development of a cdma-based real-time remote monitoring system

Development of a CDMA-BasedDevelopment of a CDMA-BasedReal-time Remote Monitoring SystemReal-time Remote Monitoring System

Jung Yoon KimJung Yoon Kim

JY Kim

JY Kim

HOST DATA LOGGER

SENOR3

SENOR n

EMMERGENCY HOST

CDMA CDMA RF

RF

RF

RF

RF

RF

SENOR 1

SENOR 2

JY Kim

System StructureSystem Structure

THE INTERNET

2. 2. 센서부의센서부의 구성구성

Antenna & Ubiquitous Lab.

2-1. 2-1. 센서부의센서부의 구성구성1. Sensors1. Sensors (1) inclinometer(1) inclinometer (2) potentiometer (2) potentiometer

2. RF BOARD2. RF BOARD (1) micro-controller(1) micro-controller (2) R.F Module(2) R.F Module

3. Solar charger3. Solar charger (1) Solar cell(1) Solar cell (2) Charger controller(2) Charger controller (3) Battery(3) Battery -Charger battery: -Charger battery: 리튬이온리튬이온 -Emergency battery:-Emergency battery: 리튬실린더리튬실린더


2-1. 2-1. 센서부의센서부의 구성구성

RF BOARD

INCLINOMETER

TENTION WIRE

센서 솔라셀



1) 1) 경사계경사계 (Inclinometer)(Inclinometer) 측정범위측정범위 ±30°±30°

오차오차 <0.005 degrees<0.005 degrees

비선형성비선형성 <0.2% FS<0.2% FS

감도감도 <1% at ±30° tilt<1% at ±30° tilt

응답시간응답시간 <0.3 second<0.3 second

공급전압공급전압 5 Vdc5 Vdc

최대최대 최소최소 전압전압 3 to 6 Vdc3 to 6 Vdc

전류소비전류소비 5V 5V <1 mA<1 mA

동작온도동작온도 -40 to .. +85°C-40 to .. +85°C

무게무게 . 22 g. 22 g



2) T.W.2) T.W. 가변범위가변범위 : 200~100KΩ: 200~100KΩ

오차오차 : ±5%: ±5%

동작온도동작온도 : 1~125: 1~125

측정각측정각 : 3600˚±10˚, 0˚: 3600˚±10˚, 0˚



2. RF BOARD2. RF BOARD (1) ATMEGA32(1) ATMEGA32

저전력저전력 8-bit micro-controller8-bit micro-controller

1024Byte EEPROM1024Byte EEPROM

2K-Byte SRAM2K-Byte SRAM

ADC,SPI,PWMADC,SPI,PWM

USART USART 등등등등



(2) R.F Module(2) R.F Module

사용주파수사용주파수 151.300MHz 151.300MHz

최대통신속도최대통신속도 10kbps 10kbps

최대사용거리최대사용거리 10km 10km

동작동작 전압전압 : 3.8V~15V: 3.8V~15V

저전력저전력 : RX-20mA, TX-80mA: RX-20mA, TX-80mA

동작온도동작온도 : -10˚~60˚: -10˚~60˚

VHF NARROW BANDVHF NARROW BAND



3. 3. 태양광태양광 충전부충전부

태양전지

충전배터리 비상용배터리

센서 전원솔라 제어기



3. 3. 태양광태양광 충전부충전부 (1)(1) 태양전지태양전지 ( solar cell)( solar cell) 단일실리콘단일실리콘 태양전지태양전지

Power : P MAX : 2.83WPower : P MAX : 2.83W VOC : 15V VOC : 15V ISC : 300mA ISC : 300mA VOP : 12V VOP : 12V IOP : 250mA IOP : 250mA 크기크기 : 246 X 136 X 40 mm : 246 X 136 X 40 mm


(2) (2) 솔라솔라 제어기제어기 (solar controller)(solar controller)

1~ 4 Li+ 1~ 4 Li+ 전지전지 사용가능사용가능 (( 시스템에서시스템에서 사용중인것은사용중인것은 2 Li+ 2 Li+ 전지전지 ))

오차율오차율 ±0.8%±0.8%

온도감지온도감지 및및 전압감지전압감지

최대최대 입력전압입력전압 28V 28V

오버차지에오버차지에 대비한대비한 타이머타이머 기능기능

입력전류제한기능입력전류제한기능

300kHz PWM Oscillator300kHz PWM Oscillator

90% 90% 변환율변환율


(3) (3) 배터리배터리 (( 충전지충전지 , , 비상용전지비상용전지 )) 1)1) 충전배터리충전배터리 -- 리튬이온리튬이온 평균전압평균전압 : 3.7V: 3.7V 평균용량평균용량 : 2200 mAh: 2200 mAh

최대충전최대충전 : 1CmA: 1CmA최대방전최대방전 : 2CmA: 2CmA무게무게 : 46g : 46g 사이즈사이즈 : : 지름지름 1.8cm 1.8cm 높이높이 6.5cm6.5cm

2) 2) 비상용배터리비상용배터리 -- 리튬실린더리튬실린더 전압전압 : 3.6V : 3.6V 용량용량 : 16,500mAh : 16,500mAh

사사 이이 즈즈 60 x 33 (mm) (60 x 33 (mm) ( 높이높이 x x 지름지름 ) )


Flow ChartFlow Chart


START

USART1_INT_ISRSEARCH

START COMMAND?

ADC START

HEX TO ASCII

MAKE PACKET

TRANSMITE

END

SLEEPMODE

SENSOR_ID?

PACKET1_COMPLATE=TRUE?

NO

YES

YES

YES

NO

NO

RETURN


3. 3. 데이터데이터 로거의로거의 구성구성


3. 3. 데이터로거의데이터로거의 구성구성

1. Microcontroller1. Microcontroller

2. RF Module2. RF Module3. RTC(Real Time Clock)3. RTC(Real Time Clock)

4. CDMA Module4. CDMA Module

5. EEPROM5. EEPROM


EEPROM

Micro-controller

RTC

CDMA Module

RF Module

RX

TX

TX

RX

Address BUS

USART0

USART1

TW

SI


3-1.3-1. 데이터데이터 로거의로거의 구성구성

1.1. MicrocontrollerMicrocontroller

저전력저전력 8-bit micro-controller8-bit micro-controller

4K-Byte EEPROM4K-Byte EEPROM

4K-Byte SRAM4K-Byte SRAM

ADC,SPI,PWMADC,SPI,PWM

2 USART 2 USART 등등등등



2. RF Module2. RF Module

사용주파수사용주파수 151.300MHz 151.300MHz

최대통신속도최대통신속도 10kbps 10kbps

최대사용거리최대사용거리 10km 10km

동작동작 전압전압 : 3.8V~15V: 3.8V~15V

저전력저전력 : RX-20mA, TX-80mA: RX-20mA, TX-80mA

동작온도동작온도 : -10˚~60˚: -10˚~60˚

VHF NARROW BANDVHF NARROW BAND



3. RTC(Real Time Clock)3. RTC(Real Time Clock)

리튬이온전지리튬이온전지 내장내장 (( 최대최대 1010 년년 ))

5V 5V 전압에전압에 의해의해 재충전재충전 1212 시시 , 24, 24 시제시제 선택가능선택가능 데이터를데이터를 22 진수진수 혹은혹은 BCDBCD 로로 표현가능표현가능 정확도정확도 : ±1: ±1 분분 (1(1 개월개월 ))

128byte 128byte 내부내부 RAMRAM



4. CDMA Module4. CDMA Module

CDMA CDMA

사용규격사용규격 IS-95B IS-95B

소비전력소비전력 5V/350mA (Average) 5V/350mA (Average)

IF IF 수신기수신기 IFR-3000 IFR-3000

IF IF 송신기송신기 IFT-3000 IFT-3000

Chipset Qualcomm MSM3000 Chipset Qualcomm MSM3000

전송전송 속도속도 Max. 64Kbps Max. 64Kbps

Interface Type RS-232C(9Pins) Interface Type RS-232C(9Pins)

양산양산 지원지원 Tool PST (Product Support Tool) Tool PST (Product Support Tool)

DM Qualcomm DM DM Qualcomm DM

SIZE 112mm X 60mm X 26mm SIZE 112mm X 60mm X 26mm 중량중량 305g305g



5. EEPROM5. EEPROM

power CMOS technology: power CMOS technology: Cascadable for up to eight devices Cascadable for up to eight devices Self-timed erase/write cycle Self-timed erase/write cycle 64-byte Page Write mode available 64-byte Page Write mode available 5 ms max. write cycle time 5 ms max. write cycle time Hardware write-protect for entire array Hardware write-protect for entire array Output slope control to eliminate ground bounce Output slope control to eliminate ground bounce Schmitt Trigger inputs for noise suppression Schmitt Trigger inputs for noise suppression 1,000,000 erase/write cycles 1,000,000 erase/write cycles Data retention > 200 years Data retention > 200 years packages, 14-lead TSSOP package packages, 14-lead TSSOP package Temperature ranges: Temperature ranges: - Industrial (I): -40°C to +85°C - Industrial (I): -40°C to +85°C

- Automotive (E): -40°C to +125°C- Automotive (E): -40°C to +125°C


Flow ChartFlow Chart



START

START SENSORAD CONVERTING

REAL DATA?

SAVE EEPROM

END

SET TIMMER

DATALOGGER ID?

PACKET1_COMPLATE=TRUE?

NO

YES

YES

YES

NO

NO

RETURN

USART1_INT_ISRSEARCH REPEAT

5


(1)EEPROM(1)EEPROM 의의 동작동작

1) 1) 구조구조



2) 2) 동작특성동작특성


3)Master Transmitter Mode3)Master Transmitter Mode



4) Master Receiver Mode4) Master Receiver Mode



DATA FORMATDATA FORMATPRE-PRE-AMBLAMBLEE

CON-CON-TROLTROL

STARSTARTT

출발출발IDID

도착도착IDID

COM-COM-MANMANDD

DATADATA11

DATADATA22

DATADATA33

DATADATA44

DATADATA55

DATADATAnn

CHECCHECKSUMKSUM

ENDEND

AA-PREAMBLE

FF-CONTROL

01-START

45BA30CF- 출발 ID

43BC31CE- 도착 ID

35CA33CC-COMMAND

46B946B946B946B9-DATA1

46B946B946B946B9-DATA2

46B946B946B946B9-DATA3

46B946B946B946B9-DATA4

46B946B946B946B9-DATA5

46B946B946B946B9-DATA6

46B946B946B946B9-DATA7

31CE39C6-CHECKSUM

04-END


development of a cdma-based real-time remote monitoring system

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