Düşük güç tüketimli kablosuz algılayıcı düğümü tasarımı
Design of wireless sensor node with low power consumption
Yazar: VOLKAN AYDIN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. FİKRET ARI
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Günümüzde giderek yaygınlaşan kablosuz algılayıcı ağları, genellikle pil gibi sınırlı enerjiye sahip kaynaklarla çalıştırılan kablosuz algılayıcı düğümlerinden oluşmaktadır. Bu çalışmada, düşük güç tüketimli bir kablosuz algılayıcı düğümünün tasarımı amaçlanmıştır. Bu bağlamda, lastik basınç algılayıcısına sahip düğümlerden oluşan bir sistem tasarlanmıştır. Sistem için devre tasarımları yapılmış ve çeşitli yazılım algoritmaları hazırlanmıştır. Lastik birimi olarak adlandırılan düğümler, algılayıcıdan okunan basınç ve sıcaklık bilgileri ile kendi pil seviyesi bilgisini, merkez birim olarak adlandırılan görüntüleme birimine RF (Radio Frequency) iletişim kullanarak aktarmaktadırlar. RF haberleşme ortamına erişim tekniklerini değerlendirebilmek üzere Zaman Bölmeli Çoklu Erişim (TDMA), Taşıyıcı Algılamalı Çoklu Erişim (CSMA) ve sadece tek yönlü iletişimin sağlandığı farklı yazılım algoritmaları oluşturulmuştur. Donanım üzerinde uygulanan farklı yazılımlar neticesinde, bir kablosuz algılayıcı düğümünün ortalama akım tüketimi değerleri detaylı olarak hesaplanmıştır. Ayrıca tek yönlü iletişimin kullanıldığı yöntemde işlem birimini, yazılımın gecikme komutlarında düşük güç modu yerine aktif modda tutmak, ilaveten işlem biriminin çalışma frekansını, RF birimin kablosuz haberleşme veri hızını ve modülasyonunu değiştirmek suretiyle elde edilen sonuçlar incelenmiştir. Düğümde ölçülen en yüksek ortalama akım tüketimi değeri sadece tek yönlü iletişimin kullanıldığı, en düşük ortalama akım tüketimi değeri ise TDMA tekniğinin kullanıldığı yöntemle gerçekleşmiştir.

Abstract:
Wireless sensor networks which are getting widespread recently consist of wireless sensor nodes generally powered with a source such as a battery with limited energy. In this study, design of a wireless sensor node with low power consumption is aimed. For this purpose, a system that consists of nodes with tire pressure sensor is designed. For system, circuit designs are done and several software algorithms are arranged. Nodes named as tire unit transmit pressure and temperature data measured from sensor and battery level data of their own to display unit named as center unit by using RF communication. To be able to evaluate access techniques to RF communication medium, different software algorithms that use Time Division Multiple Access, Carrier Sense Multiple Access and only one way communication are generated. On the result of different software codes implemented on the hardware, average current consumption values of a wireless sensor node are calculated in detail. Also, in the method that one way communication is used, results obtained by holding process unit in active mode instead of low power mode in delay commands of the software, by changing operating frequency of process unit, wireless communication data rate and modulation of RF unit are analyzed. The highest measured average current consumption value in the node is occurred with the method that only one way communication is used and the lowest one is occurred with the method that TDMA technique is used.