KABLOSUZ PROB YARDIMIYLA GEOPHONE SİSTEMİ TASARIMI

1. KABLOSUZ PROB YARDIMIYLA GEOPHONE
SİSTEMİ TASARIMI
0821008020 Mustafa Türker Gültepe

2. Sunum İçeriği
1. Problemin Tanımı ve Projenin Amacı
2. Projede Yararlanılan Sistemler ve Yöntemler
i) ZigBee Teknolojisi
ii) Data Logger
iii) Geophone
3. Sonuç ve Gelecek Çalışmalar
mturkergultepe 2

3. Problemin Tanımı ve Projenin Amacı
Kablosuz Medyanın Gerekliliği
mturkergultepe 3

4. Problemin Tanımı ve Projenin Amacı
Kablosuz Medyanın Gerekliliği
Kablolu sistemler;
o Fiziksel açıdan yer kaplar,
o Maliyeti yüksektir,
o Elektromanyetik ve elektrostatik etkileşime açıktır,
o Görüntü kirliliği yaratır.
Kablosuz sistemler;
o Fiziksel olarak yer kaplamazlar,
o Mobilite sağlarlar,
o Sadece cihaz maliyetleri vardır.
mturkergultepe 4

5. Problemin Tanımı ve Projenin Amacı
Problem?
Öncelikli olarak sismik araştırmalarda kullanılan Geophone ekipmanınında
kablolar fazlaca öneme sahiptir.
Bu kablolar;
o Ekiplere çok fazla zaman kaybettirir,
o Bir yerden başka bir yere taşınması zordur,
o Maliyetlidir,
o Çok fazla yer kaplar.
mturkergultepe 5

6. Problemin Tanımı ve Projenin Amacı
Projenin Amacı
Projenin amacı, kablolu kullanılan geophone ekipmanının bu kullanımının
pratikleştirilmesi için sistemin kablosuz hale getirilmesidir.
mturkergultepe 6

7. Projede Yararlanılan Sistemler ve
Yöntemler
i) ZigBee Teknolojisi
ii) Data Logger
iii) Geophone
mturkergultepe 7

8. Projede Yararlanılan Sistemler ve
Yöntemler
Zig Bee Teknolojisi
• ZigBee düşük veri hızı kısa mesafe kablosuz
• Maksimum veri hızı saniyede 250kbittir.
• 868Mhz, 915Mhz ve 2.4 Ghz frekansları
ZigBee Alliance tarafından
geliştirilmiştir.
mturkergultepe 8

9. Projede Yararlanılan Sistemler ve
Yöntemler
Zig Bee Teknolojisi
• Bataryalarının değiştirilmesine ihtiyaç
duyulmaz
• Ultra düşük güç tüketimine ve düşük
veri hızlı oldukça düşük maliyet
• %1 den daha az duty cycle
mturkergultepe 9

10. Projede Yararlanılan Sistemler ve
Yöntemler
Zig Bee Teknolojisi
• Fiziksel katmanları (PHY) ve MAC (Medium Access Control) protokolleri
olarak IEEE 802.15.4’ü benimsemiştir.
• Diger standartlara benzetmek oldukça kolaydır
• Karmaşıklığı ve ZigBee uyumlu vericilerle uygulanan maliyeti azaltır.
mturkergultepe 10

11. Projede Yararlanılan Sistemler ve
Yöntemler
Zig Bee Teknolojisi
• Endüstriyel ve ticari alanlarda;
• Güvenlik Sektöründe
• Sağlık uygulamalarında
• Tabii afetlerin kontrolünde
• (Yangın, deprem, sel baskını vb.)
• Enerji kontrolünde
mturkergultepe 11

12. Projede Yararlanılan Sistemler ve
Yöntemler
Zig Bee Teknolojisi
mturkergultepe 12

13. Projede Yararlanılan Sistemler ve
Yöntemler
Zig Bee Teknolojisi
mturkergultepe 13

14. Projede Yararlanılan Sistemler ve
Yöntemler
Zig Bee Teknolojisi
Udea;
• 434 MHz veya 868 MHz UHF bandı
• Dar band FSK modülasyon
• Yüksek frekans kararlılığı
• İletişimde geçici kesilmeler
• Pil ömrü bittiğinde enerji problemine
neden olur.
mturkergultepe 14

15. Projede Yararlanılan Sistemler ve
Yöntemler
Zig Bee Teknolojisi
Zigbee Coordinator: Ağı
oluşturan ve düzenleyen
düğüm
Zigbee Router: Ağda
yönlendirme yapabilir,
başka düğümlerin kendisi
üzerinden ağa katılmasına
olanak sağlar.
Zigbee End Device: Ağa
yalnızca katılımcı olabilir.
Kendi aralarında
haberleşemezler
mturkergultepe 15

16. Projede Yararlanılan Sistemler ve
Yöntemler
Zig Bee Teknolojisi
• Maxstream Xbee 2 Serisi
ZigBee RF Modülleri Kiti
• 2 adet kablo, 1 adet
• çip, 1 adet U.FL ve 1 adet de
SMA antenli toplam 5 adet
• Biri RS-232 diğer 4’ü USB
bağlantılı Xbee modüllerini
programlama ve çeşitli testler
yapma amaçlı toplam 5 adet
kart
mturkergultepe 16

17. Projede Yararlanılan Sistemler ve
Yöntemler
Zig Bee Teknolojisi
• Açık alanda 120 metreye kadar
haberleşme
• Verici gücü + 3dBm, alıcı hassaslığı -95
dBm’dir.
• RF veri genişliği 250, 000 bps’dir.
• Tx, Rx yaklaşık 40 mA ile
• Noktadan noktaya, bir noktadan birçok
noktaya, bir uç birimden diğer uç
birime ve örgü topolojilerini destekler.
mturkergultepe 17

18. Projede Yararlanılan Sistemler ve
Yöntemler
Data Logger
• Data logger bilgi toplayıcıdır
• Harici cihazlar ve sensörler aracılığıyla kayıt yapan bir birim
• Genellikle küçük, pille çalışan , taşınabilir veri depolama için bir bellekle
donatılmış ve bir mikroişlemciye sahip olan birimlerdir.
mturkergultepe 18

19. Projede Yararlanılan Sistemler ve
Yöntemler
Data Logger
• Kullanımı en meşakkatli olan ölçü
aleti geophone cihazını kablo
sorunundan kurtarmaktır.
• Yapılan ölçümlerin ‘hold tuşu’
yardımıyla işlenerek, RAM
bellekde saklanması
• Veriler bellekten okunacak
gerekli değerlendirmeler
yapılabilecektir.
mturkergultepe 19

20. Projede Yararlanılan Sistemler ve
Yöntemler
Data Logger
Geophonedan alınan analog sinyalin
bilgisayar ortamında işlenebilmesi için
dijital sinyale dönüştürülmesi
gerekmektedir.
Bünyesinde ADC bulunmaktadır
mturkergultepe 20

21. Projede Yararlanılan Sistemler ve
Yöntemler
Data Logger
Data logger özelliği olması nedeniyle
RAM kullanımına ihtiyaç vardır.
Alınan sinyalin zamanda örneklenmesi
gerekir.
Sinyalin işlenebilmesi için de hafızanın
yeterince büyük seçilmesi
gerekmektedir.
Tasarımda uygulamalar için yeterli olan
kapasitede 128k ‘lık 24C128 RAM
modeli kullanılmıştır.
mturkergultepe 21

22. Projede Yararlanılan Sistemler ve
Yöntemler
Geophone
o Yerin mekanik hareketini elektrik
sinyaline dönüştüren alıcılardır.
o Vibratörün ürettiği titreşimi algılayıp yer altındaki yapıların belirlenmesi
ve toplanmasında kullanılır.
o Sismik metodlarda kullanılan ana ekipmanlardan birisidir.
mturkergultepe 22

23. Projede Yararlanılan Sistemler ve
Yöntemler
Geophone
mturkergultepe 23

24. Projede Yararlanılan Sistemler ve
Yöntemler
Geophone İç Yapısı
o Geophone, içinde bir bobin ve
ortasında bir yay ile asılı duran
mıknatısı vardır.
o Sensör titrediğinde mıknatıs aşağı
yukarı hareket eder ve bobin üzerinde
bir voltaj indüklenir.
o Bu indüklenen AC voltajın dalga şekli ve genliği titreşimle doğru
orantılıdır. Sensörden gelen indükleme voltajı çok zayıftır.
mturkergultepe 24

25. Projede Yararlanılan Sistemler ve
Yöntemler
Geophone Çalışma Prensibi
Yerle doğrudan temas eden
geophone, yerin hareketi etkisiyle
geophone-da farklı salınımlar
meydana getirir. Bu salınımlar
değişik hızlarda geophone içinde
bulunan hareketli bir yay ucundaki
mıknatısta değişik salınımları oluşturur.
Mıknatıstaki bu farklı salınımlar sonucunda manyetik alan ve dolayısıyla
mıknatıs etrafındaki bobinde indüksiyon akımları oluşur.
mturkergultepe 25

26. Projede Yararlanılan Sistemler ve
Yöntemler
Kullanım Alanları
o Sismik hareketlerin ölçümünde
o Yeraltı haritası çıkartımında
o Petrol ve doğalgaz araştırmalarında
o Doğal kaynakların yerinin belirlenmesinde
mturkergultepe 26

27. Sonuç ve Gelecek Çalışmalar
Sonuç
mturkergultepe 27

28. Sonuç ve Gelecek Çalışmalar
Gelecek Çalışmalar
Projede gelecek çalışmalar;
o Hız ve mesafe artırımı,
o Verinin pda, akıllı telefon, iPad gibi cihazlara aktarımı,
o Daha yüksek gerilim ve daha yüksek frekans değerlerinin ölçümüne imkan,
o Birden fazla sayıda Geophone'a bağlanan probun aynı anda birçok veriyi
işleyebilmesi,
bir sonraki adımlar olmalıdır.
mturkergultepe 28

29. Kaynaklar
• [1] ZigBee Specification 053474r17, Jan. 2008; avaible from www.zigbee.org
• [2] S. Dagtas et al. , ”Multı-stage Real Time Health Monitoring via ZigBee in
Smart Homes ” Proceedings of 2007 IEEE International Conference on
Advanced Information Networking and Applications Workshops (AINAW), pp.
782-786.
• [3] J.P. Lynch, “ An overwiev of wireless structural health monitoring for civil
structures , ” Phil. Trans. R. Soc. A, 2007, pp. 345-372.
• [4] ZigBee Alliance , available at www.zigbee.org.
• [5] http://www.bidb.itu.edu.tr/?d=484 , Şubat 2009
• [6] http://en.wikipedia.org/wiki/Geophone , Mart 2012
• [7] John M Reynolds (2011). An Introduction to Applied and Environmental
Geophysics-second edition. WILEY BLACKWELL. pp. 170
mturkergultepe 29

30. Teşekkürler!
Mustafa Türker Gültepe
Elektronik & Haberleşme Mühendisi
mturkergultepe 30