Anten ve Güç Kaynağı İlişkisi

Bir IoT cihazının güç kaynağı ve anteni ilk bakışta göründüğünden çok daha yakın bir ilişki içindedir. Düşük sinyal gücünde, kablosuz haberleşme ağı tarafından modeme iletim /aktarım gücünü artırması komutu verilir. Bu durum da güç ihtiyacında bir artışa neden olur.

Özellikle 2G mobil radyo standardını kullanırken, sinyal formlarına tam uyum, yani sinyal darbesinin kenarlarının diklik miktarı önemli bir rol oynar. Sinyal aktarım gücünün artmasıyla birlikte, yüksek genlik nedeniyle standartlara uygun sinyalin üretilmesi zorlaşır, yani güç kaynağı daha fazla yüklenir. Bu nedenle kaynak, yüksek ve düşük akımlar arasında çok hızlı bir şekilde geçiş yapabilmek durumunda kalır. 

Bu gereksinimi karşılayan bir gerilim düzenleyicisi /regülatörü tasarlamak ise beraberinden bazı zorluklar doğurur. Örneğin, donanım tasarımında uygun olmayan seçim neticesinde, yükte meydana gelen bir değişme sırasında regülatör osilasyon yapmaya başlayabilir, yani çıkış voltajı sabit değildir ve yukarı ve aşağı dalgalanma gösterebilir. Bu durumda, modemin izin verilen minimum besleme voltajının altına düşebilir ve daha sonra modemi başlangıç durumuna getirecek olan sıfırlama devresi devreye girer. Ayrıca çıkış sinyalindeki titreşimler ortamdaki diğer aygıtları etkileyebilecek aksaklıklar üretebilir ve yayabilir.

 Antenler Gelecekte IoT teknolojisine  Daha Fazla Entegre Olacaktır. 

Nitelikli IoT cihazları söz konusu olduğunda modem yalnızca iletişim amaçlıdır ve esas uygulamayı çalıştıran ana kontrolör tarafından kontrol edilir. İkisi genellikle, örneğin gerilim çökmesinde olduğu gibi, modem sıfırlandığında belirsiz durumlara yol açabilecek olan farklı minimum gerilim eşiklerine sahiptir, ancak ana kontrol cihazı normal şekilde çalışmaya devam eder.

Yine , bir IoT cihazı beslemek için kullanılacak gerilim dönüştürücü, enerji kaynağının türüne uyarlanmalıdır. Cihaza örneğin bir motorlu taşıtın elektrik sistemi aracılığıyla güç verilmesi gerekiyorsa, örneğin, marş sırasında ortaya çıkan yüksek gerilimlerin neticesinde olduğu gibi ortaya çıkan istenmeyen tepki ve hasarlardan kaçınmak üzere uygun koruyucu devreler sağlanmalıdır. 

Pil Kullanımındaki Tuzaklar 

Gerilim düzenleyicilerinin kullanımına oldukça elverişli bir alternatif, şarj edilebilir bataryaların kullanımıdır. Bunlar aynı zamanda çok düşük iç dirençleri nedeniyle yüksek akımlar verebilirken salınımlı çıkış voltajı ve bunun neticesinde ortaya çıkan istenmeyen cihaz sıfırlamaları gibi problemler riski oluşmaz. 

Ama burada ayrıca tuzaklar da yok değil . Çok küçük kesitli ve / veya uzun metrajlı kablolar kullanılıyorsa, doğal olarak kablo direnci artar. Bağlantı fişinin kusurlu seçimi sonucunda oluşan ve yüksek temas direnciyle birlikte akım tepe noktalarında ortaya çıkan yüksek gerilim düşümü, modem güç kaynağı için minimum eşiğin altında kalınması sağlayarak burada da sıfırlama devresinin modemi başlangıç ​​durumuna getirmesine neden olunabilir. Bu sorun, batarya boşaldığında, çıkış gerilimi boşalma sırasında sürekli olarak düştüğü için daha da ciddi hale gelir. Örneğin LiSOCl2 primer bataryalarda ise çıkış gerilimi batarya boşalana kadar neredeyse sabittir. Modern lityum bazlı piller, yüksek enerji yoğunlukları temelinde küçük boyutlu ve yüksek kapasiteli olmalarıyla dikkat çekseler de , bir IoT cihazını süresiz olarak çalıştıramazlar.

IoT Cihazının Çok Basitleştirilmiş Bir Gösterimi. Görüldüğü Gibi D.C Batarya Besleme Kaynağı Olarak İlk Tercihtir. 

Kendi Başına Çalışmada Karmaşıklığın Artışı 

Kendi kendine yeten çalışmayı güvence altına almak için bataryalar güneş paneli ile birleştirilebilir. Ancak bu senaryoda, sistemsel karmaşıklık artacaktır. Parazitik dirençler konusuna ek olarak, bataryayü sık sık şarj ve deşarj döngüleriyle aşırı yüklemeyen ve harici olarak sağlanan enerjiyi en iyi şekilde kullanan bir şarj kontrol cihazı tasarlamak da gereklidir.

Örneğin, şarj kontrol cihazı, bataryayü şarj sonu gerilimine kadar şarj ederek sonra şarj devresini açmak yerine , şarj sonu gerilimin biraz altındaki bir gerilimde sürekli tutacak şekilde boyutlandırılabilir. Bu, kapasiteyi azaltsa da, bataryanın ömrü uzar. Yük düzenleyici/regülatörü tasarımında da , gerilim düzenleyici tasarımında ortaya çıkan benzer problemler söz konusudur. 

Daimi Besleme ve Beraberinde Getirdiği Seçenekler

Bir güneş paneline alternatif olarak, şarj edilebilir piller, bir dizi başka uygulama imkanı da sunan daimi bir kaynakla birleştirilebilir. Örneğin, daimi besleme tarafında enerji kesilirse , batarya sayesinde bir alarm mesajı verilebilir ve / veya cihaz arıza süresi boyunca çalışmaya devam eder. Bu senaryoda - bir güneş panelinin durumunun aksine - herhangi bir zamanda ne kadar enerjinizin olduğunu bilebilir , şarj ve deşarj döngüsünü azaltmak ve bu böylece bataryanın korumasını sağlamak amacıyla farklı stratejilere başvurabilirsiniz. 

Örneğin, yalnızca harici besleme kesildiğinde bataryaya geçiş sağlayan bir devre tasarlanabilir. Bu amaçla, bu görevi yerine getirmek için genellikle az sayıda ek bileşen kontrolör ve güç yönetimi entegre devrelerinin kullanılması gerekir. Burada zorluk, besleme enerjisindeki kesintiyi meydana geldikten hemen sonra tespit etmek ve gerilim modemin güç kaynağına ait minimum gerilim eşik değerinin altına düşmeden ve cihaz kendini resetlemeden önce bataryaye zamanında geçiş yapmakta yatar. 

Bu senaryoda besleme devresinin bir başka önemli görevi, her kullanımdan sonra bataryanın tamamıyla şarj edilmesini sağlamak ve böylece harici beslemenin bir sonraki kesintisinde bataryada maksimum kapasitenin hazır olmasını sağlamaktır. Ek olarak, kullanılan batarya teknolojisine bağlı olarak kendiliğinden boşalmaya karşı gereken önlemler alınmış olmalıdır. Ancak, ayda yaklaşık% 1 oranında kendiliğinden deşarj olmaları nedeniyle modern lityum tabanlı piller kullanıldığından bu durum şu halde önemsenmemektedir. 

Elbette, bu durumda da , gerilim ve yük düzenleyici cihazların tasarımı (örneğin, osilasyonlu bir çıkış voltajı) ve batarya bağlantısıyla ilgili olarak (örneğin, parazitik dirençler) daha önce tarifi yapılan sorunlara dikkat edilmelidir.Daha önce de belirtmiştik, güç kaynağının tasarımı karmaşık, geniş bir konudur. 

Uygun Bir Anten Seçimi

Uygun bir antenin seçimi ve bunun en uygun şekilde konumlandırılması da belirli ölçüde bir zorluk teşkil eder. Sonuçta bir anten bir metal parçasından çok daha fazlasıdır. Modem tarafından algılanan sinyal gücünden büyük ölçüde sorumludur, bu da başlangıçta açıklandığı gibi gerekli iletim gücünü belirler. Aynı mantıkla, anten tipinin değiştirilmesi veya montaj durumunun optimize edilmesiyle yapılan iyileştirmeler , güç kaynağındaki sorunları telafi edebilir veya gizleyebilir.

bir IoT cihazının kullanımında örneğin, şebeke operatörünün kapsama alanının kıyısında veya modemin yeniden başlatılması nedeniyle batarya tümüyle bitmek üzere olması gibi olağandışı durumlarda istenmeyen cihaz davranışları oluşursa, durumu telafi etmek noktasında iki temel yaklaşım sergilenebilir; 

Bir yandan, bu makalenin ilk bölümünde açıklanan bilgiler dikkate alınarak enerji beslemesi optimize edilebilir. Bununla birlikte, sorunlar projelendirmenin daha ileri safhalarında (gecikerek) tespit edilirse veya daha çok sayıda cihaz zaten kullanımda ise, böyle bir optimizasyonun yapılması o kadar kolay olmayabilir. Bu durumda, çözüm yolu olarak ikinci yaklaşım "antenin iyileştirilmesi" dir.

Öyleyse anten seçimi için kriterler ne olmalı? İlk olarak en belirgin şey, antenin modem tarafından desteklenen tam frekans aralığını kapsaması ve empedansının modeminkine uyması gerektiğidir. Mobil şebeke modemlerinde , örneğin, 50 ohm empedanslı antenler gereklidir.

Uygun Anten Karakteristiğini Belirleme

Bir sonraki nokta, montaj konumu ve bu konum ile ilgili olan uygun bir dalga/radyasyon karakteristiğinin seçimi ile ilgilidir. Anten dışarıda ise, radyasyon özelliklerine ait seçim oldukça önemlidir, ancak binaların içinde çok yönlü bir anten kullanmanız önerilir. Çok yönlü bir antenin kullanılması her iki durumda da avantajlıdır, çünkü bu, çevrede mümkün olduğu kadar çok sayıda baz istasyonun sinyallerinin alınmasını sağlar. Genel olarak, açık havadaki sinyal kalitesi binalardakinden önemli ölçüde daha iyidir. Bu nedenle, mümkünse antenin bina dışına yerleştirilmesi tavsiye edilir. Gerekli anten kablosunu seçerken dikkat edilmesi gerekenler bu makalenin sonunda ele alınmıştır.

Çubuk antenler veya dipoller kullanırken, kutuplaşmalarına ayrıca dikkat etmek önemlidir. Mobil şebekede (2G / 3G) kullanılan baz istasyonları dikey polarizasyon ile iletilir, yani antenden yayılan elektrik alanı toprak yüzeyine diktir. Öte yandan, hem dikey hem de yatay polarizasyon ile sinyal alabilirler. 

Bir anten IoT cihazına kalıcı olarak monte edilmişse, cihazın son montaj pozisyonundaki yöneliminin, alınacak sinyalin polarizasyonuyla eşleşmesine dikkat edilmelidir. Örneğin, dikey polarizasyona sahip bir anten, yer yüzeyine 90 ° açıyla döndürülürse, alım performansı önemli ölçüde bozulur. Bu sorunun bir çözümü, tipik olarak dikey ve yatay polarizasyonla aynı anda çalışan dom veya yonga antenlerinin kullanılmasıdır.

Daha küçük cihazlara yönelik eğilim durdurulamaz gibi görünse de, antenin boyutu önemli bir rol oynar. Bu nedenle, alım performansı genellikle artan fiziksel boyutlarla birlikte önemli ölçüde iyileşir.

Doğru konumlandırma

Konumlandırmaya da özel dikkat gösterilmelidir. Kurulum yerini seçerken, diğer şeylerin yanı sıra, antenin işlem sırasında suya maruz kalmamasını veya çamur gibi diğer ortamlarla kaplanmamasını ve mümkün olduğu kadar yüksekte ve bozucu etkide bulunan nesnelerle irtibatının bulunmamasını sağlamak önemlidir. Bu, özellikle büyük önem taşıyan atık su ve çevre mühendisliği uygulamalarında önemlidir.

Ek olarak, üreticinin kurulum talimatlarına titizlikle uymak önemlidir. Örneğin, bazı anten tipleri (örneğin tek kutuplu antenler) topraklanmış bir metal plaka üzerine kurulum gerektirirken, diğerleri kendi başına dik pozisyonda durabilen özelliktedir. 

Anten ve Modem Arasındaki Bağlantı Kablosunun Önemi

Modem ve anten arasında uygun bir bağlantı kablosunun seçimi antenin seçimi ve yerleştirilmesi kadar önemlidir. Temel kural şudur: kablo ne kadar kısa ve kesit ne kadar büyükse, zayıflaması ve dolayısıyla kablonun sistemin alım gücü üzerindeki etkisi o kadar düşük olur. Popüler RG174 kablosu bu nedenle küçük kesiti nedeniyle yalnızca kısa mesafeler için uygundur.

Bu ilişkinin farkında olmak önemlidir, çünkü aksi takdirde, örneğin bir uygulama sırasında anteni mümkün olduğu kadar yükseğe yerleştirmek için kabloyu şafttan çıkarmak gibi iyi niyetli bir yaklaşım, eğer kablo kaybı nedeniyle modeme ulaşan sinyal kullanılamaz bir şiddette ise ters tepecektir. Kablo uzunluğu yapısal nedenlerden dolayı kısaltılamazsa, aynı kesitteki zayıflaması standart kablolarınkinden önemli ölçüde düşük olan "düşük kayıplı kablolar"ın kullanımı yine de önemli ölçüde iyileştirme sağlayacaktır