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27/02/2009 #1


Sensor de señales sismicas inalambrico
Buenas compañeros amantes de la electronica, soy nuevo en el foro y este sera el primer tema que cree asi que espero hacerlo correctamente. Soy estudiante de ultimo nivel de ing. electronica y pienso realizar como proyecto de grado un sistema de adquisicion de señales sismicas (que yo mismo generare golpenado el suelo) que pueda transmitir la información a un pc de manera inalambrica. Tengo varias inquietudes hasta el momento y espero uds me puedan ayudar a solucionarlas.

Primero, para sensar la vibracion ya tengo un dipositivo, geofono se llama, pero quisiera probar implementando un acelerometro de modo que pudiera solucionar el problema en un solo modulo, en vez de tener que acoplarle el transmisor al geofono, dejando la posibilidad de utilizar una entrada o la otra, el problema es que, aunque entiendo como funciona un acelerometro (el nombre lo dice todo, no?), nunca he utilizado uno y no se que parametros debo tener en cuenta para escogerlo. Lo que tengo claro es que debe ser tri-axial y preferiblemente con salida analogica pues seguramente me toque realizarle algun filtrado a la señal y como la salida del geofono viene analogica pues imagino que es mejor utilizar la del acelerometro igualmente analogica para no tener que implementar filtros diferentes. He estado viendo algunos datasheets y veo que las especificaciones de sensibilidad se dan en g, que supongo seran multiplos de la gravedad, pero no se como saber cuantos g's necesita mi aplicacion, lo que pretendo es golpear el piso con una porra a varios metros de distancia del sensor y registrar la onda que llega hasta el.

Segundo, he estado leyendo sobre tecnologias inalambricas y por ahora me he decidido por ZigBee por la potencia (los sensores tendran que funcionar con pilas, logicamente) y el costo aunque si alguien tiene otra sugerencia soy todo oidos. El caso es que he estado buscando en diferentes compañias y veo que hay gran cantidad de opciones, algunas venden el transceiver solo, otras le integran el micro pa controlar la aplicacion, otras dan el transceiver con antena, y pues no se que me convendria. Los parametros que son mas importantes para mi son portabilidad primero y segundo costo y en ese orden de ideas me han gustado los que integran en un chip el transceiver con el micro, como el MC13212 de freescale, pero no se que tanto trabajo pueda tener la programacion del chip y la construccion de la antena (nunca he hecho una aunque se que se puede hacer en la misma pcb, la frecuencia a la que trabaja es a 2.4 GHz) ademas de que el empaquetado en que viene no se ve muy sencillo de soldar, o de pronto podria escoger uno como los Xbee de Digi International donde el modulo ya tiene listo todo para transmitir y el micro y los demas componentes simplemente los agrego por aparte, lo que no me gusta de esta opcion es que imagino que gastara mas espacio.

Por ultimo, para enviar los datos al pc me toca utilizar protocolo usb y no lo conosco para nada asi que agradeceria algo de información al respecto y como haria para convertir la señal de salida del transceiver a dicho protocolo, por ahi he visto algunos ic que convierten serial a usb pero no se si seria simplemente conectar y listo o si toca tener algo mas en cuenta.

Bueno, creo que eso es todo por ahora, espero no haberme alargado demasiado y haber explicado mi problema de manera concisa, les agradesco con anticipacion la atensión prestada.
27/02/2009 #2
Moderador

Avatar de Chico3001

Re: Sensor de señales sismicas inalambrico
benjiman28 dijo:
Primero, para sensar la vibracion ya tengo un dipositivo, geofono se llama, pero quisiera probar implementando un acelerometro ....
El acelerometro lo compras segun las aceleraciones que esperas tener en tu aplicacion, como estas sensando sismos necesitas hacer una conversion entre la escala Richter y una equivalencia aproximada en Gs, lo mas simple es ir a una universidad de geologia y preguntarle al profesor de sismografia (o materia similar), o puedes investigar en internet, pero recuerda que aceleracion no es igual a escala Richter... solo vas a conseguir una equivalencia aproximada

http://www.ssn.unam.mx/website/jsp/Richter/richter.jsp

A priori podria recomendarte un sensor mediano, alrededor de unas 50Gs para poder hacer pruebas


benjiman28 dijo:
Segundo, he estado leyendo sobre tecnologias inalambricas y por ahora me he decidido por ZigBee por la potencia ....
Zigbee es una buena opcion pero es muy compleja de implementar porque es de tipo "mesh" o red desorganizada, cualquier dispositivo puede hablar con cualquier dispositivo en cualquier momento (como si fuera internet a nivel componente) y necesitas tener concentradores y ruteadores que organizan la información

Yo te sugeriria bajar un poco el nivel y usando el mismo hardware puedes implementar solo la capa fisica en la que corre Zigbee que es el estandar IEEE_802.15.4

http://es.wikipedia.org/wiki/IEEE_802.15.4

Asi solo tendrias un concentrador que recibe la información y multitud de esclavos (los sensores sismologicos) que solo mandan la información que reciben

En cuanto a la implementacion es mas a tu criterio y necesidades, si puedes soldar los componentes escoge el tranceiver y casi todos los fabricantes te dan notas de aplicacion de como calcular las antenas, o puedes comprar antenas de tipo chip o incluso de alambre para poder conectarse

Si necesitas rapidez mejor usa los modulos terminados de Xbee o kits de desarrollo (a mi me gusta el EZ430-RF2500 de TI), solo recuerda que a mayor frecuencia menor distancia...

http://focus.ti.com/docs/toolsw/fold...30-rf2500.html


benjiman28 dijo:
Por ultimo, para enviar los datos al pc me toca utilizar protocolo usb y no lo conosco para nada asi que agradeceria algo de información al respecto y como haria para convertir la señal de salida del transceiver a dicho protocolo, por ahi he visto algunos ic que convierten serial a usb pero no se si seria simplemente conectar y listo o si toca tener algo mas en cuenta.
Para el puente USB-RS232 puedes revisar en este tema:

Alguien ha utilizado el CI usb_rs232
27/02/2009 #3


Muchas gracias por la pronta respuesta chico3001, creo que con lo del acelerometro y el puente usb puedo terminar de salir de dudas por mi cuenta pero con el transceiver todavia tengo unas pregunticas. La verdad es que ya habia considerado utilizar el kit de desarrollo EZ430-RF2500 pues no se ve muy complicado de utilizar, se conecta por medio del cable usb al pc y desde el se configura la red (y supongo que tambien se quema el programa del micro de la aplicacion que uno necesite), es mas, buscando en la red encontre el trabajo de grado que realizaron unos estudiantes de la universitat autonoma de barcelona muy similar a lo que yo pienso hacer pero con otro tipo de señales pero lo montaron en una placa ya agujereada y el terminado no me gusto mucho, el problema es que el modulo no se ve muy sencillo de acoplar a otra pcb que contenga los demas componentes, dicese acelerometro, opamps, etc., especialmete si se utiliza el holder para pilas AAA que viene incluido y pues me entra la duda si se podria adquirir el modulo, programar lo que sea necesario desde el pc y despues desoldar los componentes y soldarlos nuevamente en otra pcb con las mismas conexiones pero que integre los demas componentes y si llegase a necesitar mas sensores simplemente adquirir los componentes, soldarlos al mismo sistema de desarrollo y despues pasarlos la otra pcb. No se si le estaria dando demasiadas vueltas al asunto pero el proyecto lo estoy realizando con un grupo de investigacion de la universidad en convenio con una compañia de investigacion importante en el pais y pues quiero presentar un prototipo que no solo funcione sino que, por no ocurrirseme otras palabras, que se vea bonito con la aspiracion de poder conseguir trabajo en la misma compañia cuando me gradue.
27/02/2009 #4
Moderador

Avatar de Chico3001

El modulo es muy simple de acoplar, trae los agujeros en un lado para poder soldar un header de 2 filas estandar, y ademas es muy facil de usar, la bronca que yo le veo es el alcance... solo tiene un alcance tipico de 20 metros en interiores y unos 70 en exteriores sin obstaculos

En cuanto a desoldarlos olvidalo... a menos que tengas cautin de aire caliente, seria la muerte desoldar ese kit, es mas simple copiarlo y soldar componentes nuevos, la programacion es muy simple por que el mismo kit trae su programador incorporado que te permite programar la serie MSP430F2XXX de Texas (creo que tambien la 5XXX pero no estoy seguro), asi que es mas simple sacar unos cables, conectarlos a tu aplicacion final y programar directamente tu circuito
27/02/2009 #5


Como asi, sacar cables del kit hacia mi aplicacion cuando ya tenga los componentes soldados, por lo menos el micro y el transceiver, y programar igualmente con el software? serian muchos cables?
27/02/2009 #6
Moderador

Avatar de Chico3001

No... solo son 6 cablecitos... mira esta foto:

27/02/2009 #7


Y solo con los 6 pines (donde dice appliation UART supongo) puedo configurar el transceiver y programar el micro? Porque esa seria una buena solucion para mi problema, comprar un kit, varios transceivers y micros, montarlos en la pcb que diseñe con todos los componentes y programarlos con el kit. Si efectivamente bastan los 6 pines agradeceria un pequeño esquematico para saber a que patas van conectados. Otra cosa, si en cambio utilizo el modulo asi como esta, que uso le puedo dar a los 18 pines que dicen estar accesibles? en la pcb ya estan conectados a algo o me tocaria unirlos a lo que desee usando cable? Nuevamente, gracias por la ayuda
27/02/2009 #8
Moderador

Avatar de Chico3001

El tranceiver no se programa solo recibe las ordenes del MSP430 y las procesa, y cuando llega una transmision genera una interrupcion para alertar al micro

Para la programacion el micro trae sus pines dedicados (en realidad se usan 4 y de esos 2 son alimentacion) aunque algunos micros con encapsulados pequeños los llegan a multiplexar con otras funciones, en cuanto a los pines accesibles segun el manual no vienen conectados.... asi que los puedes usar enteramente para tu aplicacion

http://focus.ti.com/docs/toolsw/fold...30-rf2500.html
27/02/2009 #9


Entonces lo unico que tengo que hacer es programar el micro con la herramienta de desarrollo listo? y si programo un micro externamente, utilizando los 6 pines, la conexion entre este y el transceiver es simple? porque veo que en el modulo que trae el MSP430 y el CC2500 tambien hay varias resistencias, la antena y otra cajita negra que no alcanzo a entender que es, sera necesario tener los mismos componentes y las mismas conexiones para que funcione la red o sera cuestion de conectar la salida SPI del micro (por ahi es que se comunica, cierto?) con la entrada del transceiver?.
28/02/2009 #10
Moderador

Avatar de Chico3001

la conexion entre micro y transeiver es serial, las resistencias, capacitores y bobinas que vez son necesarias para que el transeiver tenga buen acoplamiento con la antena de RF, la "otra cajita" puede ser el cristal para el oscilador o un boton que tiene de pruebas

Para que el transeiver funcione si tienes que conectar todo como se encuentra en el kit, es decir tienes que añadir las resistencias, bobinas, capacitores y cristal al transeiver
01/03/2009 #11


Hablas de una red de sensores, o es solamente un sensor ? yo opino que sería más fácil hacerlo con un par de xbee y un par de micros y usar los xbee en modo transparente (reemplazo de cable serial) y que uno de los micros tenga la capacidad de conectarse a la PC por puerto serie virtual (USB-CDC).
Los datos que reciba el Xbee conectado al micro con usb los almacenas en un buffer y después los mandas por USB a la PC.
01/03/2009 #12


Pues la idea es hacer varios sensores, por lo menos unos tres, todo depende de la money que me autoricen para gastar, pero tiene eso algo que ver con la implementacion de los xbee o otro tipo de transceiver? ademas no entiendo bien que es lo de modo transparente ni lo del puerto serie virtual (algun link, por favor). Otra cosa ya que mencionas el buffer, este viene integrado en los xbee o es externo (la verdad nunca he utilizado, ni visto, ni siquiera se como es uno, solo se que es donde se guarda la información mientras se realiza la transmisión para que no se vaya a perder), porque en los sensores tengo pensado en registrar la información por un tiempo, por ahi un segundo muestreando a 2 ksps, pero la ram de los micros rara vez da para guardar esa cantidad de datos asi que se me ocurrio implementar una memoria externa pero buscando en la red ese tipo de aplicaciones solo las he visto en micros atmel y como nunca los he manejado no son mi primera opcion, solo he utilizado pic y freescale.
01/03/2009 #13


1. Pues depende si quieres hacer una red del tipo IEEE 802.15.4 o utilizar los Xbee de modo transparente (que es más sencillo) de punto a punto.

2. Lo de puerto serie virtual es uno de los modos en el que puede trabajar el USB, busca USB CDC en la página de Redpic hay mucha información acerca de eso (muy sencilla de digerir) hecho con PICs.

Los Xbee trabajan bajo el protocolo IEEE 802.15.4, si los utilizas en el modo transparente es como tener una comunicación serial entre dos micros pero sin cable, dicho de otra manera lo que mandas es lo que recibes (haciendo las transmisiones Unicast el receptor avisa al transmisor de que recibió los datos, y sino se recibe dicho Acknowledge el Xbee incrementa un contador de failure ACK, todo este rollo lo hace el Xbee y él solamente te manda tus datos quizá por eso se llama modo transparente) los Xbee tienen un buffer interno de 100 bytes y cuando se está llenando dicho buffer te avisa por un pin, la velocidad máxima que tienen es de 250 Kbps, a lo mejor con una velocidad alta te de tiempo para mandar dato por dato y no almacenarlos en un buffer o RAM externa.

Te recomiendo leer el datahseet de los Xbee.

En conclusión te recomiendo altamente los Xbee, yo los utilicé en mi proyecto de posgrado que ya estoy terminando y te simplifican muchas cosas, además los Xbee Pro llegan a tener un alcance de hasta 1200m. en línea de visión y según que 300m. en interiores.
01/03/2009 #14


Pero la comunicacion punto a punto no es unicamente entre dos modulos? Tambien funciona el modo transparente cuando son varios en conexion estrella? porque por lo menos necesito dos sensores y el modulo que se comunique con el pc, dos minimo ya que uno tiene que ir cerca a la fuente (golpe de porra) de modo que le avise a los demas sensores en que momento comienza la adquisicion para empezar a muestrear y transmitir.

Otra cosa, supongo que no puedo aumentar la tasa de transferencia a costa de alcance, cierto, por lo menos no utilizando la especificacion 802.15.4?, porque la verdad no necesito mucho alcance, maximo unos 50-100m en exteriores, pero la tasa de transferencia me limita un poco el numero de sensores que puedo utilizar cosa que no es un problema por ahora pero si pienso en expandir el sistema imagino que se me empezaran a generar retardos. Antes de escoger dicha especificacion estuve leyendo sobre varias y me llamo la atensión UWB que tiene tasas de transferencia altisimas, alcances medios y bajo consumo de potencia para alimentar con pilas pero, aparte de algunas definiciones, no encontre mayor cosa, no se si sea una tecnologia muy nueva o es que yo no he sabido buscar.
01/03/2009 #15


Pues eso de UWB no lo había escuchado.

Bueno los Xbee traen una dirección de fábrica de 0, los podrías dejar todos en 0 y todos van a recibir los datos que se manden ó asignarle una dirección a cada Xbee y el Xbee que tengas en la PC le cambiarías la dirección de destino cuando te quieras comunicar con cada sensor. El cambio de la dirección y de otros parámetros del Xbee los puedes cambiar en la PC con el programa X-CTU o directamente desde el micro todo ello mediante comandos AT.

La hoja de datos del Xbee no menciona nada referente a que los Kbps disminuyen según la distancia. Yo comprobé una distancia de 80m. a 9600 bps.

En cuanto aque el consumo de corriente es bajo me parece que eso solo sucede cuando haces una red con un cordinador, de esta manera los Xbee se mantienen casi siempre en modo Sleep y el cordinador los despierta y les reenvia los datos que estén destinados a cada Xbee. No creo que este sea tu caso por que vas a mantener una tasa de muestreo de 2Ksps osea que casi siempre vas a estar enviando datos, por lo que veo no va a existir un bajo consumo.

Si tienes un link interesante sobre UWB mándalo.
01/03/2009 #16


Pues lo de UWB lo lei en un articulo referente a la red de sensores que pienso hacer pero desde un punto de visto a gran escala, con miles de sensores y me parecio interesante pero no hacen mas que comentar lo que yo ya hice, gran tasa de transferencia (unos 50 Mbps para unos 50m outdoors) y bajo consumo de potencia, lo que pasa es que utliza una banda bien grande, de ahi el nombre, Ultra Wide Band, si quieres subo el articulo pero habla de la aplicacion que tengo pensado implementar (a pequeña escala) mas que nada. Ah, y sobre lo del consumo de potencia creo que no he sido muy claro con la prueba que voy a realizar, la idea es poner los sensores, golpear el piso algunas veces, mover los sensores otras veces y asi, los sensores solamente van a transmitir como un segundo de información despues de cada golpe que es cuando se genera la onda que se quiere ver y por eso mismo escogi esa especificacion, para que los sensores permanescan en reposo la mayoria del tiempo y solo se despierten al momento de hacer la adquisicion.
01/03/2009 #17


Pareciera que es una tecnología en desarrollo.

Los Xbee nunca los trabajé en modo sleep pero parece que traen varias opciones acerca de; sería cuestión de revisar si te conviene o no usarlos.

Si no vas a transmitir en un bucle infinito pues podrías buscar un micro con mucha RAM y almacenar los datos temporalmente para su posterior envio.
01/03/2009 #18


Pues si, eso es lo que tengo pensado, buscar un micro con por lo menos unos 4K de RAM para poder guardar la información de un segundo muestreado a 2 Ksps y 10 o 12 bits. Voy entonces a leer los datasheets de los modulos y consultar tambien con algunos profesores, cualquier cosa la comentare luego, gracias por la ayuda
16/06/2009 #19


Hola a todos.

LIAMNEESON estoy realizando un proyectito con cuatro modulos Xbee. He conseguido comunicarme entre un pc y un micro con dos modulos Xbee y de forma transparente. Me quiero meter mas a fondo con esto para realizar una red pero llevo 3 dias buscando en internet y soy incapaz de encontrar nada. Necesito información sobre como manejar el programa X-CTU ya que me conecto con los modulos y los programo pero por ejemplo no puedo hacer un test de distancia. Y tambien necesito información de como realizar redes con estos modulos y como mandar tramas de datos.
Te lo pregunto a ti directamente porque he visto que eras el que has trabajado con esto. Mi correo es (jvlcorreo2008)(@hotmail.com), por si quieres que hablemos por messenger o algo.

Venga un saludo a todos y gracias.
Respuesta
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