18249

۱۸۲۴۹

تآمين توان مصرفي گره هاي حس گر بي سيم در اينترنت اشيا با استفاده از فن آوري ارسال بي سيم توان

كارشناسي ‌ارشد

الكترونيك ديجيتال

آذر ماه ۱۳۹۶

دكتر كريم محمدي

برق

در سال¬هاي اخير، اينترنت اشيا به يكي از موضوعات و مباحث داغ عرصه¬ي فن¬آوري بدل شده است. اين نام اگرچه قدمت كمي ندارد، اما در چند سال گذشته بيش از هر زمان ديگري به آن پرداخته شده و در مركز توجهات قرار گرفته است. ماهيت نظارتي اين فن¬آوري و نياز به ادراك بي¬واسطه¬ي محيط توسط آن، نشان¬گر ضرورت وجود حس¬گرهايي هوش¬مند، جهت تحقق و عملياتي¬ كردن اين تكنولوژي است. از رايج¬ترين نمونه¬ي اين حس¬گرها، مي¬توان گره¬هاي حس¬گر بي¬سيم را نام برد كه به مجموعه¬ي آن¬ها شبكه¬ي حس¬گر بي¬سيم گفته مي¬شود. اين گره¬ها مي¬توانند قابليت حس¬گري، پردازش و تبادل داده را داشته باشند. توان پردازشي گره، تعداد كميت¬هاي قابل سنجش توسط بخش حس¬گر، برد و نرخ تبادل داده، همگي از جمله مواردي هستند كه ميزان توان الكتريكي در دسترس، مي¬تواند عامل محدود¬كننده¬اي براي آن¬ها باشد. به همين خاطر، پژوهش پيش رو با هدف از ميان برداشتن اين مانع، در راستاي فراهم¬سازي بستر لازم براي توسعه¬ي قابليت¬ها و امكانات گره¬ي نام¬برده انجام شده است. در واقع برآنيم تا به نحوي گره¬هاي حس¬گر را از تعويض باتري بي¬نياز كرده و در مقابل، امكان شارژ بي¬سيم و از راه دور را براي آن¬ها فراهم نماييم. مبناي راهكار ارائه شده، بهره¬گيري از فن¬آوري ارسال بي¬سيم توان است. در اين فن¬آوري كه از امواج الكترومغناطيس جهت توان¬دهي استفاده مي¬شود، از روشي به نام وارون¬سازي زماني استفاده مي¬كنيم تا بازدهي انتقال توان را بهبود داده و از اتلاف انتشار موج بكاهيم؛ زيرا تضعيف توان امواج الكترومغناطيس در محيط واسط، بسيار قابل توجه بوده و انتشار موج به شيوه¬ي معمول و به صورت سيگنال¬هاي پيوسته، توان قابل قبولي را به مقصد نمي¬رساند و منجر به ناكارآمدي راهكار ارسال بي¬سيم توان مي¬گردد. به اين ترتيب، با توجه به انواع پارامترهاي دخيل در روند توان¬دهي و در نظر گرفتن شرايط و حالات مختلف، فرآيند شارژ¬دهي به گره¬ي حس¬گر و جذب انرژي توسط آن، با بهره¬گيري از نرم¬افزار متلب شبيه¬سازي شده و در انتها، نتايج حاصل از اين شبيه¬سازي¬ مورد بررسي قرار گرفته است. تحليل نتايج به¬دست آمده، نشان مي-دهد كه شيوه¬ي ارائه شده در اين پژوهش، به طور كلي روش كارآمدي است و در راستاي حركت به سوي رفع محدوديت توان گره¬هاي حس¬گر، راهكار اميدبخشي به¬حساب مي¬آيد.

1396/10/11

1/1/2018 12:00:00 AM

In recent years, IOT has become one of the hot discussions in technology. It has been the center of many discussions in the past few years though the topic was suggested long before that. Surveillance essence of this technology and the immediate need to perceive surroundings, demonstrates the necessity of intelligent sensors to achieve its operationality and feasibility. Wireless sensor nodes are one of the most common sensors which the set of them form a wireless sensor network. These nodes have the ability of sensing, processing and data exchange. The amount of available power could limit the processing speed, number of parameters that could be sensed and data exchange rate. Hence, the upcoming research tries to remove the obstacles regarding this issue and lay the groundwork to develop its capability and facilities. In fact, the main focus is on charging the sensor nodes with wireless technology so that no battery replacement would be needed. The basis of this approach is wireless power transmission technology. By using electromagnetic waves in this technology for power transmission, we use an approach called time reversal, to improve power transmission efficiency and decrease the power dissipation of wave propagation, because the power attenuation of magnetic waves in the intermediate environment is notable and conventional method of wave transmission with continuous signals would not deliver sufficient amount of power and makes the wireless power transmission technique inefficient for this application. With respect to different parameters involved in power transmission process and considering different scenarios, the process of charging the sensor nodes have been simulated with MATLAB and at the end, the results have been discussed. Analysis of obtained results, suggest that the devised approach proves to be an efficient one and is a promising way to resolve the power limitation of sensor nodes.