Ceasul de timp real .................................................................................................................................... 13 1.1 Switch-urile .......................................................................................................................................... 14 Capitolul 2 – Microcontroler-ul PIC18F8520 ............................................................................................... 14 2.2 Microcontrolerul PIC18F8520 ............................................................................................................. 14 Capitolul 3 – Echipamentul ALCATEL 9500 MPR ..................................................................................... 15 Soluţii inovatoare....................................................................................................................................... 15 Nivel de agregare multiserviciu: .......................................................................................................... 15 Gradul de conştientizare: ...................................................................................................................... 16 Pachet de nod: ........................................................................................................................................ 16 Serviciul modulaţie adaptiva: ............................................................................................................... 16 Descriere generala ..................................................................................................................................... 17 MSS Scop, Funcţie şi Descriere: ........................................................................................................... 17 ODU V2 .................................................................................................................................................. 20 Cablu MSS-ODU (interfeţe şi trafic) .................................................................................................... 21  Antena .................................................................................................................................................... 21 Configuraţii radio .................................................................................................................................. 22 Configuraţiile tipice de sistem .............................................................................................................. 22 Descriere funcţională ................................................................................................................................. 24 MSS (Indoor Unit) ................................................................................................................................. 24 Distribuţia energiei ............................................................................................................................... 25 Unitatea Core-E..................................................................................................................................... 25 Capitolul 4 – Tehnologia E1 .......................................................................................................................... 26 Semnale analogice si digitale................................................................................................................ 26 Modulaţia impulsurilor în cod................................................................................................................... 27 3.1.1. ....................................................................................................................................................... 27 Capitolul 5 –  Arhitectura hardware şi software a sistemului ..................................................................... 28 Capitolul 6 – Rezultate şi concluzii............................................................................................................... 29 Capitolul 6 – Rezultate şi concluzii ............................................................................................................... 29 Bibliografie ..................................................................................................................................................... 30  Anexa .............................................................................................................................................................. 31

7

Citirea utilităţilor din medii sau locaţii greu accesibile reprezintă o operaţiune prin care datele sunt preluate prin intermediul unor senzori speciali şi sunt prelucrate ulterior prin intermediul sistemelor de achizţii de date. Această citire automată de date elimină eroarea umană în privinţa corectitudinii datelor şi creste viteza de culegere a informaţiilor. În lucrarea „ Hibrid Automatic Meter Reading System [A2]”, Mohd Yunus Nayan prezintă sistemul de citire al utilităţilor folosit de Tenega Nasional Berhard (TNB) din Malayezia o societate furnizoare de energie care are implementate două metode de citire a utilitătilor: o metodă conventională îndreptată spre consumatorii obişnuiţi şi o metoda bazată pe comunicaţii folosind tehnologia mobilă, pentru consumatorii industriali. Primul capitol  prezintă

placa de evaluare BIGPIC5 ce utilizează microcontrolerul din familia PIC18F numit PIC18F8520. În acest capitol se descriu echipamentele adiacente precum modul de alimentare al plăcii, modul de înscriere de programe în PIC, porturile de comunicaţie (RS232), porturile de acces direct ca I/O pentru semnale digitale.

Schemă bloc sistem

8

Sistemul BIGPIC5 este instrumentul perfect pentru aproape toate microcipurile PIC 64 şi 80 de pini cu microcontrolere. Acesta permite studenţilor şi inginerilor să testeze şi să exploreze abilităţile microcontrolerelor PIC. Mai mult de atât, permite microcontrolerelor PIC să se interconecteze cu alte circuite externe şi o mulţime de echipamente periferice. Astfel utilizatorul se poate concentra numai pe dezvoltarea de software. Figura de mai jos ilustrează sistemul BigPIC5.

Sistemul

BigPIC5

[B1,p.3]

Sistemul de dezvoltare BigPIC5  – Figura 13, are aceeaşi structură ca şi sistemul EasyPIC5. În plus, mai are următoarele module: un convertor digital analogic (DAC) de 12 biţi, un modul de comunicaţie RS -485, un modul de comunicaţie CAN, un slot pentru un card de memorie MMC sau SD, o sursă de tensiune de referinţă de 4,096V, un ceas de timp real şi 2 porturi de comunicaţie serială RS232 cu posibilitatea de selecţie a semnalelor TX şi RX

9

Sistemul de dezvoltare BigPIC5.

Sistemul de dezvoltare BigPIC5 conţine un modul de citire a memoriilor externe de tip MMC sau SD. Microcontrolerul comunică cu acest modul prin intermediu busului de comunicaţie serială SPI. Schema de conexiune între microcontroler şi memoria externă este redată în Figura 14. Pentru activarea memoriei, comutatorul 8 din grupul SW3 şi comutatoarele 1, 2, 3 din SW4 trebuie închise. Tensiunea de alimentare a plăcii BigPIC5 este 5,0V , iar tensiunea de alimentare a memoriei este de 3,3V. Din această cauză pe placă este un stabilizator de tensiune cu circuitul MC33269DT- 3.3. Totodată, tensiunea pe liniile de date este redusă cu ajutorul unor divizoare rezistive realizate cu rezistoarele R32-R37.

10

Conexiunile dintre memoria externă şi microcontroler. Placa BigPIC5 poate comunica cu alte sisteme şi prin intermediul modului CAN care este folosit în industria de automobile şi nu numai. Comunicaţia este realizată cu ajutorul a două circuite integrate specializate: MCP2551 –  transceiver CAN de mare viteză şi MCP2510 – controler CAN; primul fiind circuit de interfaţă între linia de comunicaţie şi controler. Comunicaţia este activată cu ajutorul comutatoarelor din grupurile SW3 şi SW4 –  conform Figurii 15.

Figure 3

11

Modulul de comunicaţie RS485 asigură interfaţa dintre sistemul BigPIC5 şi alte sisteme industriale în care este implementat acest standard. Modulul este realizat cu circuitul integrat specializat ADM485 care comunică cu microcontrolerul prin intermediul modului USART. Comunicaţia este permisă prin intermediul comutatoarelor din grupul SW2  – Figura 16.

Figure 4

Cele mai multe microcontrolere nu au integrat un modul de conversie digital analogic. Placa BigPIC5 are un astfel de modul realizat cu circuitul integrat MCP4921, care este un convertor digital analogic de 12 biţi. Comunicaţia cu microcontrolerul se face prin intermediul modului de comunicaţie serială sincronă SPI. Sursa de tensiune de referinţă a convertorului poate fi atât tensiunea de 5,0V cât şi o tensiune de 4,096V realizată cu circuitul MCP1541. Selecţia sursei de referinţă se face cu comutatorul J16. Activarea comunicării se face cu comutatoarele din grupul SW3 – Figura 17.

12

Figure 5

Circuitul integrat specializat PCF8583P este folosit ca un ceas de timp real sau calendar. Comunicaţia cu microcontrolerul se face pe busul I 2C folosind două comutatoare din grupul SW4. Circuitul permite şi programarea unei alarme care poate fi transmisă la RB0 prin intermediul unui conector din grupul SW2.  Alimentarea ceasului se face de la o baterie cu litiu de 3V şi 230mA conform Figurii 18.

13

Figure 6

Grupurile de întrerupătoare ale BigPIC5 [B1,p.7]

Familia microcontrolerelor PIC18Fxx20 are o arhitectura RISC îmbunătăţită şi o memorie concepută în tehnologia FLASH de pînă la 128 Kbiţi sau 65356 de cuvinte. Aceasta memorie program, adresabilă şi liniară face posibilă programarea unui microcontroler de mai multe ori inainte de a fi instalat intr-un montaj şi chiar dupa instalarea sa daca se intamplă unele schimbări în program sau parametrii de proces.

Familia microcontrolerelor PIC18Fxx20[B2, p.10] 14

Dispozitiv

PIC18F652 0 PIC18F662 0 PIC18F672 0 PIC18F862 0 PIC18F872 0

Memori e program

Memorie date

I/ O

canale 10 biţi conversi e A/D

Modulul MSSP SP I2 I C

USAR T

Timeri 8biţi/16biţ i

Frecveţ a Maximă Mhz

32Kbiţi

RA M biti 2048

EEPRO M Biti 1024

52

12

Da

Da

2

2/3

40

64Kbiţi

3840

1024

52

12

Da

Da

2

2/3

25

128Kbiţ i

3840

1024

52

12

Da

Da

2

2/3

25

64Kbiţi

3840

1024

68

16

Da

Da

2

2/3

25

128Kbiţ i

3840

1024

68

16

Da

Da

2

2/3

25

9500 Microwave Pachet Radio (MPR) este o transmisie prin microunde radio digitale care accepta at ât PDH, cât şi pachete de date (Ethernet)pentru migrarea de la TDM la IP. 9500 MPR oferă o platforma modulară IP pentru mai multe aplicaţii de reţea(inclusiv 2G/3G/HSDPA/WiMAX backhouling la zona Metro Ethernet)pentru a se adapta servicii de banda larga.Familia radio 9500MPR acceptă aplicaţii de nivel slab, mediu si de înalta capacitate utiliyand frecvenţe, planuri de canale, interfaţa de tributari şi rate de date : -Rata de dateTDM/PDH:E1 -Viteze de Ehernet:10, 100, 1000 Mb/s -Gama de frecven ţe radio:6-38 Ghz

Soluţiile inovative ale familiei 9500 MPR : Capacitatiile de a utilize Ethernet ca un strat de transport comun pentru orice fel de trafic, independent de tipul de interfa ţa. Ethernet devine layer-ul de convergenţa.

15

Manipularea traficului şi managementul calitaţi, ordonarea traficului in functie de tipul serviciului atribuit, independent de tipul de interfaţa.

Fara limita de agregare de serviciu cu tot traficul agregat in pachete, în termen de: capacitate, tip de cerinţe ale serviciului şi tipul de interfaţa.

In functie de vreme echipamentul ape capacitatea de a schimba schema de modulatie şi alocarea capacitaţii de transport . 16

9500 MPR este format la baza din două componente Microwave Service Switch(MSS) şi Outdor Unit(ODU).

MSS si ODU sunt conectate intre ele fie prin: Cablu coaxial de radio comunicaţii de 50 ohm ; Cablu cu perechi torsadate (Ethernet) cat 6e; Fibra optica;   

MSS-ul este disponibil in doua variate: -

MSS-8; MSS-4;

17

MSS-ul are funcţiile de cross-conection, agregare de porturi, switching şi managementul echipamentului. MSS-ul este un rack in care se introduce diverse carduri de radio periferice sau Core-E controller.

Modulele Core-E ofer ă cinci interfeţe utilizator Ethernet : - un port pentru managementul echipamentului; - patru porturi pentru transmiterea datelor in echipament (din care unul poate fi folosit si ca port de management al echipamentului)

18

Main Core-E şi Spare Core-E au roluri diferite , în caz de defectare a main Core-E ,spare Core-e îi preia funcţiile pentru a nu se opri transmisiunile. Main Core-E include, de asemenea matricea de inter-conexiune, care pune în aplicare toate conexiunile între modulele de transport, între porturile Ethernet de utilizator, precum şi între porturile Ethernet de utilizare si transportul modulelor. Matricea este un standard de switch Ethernet, bazat pe VLAN. Urmatoarele module de transport sunt folosite: - modulul ofera interfeţe externe pana la 32 x E1 tributari, gestionează încapsularea / reconstrucţiea datelor PDH la / de la pachete standard Ethernet şi trimite / primeşte pachete standard Ethernet la / de la ambele module Core-E, care conţine comutator pentru EPS-Core E de protecţie ; trimite / primeşte pachete - modulul standard Ethernet la / de la ambele module Core-E, gestionează cadru de legatura radio generarea /terminarea, interfaţa la / de la modulul de radio alternativ (pentru managementul PRC), in funcţie de cablul de interfaţă la ODU, conţine logica pentru EPS-Core E de protecţie , logica SEN ; Pentru fiecare direc ţie radio un modul al MSS –ului este asociat unui ODU şi se numeşte configuraţie 1+0, pentru 2 module ale MSS-ului şi 2 ODU asociate se numeşte configuraţie 1+1. În conformitate cu modulele de transport instalate, diferite configuratii pot fi puse în aplicare.

19

ODU V2 (ODU) este un transceiver controlat de un microprocesor, care interfaţeaza MSS-ul cu antena. Circuitele emiţătorului, în ODU constau în: - cablul de interfaţă , - modulator, - oscilator local, - upconverter / mixer, - amplificator de putere, 20

-

demultiplexor.

Circuitele receptorului, în ODU constau în: - cablul de interfaţă, - demodulator - oscilator local, - downconverter / mixer, - amplificator cu zgomot redus , - demultiplexor. Microprocesorul gestionează frecvenţa la ODU, transmite alarme de putere şi monitorizează performanţele . ODU este alimentat de la MSS la o tensiune de -48V dc si este dependent de frecven ţa.

Un singur cablu coaxial de 50 ohm conectează o interfaţă radio ODU300 la ODU. Lungimea maxima permisa a cablului este de 150 m, la sfarsitul cablului catre ODU se pune un cablu de impamantare care se leaga de centura de impamantare a pilonului. Cablul transporta catre ODU cei -48v dc si cinci semnale: - Tx telemetrie; - Semnal de referinţă pentru a sincroniza oscilatorul ODU Modulator / Demodulator ; - 311 MHz, semnal modulat de la interfaţa Radio ODU300 (transmisie); - RX telemetrie; - 126 MHz, semnale modulate de la ODU (receptive);  Antene pentru montarea directă o ODU sunt disponibile în diametre de la 0,3 m la 1,8 m, în funcţie de benziile de frecvenţă . Prinderile antenei sunt proiectate pentru standardul industrial pe marimea 115 mm. Un ODU poate fi, de asemenea, folosit cu antene standard, prin intermediul unui kit de montare şi de la distanţă , numit ghid de undă. Channel

Modulation

Capacity

Net Bandwidth

E1 Equivalent Capacity (TDM2TDM

7 MHz

4 QAM 16 QAM

10,88 Mbit/s 21,76 Mbit/s

9,478 Mbit/s 20,358 Mbit/s

4 E1 8 E1

64 QAM 4 QAM

32,64 Mbit/s 21,76 Mbit/s

31,238 Mbit/s 20,358 Mbit/s

13 E1 8 E1

14 MHz

21

28 MHz

56 MHz

16 QAM 64 QAM 4 QAM 16 QAM 32 QAM 64 QAM 128 QAM 256 QAM 16 QAM 128 QAM

43,52 Mbit/s 65,28 Mbit/s 43,52 Mbit/s 87,04 Mbit/s 111,36 Mbit/s 130,56 Mbit/s 156,80 Mbit/s 177,60 Mbit/s 166,40 Mbit/s 313,60 Mbit/s

42,118 Mbit/s 63,878 Mbit/s 42,118 Mbit/s 85,638 Mbit/s 109,958 Mbit/s 129,158 Mbit/s 155,398 Mbit/s 176,198 Mbit/s 164,998 Mbit/s 312,198 Mbit/s

18 E1 27 E1 18 E1 37 E1 48 E1 56 E1 68 E1 77 E1 72 E1 136 E1



1 +0; 1 +1 Hot-Standby (HS) (două tipuri de cuplare: 3 dB / 3 dB cuplare echilibrat sau 1,5 dB /6.0 dB cuplare dezechilibrată ); 1 +1 Hot-standby Diversitate Space (HSSD) (nu combiner); 1+1/2x(1+0) Frequency Diversity (FD) (homo-polar); 1+1/2x(1+0) Frequency Diversity (FD) (hetero-polar).



TDM Over Ethernet Packet Node – mapare de 32 E1 pe Ethernet (Figure 12.);

 

 

 

TDM and Ethernet Terminal Packet Transport - 32 E1 Access, 1 directie radio (Figure 13.);

22





TDM and Ethernet Add/Drop N1 Packet Node - Ethernet and 32 E1 Local  Access, 1 Back Link, 1Haul Link (Figure 14.);

TDM and Ethernet Terminal Packet Node-Ethernet and 32 E1 Local Access, 2 Back Links (Figure15.);

23





TDM and Ethernet Add/Drop Packet Node-Ethernet and 32 E1 Local Access, 2 Haul Links and 1 back Link (Figure 16.);

TDM and Ethernet Add/Drop NN Packet Node - Ethernet and 32 E1 Local  Access, 2 Haul Links and 2 back Links (Figure 17.)

MSS este independent de frecvenţă . Două tipuri de MSS sunt disponibile: - MSS-8; - MSS-4; MSS-8 este format din: - 1 subrack (MSS shelf); - 1 sau 2 Core E-Module (de lucru şi de rezervă); - 6 module de transport; - fan 1 unitate; MSS-4 este format din: - 1 subrack (MSS shelf); 24

-

1 sau 2 Core E-Module (de lucru şi de rezervă); până la 2 module de transport; fan 1 unitate;

Există două tipuri de module de transport: - modul de acces local la 32xE1; - modul radio ODU 300 ; Sistemul primeşte alimentare prin intermediul bateriei de la 2 conectori de putere montaţi pe structura subrack şi conectată direct la backplane. Fiecare placa primeşte alimentare de la bateriei prin backplane. Gama de tensiune de alimentare este de la -40.5 pâna la -57.6 Vdc. Fiecare placa, în care un convertor DC / DC este montat, este prevăzut cu siguranţe fuzibile şi diode pe toate liniile, în scopul de a fi pe deplin independentă de celelalte. Fiecare unitate Radio Modul ODU 300 ofera -48V catre unitatea ODU.

Bazat pe tehnologia de pachete cu 8 GbEth interfeţe seriale interne între Core- E şi periferice (cadre jumbo 9728 bytes permise). 4x10/100/1000 Eth interfeţe încorporate (RJ45). 1x1000-LX de bază sau Sx (SFP interferenţă optică ), disponibil cu un plug-in optic.

25

Un semnal electric este numit analogic când este propor ţional cu mărimea fizica pe care o reprezinta semnalul electric (exemplu: curentul generat de microfon este un semnal analogic, care este permanent proporţ ional cu presiunea acustica exercitată asupra membrane microfonului). Un semnal electric este digital daca este compus dintr-o succesiune de simboluri, fiecare symbol putând lua o valoare dintr-un num ăr finit de valori posibile (exemplu: un semnal telegrafic poate fi compus dintr-o succesiune de simboluri binare, care pot avea una din doua valori posibile: prezenţa sau absenţă de semnal).

26

Sistemele digitale de telecomunicaţii pot folosi multiplexarea cu diviziune in timp de tip MIC (modulaţia impulsurilor in cod) sau PCM (Pulse Code Modulation)

Pentru a transforma un semnal analogic in semnal digital, folosind MIC, este necesar sa se efectuam esantinarea semnalului analogic, cuantizarea si codarea esantioanelor de semnal. TRANSMI ŢATOR

E antionare Cuantizare Codare

27

28

Se prezintă un sistem ce permite gestiunea şi controlul contoarelor de lumină, apă, gaz cu ieşiri în impulsuri, pentru locaţii distribuite (apartamente sau case) utilizând tehnologia ZigBee. Controlul este realizat prin intermediul aplicaţiilor software implementate la slave -uri iar gestiunea este realizată prin transferul datelor înspre elementul de tip controller central (master) şi aplicaţia de la dispecerat. Slave-urile monitorizează impulsurile celor trei tipuri de contoare, aplicaţia având ca suport placa BIGPIC5, microcontroller-ul PIC18F8520 şi rutine software în MikroC şi expediază datele înregistrare pe parcursul unei zile prin intermediul interfeţei ZigBee, masterul memorează şi afişează înregistrările fiecărui slave respectiv le transmite spre PC-ul de la dispecerat prin interfaţa RS232 iar aplicaţia desktop a dispeceratului permite vizualizarea consumului fiecărei locaţii în timp în mod tabelar şi grafic. S-au utilizat produse hardware şi software ale firmei Microelektronika iar pentru dispecerat s-a utilizat Visual Basic. Rezultatele au fost următoarele: 







un program implementat pentru slave  ce

permite citirea la fiecare 20s (echivalent 6h) a datelor aferente celor 3 contoare de utilităţi şi vizualizarea con sumului pentru fiecare utilitate zilnic efectuandu-se 4 citiri zilnice, la orele 10,16,22 şi 4 fiind înscrişi maxim 1 zi x 4 citiri/zi x 3 utilităţi x 2 octeţi = 24 octeţi/slave (acces direct la porturi PIC18F8520); scriere în EEPROM iniţializare comunicaţie ZigBee şi transmisie date spre master  (transmisie 24 octeti la fiecare 80ms – echivalent 12h) un program implementat pentru master  ce permite interogarea fiecărui echipament ZigBee în intervalul orar 4  –  5 noaptea urmând ca transmisia datelor centralizate să se efectueze prin GPRS (variantă în lucru); în aplicaţie se recepţionează date de la o singură locaţie, acestea fiind transferate spre Dispecerat prin RS232; un program implementat pentru dispecerat  ce permite evidenţierea tabelară a măsurătorilor precum şi grafică pentru fiecare din utilităţile în discuţie ;

.................................. Contribuţiile autorului sunt:  



analiza stadiului în domeniu (circa 5 articole de limbă engleză din care 5 au fost citate); implementarea comenzilor AT aferente tehnologiei ZigBee (prima lucrare de acest gen din facultate); realizarea a 3 aplicaţii, 2 în MikroC pentru slave şi master respectiv a unei aplicaţii în Visual Basic 6.0, ce pot fi utilizate pentru lucrările de laborator la disciplina Sisteme cu  microcontrolere  aferentă celor 2 specializări din domeniul Electronică şi Telecomunicaţii, anul IV, sau la studiile de masterat;

Cercetările vor continua în cadrul studiilor de masterat fiind îndreptate spre:   



 





implementarea unei comunicaţii reale utilizând GPRS; achiziţionarea unor date reale de la contoare de apă, gaz cu interfeţe pentru impulsuri; realizarea unor sisteme prototip, simulate în Proteus şi Orcad, pentru slave şi calculatorul de proces, care să răspundă unui preţ cât mai mic; realizarea unei interfeţe în PHP conectată la o bază de date MySQL pentru accesul abonatului prin Internet, interfaţă cară să permită vizualizarea facturii pentru fiecare abonat; implementarea protocolului MBUS; contactarea reprezentanţilor celor 3 companii pentru impli carea într-un proiect în competiţiile naţionale pentru implementarea sistemului; publicarea a minim 2 articole, împreună cu absolventul Nedelcu Constantin, diseminând rezultatele notabile; brevetarea sistemului, împreună cu absolventul Nedelcu Constantin , în măsura posibilităţilor, după ce acesta va fi validat. 29

Cărţi, a rticole de specialitate , lucrări de licenţă/disertaţie  [A1] [A2] [A3] [A4] [A5] [A6]

 Adrian-Ioan PETRARIU,  „Studiul privind dezvoltarea sistemelor de localizare indoor a   produselor , pag. 37-39 ( http://www.eed.usv.ro/SistemeDistribuite ); David C. Ni.,Chou Hsin Chin, “Sensor Network for gas meter application ”, Third International Conference on Senzor Technology and Applications, 2009; Mohd  Yunus Nayan, Aryo Handoko Primicanta, Mohammad Awan, „ Hybrid Automatic  Meter  Reading System” , International Conference on Computer Technology and Development, 2009; Tony Richards and Phil Crewe, „The Development of Remote Wireless Meter Reading  System ”, Plextek Ltd .United Kindom, 2008; Miles S H Choi, „Overviews of CEM Automatic Meter Reading System for Large  Commercial and Industrial Customers” , Comphania de Electricidade de Macau  –  C.E.M. S.A., 2007; Nedelcu CONSTANTIN, Sistem de gestiune şi control pentru instalaţii şi utilităţi publice , Universitatea VALAHIA din Targoviste, lucrare de licenţă, 16 iulie 2010

BIGPIC5 si PIC18F8520 

[B1] [B2]

MikroElektronica, BIGPIC5 Manual  MicroChip, PIC18F8520 Datasheet , 2004

Tehnologia ZigBee 

http://lexus801.tripod.com/srtc/2.html

30