Telsiz algılayıcı düğüm tasarımı ve gerçeklenmesi
Design and implementation of a wireless sensor node
Yazar: ZİYA CİHAN TAYŞİ
Danışman: Y.DOÇ.DR. GÖKHAN YAVUZ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2006
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control

Özet:
Son y llarda telsiz ileti im ve mikro-elektromekanik sistem (MEMS) teknolojilerindeki h zlgeli meler, dü ük maliyetli, dü ük güç tüketimine sahip, çok i levli ve küçük boyutlu telsizalg lay c lardan olu an telsiz alg lay c a$lar n (wireless sensor networks) geli tirilmesineolanak sa$lam t r. Telsiz alg lay c a$lar ilk olarak askeri amaçl savunma uygulamalar ndakullan lm t r. Günümüzde ise telsiz alg lay c a$lar n kullan m alanlar aras nda do$al ya amalanlar n n izlenmesi, tar m ürünlerinin geli imlerinin izlenmesi, endüstriyel kontrol ve izlemesistemleri, ev otomasyon sistemleri, güvenlik uygulamalar ve tedarik zinciri uygulamalarbulunmaktad r.Telsiz alg lay c a$lar, çevreden bilgi toplayabilen, ald $ bilgiyi bir ba ka dü$üme veyamerkeze aktarabilen dü$ümlerden olu ur. Telsiz alg lay c dü$ümler, çevreden bilgi almaysa$layan çe itli say da ve türde alg lay c lar, alg lay c lardan al nan bilginin saklanmas içinikincil depolama birimi, dü$ümlerin birbirleriyle haberle mesini sa$layan telsiz haberle mebirimi, enerji ihtiyac n n kar lanmas n sa$layan besleme (güç) birimi ve tüm bu i lemleringerçekle tirilmesinden sorumlu olan i lemci biriminden olu maktad r.Bu tez çal mas n n temel amac , yukar da belirtilmi olan uygulamalarda kullan labilecekgenel amaçl telsiz bir alg lay c dü$ümün olu turulmas d r. *lk olarak bugüne kadarolu turulmu olan telsiz alg lay c a$lar ve bu a$lar n yap s nda kullan lm olan dü$ümlerincelenmi tir. Bu inceleme sonucunda geli tirilecek olan dü$üm üzerinde kullan lacak olanmikrodenetleyici birim, telsiz ileti im birimi, ikincil bellek birimi, güç yönetim birimi vealg lay c lar belirlenmi tir.Belirlenen birimlerin test edilmesi için gerekli olan donan m ve yaz l m altyap solu turulmu tur. Test ortam nda elde edilen bilgiler $ nda dü$ümün tasar m son halinialm t r. Geli tirilen dü$ümün boyutlar n n küçük olmas n sa$lamak için 6 katmana sahip birtasar m olu turulmu tur. Bu sayede dü$ümün boyutlar n n 25 mm x 25 mm x 10 mm olmassa$lanm t r. Geli tirilen dü$ümün veri aktar m h z 250 kbps, veri depolama kapasitesi 8Mbit'tir. Dü$üm üzerinde bas nç, k, s cakl k ve ivme de$erlerinin ölçülmesini sa$layanalg lay c lar bulunmaktad r. Geli tirilen dü$üm üzerinde en yüksek enerji tüketimine telsizileti im birimi sahiptir. Kullan lan telsiz ileti im biriminin ç k gücünün azalt lmas ile enerjitüketimi azalt labilir. Dü$ümün enerji tüketimi pasif konumda 10.5 6A, veri alma durumunda33.9 mA'dir. Veri aktar m durumunda ise güç tüketimi en az 13.4 mA, en fazla 21.5 mA'dir.Anahtar kelimeler: Telsiz Alg lay c A$lar, Telsiz Alg lay c , Alg lay c A$lar, Gömülüsistemlerix

Abstract:
Recent advances in micro-electro-mechanical systems (MEMS) technology, wirelesscommunications, and digital electronics have enabled the development of low-cost, low-power, multifunctional sensor nodes that are small in size and communicate untethered inshort distances. Like many other technologies first examples of wireless sensor network werebuilt and used for military applications. Nowadays wireless sensor networks are being used inhabitat monitoring, intelligent agriculture, industrial monitoring and control, homeautomation, security applications and asset tracking and supply chain mangementapplications.Wireless sensor networks consist of nodes which are capable of collecting data from itsenvoriment and deliver that data to another node or central node. Wireless sensor nodesconsist of a sensor module to gather information from the envoriment, a secondary storagemodule to store data that is collected from the sensors, a commucation module tocommunicate with the other nodes, a power management module and a microcontroller tomanage all operations.The aim of this project is to design and implement a general purpose and fully configurablewireless sensor node that can be used in applications metioned above. Firstly, we haveanalyzed several wireless sensor networks that are used in different researches and sensornodes that are used in these networks. As a result, we have constructed the hardwarearchitecture of our node and chosen components that will be used.We have developed several hardware and software to test functionality and interoperability ofthese components. We have developed a PCB design that has 6 layers, in order to minimizephysical dimensions of the node. Dimensions of our wireless sensor node is 25 mm x 25 mmx 10 mm. Power consumption of the node is depends on wireless communication module.Power consumption of the wireless communication module can be reduced by decreasingoutput power of the module. Power consumption of our node is 10.5 3A for idle mode and22.6 mA for receive mode. In transmit mode, the power consumption is 13.4mA at least and21.5 at most.Keywords: Wireless Sensor Networks, Sensor Node, Wireless Sensor, Embedded Systems.x