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1 Dispositivo remoto para monitorização de VOCs Dissertação realizada no âmbito do Mestrado Integrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores Luís.

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1 1 Dispositivo remoto para monitorização de VOCs Dissertação realizada no âmbito do Mestrado Integrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores Luís Manuel Pereira Cardoso Orientador: Prof. Hélio Mendes de Sousa Mendonça 19 de Julho de 2010 | 21 de Fevereiro de 2011 |

2 2 Conteúdos Introdução Objectivos Descrição do sistema Sensores de VOCs Protocolos de comunicação sem fios Especificação da arquitectura Firmware do coordenador Firmware do dispositivo portátil Software para o computador Testes e resultados Conclusões Trabalho futuro 21 de Fevereiro de 2011 |

3 3 Introdução Necessidade de prevenir e reduzir os efeitos directos e indirectos das emissões de compostos orgânicos voláteis (VOCs) para o ambiente; VOCs são um grupo de substâncias químicas que inclui várias classes de compostos, apresentam efeitos nocivos tanto para a atmosfera como para a saúde humana. Necessidade de monitorização de emissões de VOCs para a atmosfera, particularmente em espaços fechados; Sistemas de monitorização disponíveis no mercado nem sempre cumprem as especificações dos fabricantes e possuem limitações. 21 de Fevereiro de 2011 |

4 4 Objectivos Monitorização da emissão de VOCs; Controlo remoto do sistema através de comunicação sem fios; Armazenamento de dados em memória local; Visualização em tempo real das leituras efectuadas; Sistema portátil. 21 de Fevereiro de 2011 |

5 5 Descrição do sistema Esquema do sistema: 21 de Fevereiro de 2011 |

6 6 Sensores de VOCs Diferentes tecnologias e princípios de detecção: Metal Oxide Semiconductor (MOS); Sensores de efeito de campo (FE); Quartz Microbalance (QMB); Photoionization Detector (PID). SensorFabricante Potência Consumida Tensão de Alimentação Temperatura de funcionamento AS-MLVAppliedSensor40mW2.7V-40º a 120ºC GSBT11Ogam Technology420mW<12V-10º a 60ºC P/N 707 Synkera Technologies, Inc 400mW5V- TGS2602Figaro USA, Inc210mW5V20ºC TGS2620Figaro USA, Inc210mW5V20ºC Mercado de Sensores: 21 de Fevereiro de 2011 |

7 7 Protocolos de comunicação sem fios FrequênciaEncriptaçãoConsumoDébitoAlcance ZigBee 868/915MHz, 2.4GHz SimBaixo250 Kbit/s10 a 75m Z-Wave900MHzNãoMuito Baixo40 Kbit/s30m MIWI2.4GHzSimBaixo250 Kbit/s- Dash7433MHzSimMuito Baixo28 Kbit/s1000m Bluetooth GHzSimBaixo3 Mbit/s1 a 100m ZigBee: Baixo consumo; Baixo débito de transmissão de dados; Bom alcance. Módulos disponíveis na Faculdade de Engenharia. 21 de Fevereiro de 2011 |

8 8 Especificação da arquitectura Arquitectura global do sistema: 21 de Fevereiro de 2011 |

9 9 Especificação da arquitectura Coordenador Dispositivo portátil e PCB de acoplamento dos sensores 21 de Fevereiro de 2011 |

10 10 Firmware do Coordenador Funcionamento do Coordenador: 21 de Fevereiro de 2011 |

11 11 Firmware do dispositivo portátil Funcionamento do dispositivo portátil: 21 de Fevereiro de 2011 |

12 12 Software para o computador Janela principal: 21 de Fevereiro de 2011 |

13 13 Software para o computador Janela de opções e configurações: 21 de Fevereiro de 2011 |

14 14 Testes e resultados Duas fases de testes: Primeira fase realizada num ambiente não controlado; Segunda fase realizada em laboratório, localizado no INEGI Porto, recorrendo a câmaras especiais. Câmara de testes 21 de Fevereiro de 2011 |

15 15 Testes e resultados – 1ª fase Sensor TGS2602: 21 de Fevereiro de 2011 |

16 16 Testes e resultados – 1ª fase Sensor TGS2620: 21 de Fevereiro de 2011 |

17 17 Testes e resultados – 2ª fase Testes realizados com o sistema desenvolvido e com um sistema da Gray Wolf disponível no mercado; Realizado teste de laboratório denominado por TENAX. Gray Wolf TG de Fevereiro de 2011 |

18 18 Testes e resultados – 2ª fase Gráfico gerado durante o primeiro dia de testes com o sensor TGS2602: Eixo dos X: Tempo em milissegundos; Eixo dos Y: Valor retornado pelo ADC. 21 de Fevereiro de 2011 |

19 19 Testes e resultados – 2ª fase Dia 1Dia 2Dia 3Dia 4 Concentração Teórica Total (ppm) Gray Wolf TG-502 (ppm) Tenax (ppm) TGS2602 nº TGS2602 nº TGS2620 nº TGS2620 nº Tabela dos resultados obtidos durante os quatro dias de testes: 21 de Fevereiro de 2011 |

20 20 Testes e resultados – 2ª fase Evolução dos sensores ao longo dos quatro dias: 21 de Fevereiro de 2011 |

21 21 Testes de consumo Função activaConsumo (mA) Leituras com TGS Leituras com TGS Idle (em espera)16 Função activaDuração da bateria Leituras com TGS26022h Leituras com TGS26202h.20min Idle (em espera)9h.22min Função activaDuração da bateria Leituras com TGS26022d.16h Leituras com TGS26203d.3h Idle (em espera)12d.12h 21 de Fevereiro de 2011 |

22 22 Testes de alcance Distância em metrosNº de erros c/antenaNº de erros s/antena Distância em metrosNº de erros c/antenaNº de erros s/antena de Fevereiro de 2011 |

23 23 Interferências com redes IEEE Teste nºNº de erros Média214 Resultados do teste de interferências com redes IEEE de Fevereiro de 2011 |

24 24 Conclusão Sistema desenvolvido operacional; Controlo remoto e configuração remota através do software desenvolvido para PC; Visualização e traçado de gráficos em tempo real; Software para PC com suporte para diferentes SO; Sistemas idênticos à venda no mercado possuem limitações, apresentando erros grosseiros durante os testes; Resultados obtidos por sistemas deste tipo possuem pouca precisão. 21 de Fevereiro de 2011 |

25 25 Trabalho futuro Automatizar a escolha da resistência de saída R L recorrendo a um potenciómetro digital; Integrar um ecrã LCD para a visualização dos resultados no dispositivo portátil; Adicionar um RTC (Real Time Clock) ao sistema por forma a organizar os resultados por datas; Acrescentar uma EEPROM I 2 C como uma expansão de memória; Aumentar a autonomia do sistema recorrendo a outro tipo de baterias. 21 de Fevereiro de 2011 |

26 26 Obrigado pela atenção! 21 de Fevereiro de 2011 |


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