Trabalho Aplica

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SISTEMA WIRELESS PARA MONITORAMENTO REMOTO.
Artur Kruse Marcos Heck Flávio Arthur Túlio Müller
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O sistema de telemetria é um conjunto de
dispositivos que utilizam comunicação remota sem
fio para automação de processos industriais que
necessitam de monitoramento e/ou controle à
distância em alternativa ou substituição ao uso
de cabeamento.
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Utilizando a tecnologia de Espalhamento Espectral
por Saltos em Freqüência (Frequency Hopping
Spread Spectrum) na faixa livre de freqüência de
902 - 928 MHz, o sistema não requer a obtenção de
qualquer licença de operação.
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• Variáveis de processo passíveis de controle e
  monitoração

• Nível
• Vazão
• Pressão
• Temperatura
• Tensão
• Corrente
• Potência
• Analíticos (pH, Redox, Condutividade)
• Sistemas de Telemetria

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TECNOLOGIA SPREAD SPECTRUM
A freqüência em que o sinal é transmitido é
alterada diversas vezes por segundo seguindo uma
seqüência pseudo-aleatória, possibilitando deste
modo que as informações sejam enviadas sem sofrer
congestionamentos ou interferências entre os
rádios. Somente os transceptores que compõem a
mesma rede operam em sincronia, sem interferir em
outros sistemas de rádio existentes no mesmo
ambiente.
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TECNOLOGIA SPREAD SPECTRUM
Esta técnica de transmissão apresenta elevada
imunidade contra interferências nos mais diversos
tipos de aplicações industriais e nas mais
adversas situações, permitindo que a informação
seja transmitida e recebida com precisão,
segurança e confiabilidade.
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TECNOLOGIA SPREAD SPECTRUM
SPREADSPECTRUM

• Frequency Hopping Spread Spectrum ou espalhamento
  Espectral por Saltos em Freqüência
• Faixa livre de 902-928 MHz
• Sem necessidade de obtenção de licença
• Imunidade contra interferências
• Coexistência de outros rádios no mesmo ambiente
• Segurança baixa densidade de potência

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PRINCÍPIO DA TECNOLOGIA FHSS

• Utilização de faixas estreitas de freqüência
• Envio de pacotes de informação em diferentes
  freqüências dentro da faixa de 902-928 MHz
  seguindo uma seqüência pseudo-aleatória
• Transmissor e receptor operam em sincronia
• A potência RF é concentrada em um canal de
  freqüência e em único momento

Freqüência fixa
Freqüência pseudo-aleatória
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INTERFERÊNCIAS NÃO SÃO PROBLEMAS

• Interferências não afetam a comunicação de
  sistemas de rádio que utilizam a tecnologia FHSS
• Se durante a transmissão de 1 pacote houver uma
  interferência na mesma freqüência, após o salto a
  mesma informação é enviada numa outra faixa
  (salto)

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BENEFÍCIOS

• Operação no mesmo ambiente de outros rádios
• Ideal para aplicações industriais onde
  interferências estão presentes
• Segurança e confiabilidade

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CARACTERÍSTICAS

• Tecnologia Espalhamento espectral por saltos em
  freqüência (FHSS)
• Faixa de freqüência 902-928 MHz
• Potência até 1W
• Alcance até 32 km (linha de visada)
• Número de canais até 32
• Entradas Analógica de 4-20 mAON/OFFSerial
  (RS-485)
• Expansível através da inclusão de módulos de
  E/S
• Montagem em trilho DIN, fundo de painel
• Comunicação bidirecional
• Sistema de endereçamento

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CONFIGURAÇÃO PONTO-PONTO

• Transmissão individual
• 1 transmissor e 1 receptor formam 1 rede

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CONFIGURAÇÃO PONTO-PONTO
Até 32 redes podem estar presentes no mesmo
ambiente
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CONFIGURAÇÃO PONTO-MULTIPONTO

• Transmissão coletiva
• Diversos transmissores e 1 receptor formam 1 rede

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CONFIGURAÇÃO PONTO-MULTIPONTO
Até 32 redes podem estar presentes no mesmo
ambiente
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COMUNICAÇÃO UNIDIRECIONAL
Módulo RF Módulo de Saída
Módulo RF Módulo de Entrada
4-20 mA
4-20 mA
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COMUNICAÇÃO BIDIRECIONAL
Sentido das informações
- Alarme de nível alto (ON/OFF) - Alarme de nível
baixo (ON/OFF)
- Liga bomba (ON/OFF) - Desliga bomba (ON/OFF)
Status da bomba
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ANTENAS
A antena é um componente essencial para o sistema
de telemetria uma vez que é através dela que as
informações são transmitidas e recebidas. Dois
tipos diferentes de antenas podem ser utilizados
em um sistema de telemetria
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ANTENAS
Antena Omni (colinear ou não direcional) é uma
antena multidirecional que possui área de
abrangência de 360º, isto é, transmite e/ou
recebe informações para/de todos os lados. Possui
baixa capacidade de transmissão a longas
distâncias uma vez que a área irradiada é
espalhada em todas as direções. É utilizada
principalmente quando o rádio for somente um
receptor de diversos transmissores (configuração
Ponto Multiponto).
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ANTENAS
Antena Yagi (ou direcional) trata-se de uma
antena que concentra o sinal em uma única
direção, sem espalhá-lo, permitindo a transmissão
a longas distâncias. É utilizado para grandes
distâncias ou quando não se deseja que o sinal
irradiado tenha uma área de cobertura elevada e
que possa interferir em outros sistemas.
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Exemplo de Aplicação
Considerando uma distância de 32 km e a maior
freqüência (pior caso) 928 MHz, calculamos a
perda no espaço livre Ao 122dB Potência de
transmissão 1W 1000mW 30dBm Sensibilidade do
receptor -100dBm Ganho antena TX (Yagi)
16dB Ganho antena RX (Yagi) 16dB
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Exemplo de Aplicação
Desconsiderada perdas na linha de transmissão
(conectores e cabo coaxial) PRX PTX GTX
GRX Ao PRX 30dBm 16dB 16 dB
122dB Potência entregue no receptor
-60dBm -60dBm -100dBm, Ok
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Exemplo de Aplicação
Considerando um sistema multiponto, com uma
antena vertical Omni direcional na central de
controle e antenas Yagi nos pontos monitorados,
calculamos a máxima distância permitida pela
sensibilidade calculada para o receptor,
-60dBm. Ganho antena TX (Omni) 3dB Ganho antena
RX (Yagi) 16dB Ao PTX GTX GRX PRX Ao
30dBm 3dB 16dB (-60dBm) Ao 109dB R
7,25 km
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Local de Instalação
É de grande importância que o local planejado
para a instalação do sistema de telemetria
possibilite a visada direta entre as antenas dos
transceptores, principalmente quando a distância
envolvida na transmissão dos sinais for elevada.
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Local de Instalação
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CASOSTELEMETRIA RÁDIO SÉRIE 500

• Função monitoramento remoto do nível de água de
  reservatório de distribuição
• Instrumentação
• Medidor de nível hidrostático
• Transceptor de rádio
• Sinal transmitido 4-20 mA

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CASOSTELEMETRIA RÁDIO SÉRIE 500

• Distância envolvida 2,5 km
• Local Manaus - AM