Sıcaklık ve nem transmitterinde düşük çözünürlüklü analog sinyal üzerinden yüksek çözünürlüklü sayısal veri aktarım sistemi tasarımı
High resolution digital data transmission system design over low resolution analog signal in temperature and humidity transmitters
Yazar: BAYRAM KARAKAYA
Danışman: DOÇ. DR. SÜLEYMAN SUNGUR TEZCAN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Analog çeviriciler = Analog converters

Özet:
Otomasyon sistemlerinde veri toplamak için analog ya da dijital sinyaller kullanılmaktadır. Analog sinyaller çoğunlukla 0-10V ya da 4-20mA aralığında iletilir. Kablo ile veri aktarımı esnasında, uzun metrajlı kablolarda sinyallerin zayıflaması ya da sinyalin çevresel gürültülerden etkilenmesi sinyal kalitesini bozmakta ve veri kayıplarına neden olmaktadır. Bu kayıplar kimi zaman kabul edilebilir seviyelerin dışına da çıkmaktadır. Ayrıca analog sinyaller ile hassas ölçüm yapılmak istenildiğinde hassas kalibrasyon gerektirmektedir. Bu çalışmada, kablo üzerinden analog sinyal ile veri aktarımı kullanılırken, çözünürlüğü çok daha yüksek ve kesin bir veri iletimi yönteminin tasarımı amaçlanmıştır. Dijital veri aktarımının temel prensiplerini içerecek şekilde analog sinyaller yeniden düzenlenmiştir. Analog çevirici olarak, standart bir üretim olan Sıcaklık ve Nem Transmitteri seçilmiştir. Bu ürünün mikroişlemci kodları değiştirilerek, 0-100°C'ye karşılık gelen 0-10V analog çıkışı üzerinde dijital kodlar oluşturulmuştur. Çalışmanın sonucunda, sıcaklık bilgisi 10 bit çözünürlükte analog olarak sürekli iletilirken belirlenen aralıklarda 16 bit çözünürlükte dijital olarak kodlanmıştır. Bu sayede veri, hem analog hem de dijital olarak iletilebilmiştir. Zamanla bozulan analog sinyalin kalibrasyon ayarlarını, dijital kodlama ile otomatik ve periyodik olarak yeniden yapmak mümkündür. Dijital kodlama gelişime açıktır. İstenildiği takdirde 24 bit ya da 32 bit gibi çok daha yüksek çözünürlükte veri aktarmak mümkündür. Mevcut diğer veri iletim yöntemleri ile kıyaslandığında standart olarak üretilen ekonomik bir çevirici ile daha yüksek çözünürlükte veri iletilmiştir.

Abstract:
Analog or digital signals are used to collect data in automation systems. Analog signals are mostly transmitted in the range of 0-10V or 4-20mA. During data transfer by cable, the weakening of signals in long-length cables or the signal being affected by environmental noise deteriorates the signal quality and causes data loss. These losses sometimes go beyond acceptable levels. In addition, precision calibration is required when precise measurement with analog signals is desired. In this study, it is aimed to design a data transmission method with a much higher resolution and precise while using analog signal data transmission over the cable. Analog signals have been re-formed to include the basic principles of digital data transmission. A standard production Temperature and Humidity Transmitter was chosen as the analog converter. By changing the microprocessor codes of this product, digital codes were created on the 0-10V analog output corresponding to 0-100°C. As a result of the study, the temperature information was transmitted continuously in analog at 10-bit resolution and digitally coded in 16-bit resolution at specified intervals. In this way, data could be transmitted both analog and digital. It is possible to automatically and periodically re-calibrate the calibration settings of the analog signal, which deteriorates over time, with digital coding. Digital coding is open to development. If desired, it is possible to transfer data in much higher resolutions such as 24 bits or 32 bits. Compared to other existing data transmission methods, higher resolution data was transmitted with an economical converter produced as standard.