Dispositivo remoto para monitorização de VOCs

Apresentação em tema: "Dispositivo remoto para monitorização de VOCs"— Transcrição da apresentação:

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

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 | dhdfbdsfbfsd

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

6 Temperatura de funcionamento
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). Mercado de Sensores: Sensor Fabricante Potência Consumida Tensão de Alimentação Temperatura de funcionamento AS-MLV AppliedSensor 40mW 2.7V -40º a 120ºC GSBT11 Ogam Technology 420mW <12V -10º a 60ºC P/N 707 Synkera Technologies, Inc 400mW 5V - TGS2602 Figaro USA, Inc 210mW 20ºC TGS2620 21 de Fevereiro de 2011 |

7 Protocolos de comunicação sem fios
Frequência Encriptação Consumo Débito Alcance ZigBee 868/915MHz, 2.4GHz Sim Baixo 250 Kbit/s 10 a 75m Z-Wave 900MHz Não Muito Baixo 40 Kbit/s 30m MIWI 2.4GHz - Dash7 433MHz 28 Kbit/s 1000m Bluetooth 2.0 3 Mbit/s 1 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 Arquitectura global do sistema:
Especificação da arquitectura Arquitectura global do sistema: 21 de Fevereiro de 2011 |

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

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

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

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

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

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

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

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-502 21 de Fevereiro de 2011 |

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 Concentração Teórica Total
Testes e resultados – 2ª fase Tabela dos resultados obtidos durante os quatro dias de testes: Dia 1 Dia 2 Dia 3 Dia 4 Concentração Teórica Total (ppm) 16.17 23.01 17.49 Gray Wolf TG-502 (ppm) 14.73 29.40 62.06 Tenax 15.15 10.80 6.30 TGS2602 nº1 ≈540 1650 3570 3880 TGS2602 nº2 3105 5286 4874 TGS2620 nº1 883 895 2442 TGS2620 nº2 646 682 1207 21 de Fevereiro de 2011 |

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

21 Testes de consumo Função activa Consumo (mA) Leituras com TGS2602 74
64 Idle (em espera) 16 Função activa Duração da bateria Leituras com TGS2602 ≈2h Leituras com TGS2620 ≈2h.20min Idle (em espera) ≈9h.22min Função activa Duração da bateria Leituras com TGS2602 ≈2d.16h Leituras com TGS2620 ≈3d.3h Idle (em espera) ≈12d.12h 21 de Fevereiro de 2011 |

22 Testes de alcance Distância em metros Nº de erros c/antena
Nº de erros s/antena 5 10 15 20 25 149 343 Distância em metros Nº de erros c/antena Nº de erros s/antena 21 22 23 24 105 21 de Fevereiro de 2011 |

23 Interferências com redes IEEE802.11
Teste nº Nº de erros 1 214 2 205 3 224 4 213 Média Resultados do teste de interferências com redes IEEE802.11 21 de Fevereiro de 2011 |

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 Trabalho futuro Automatizar a escolha da resistência de saída RL 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 I2C como uma expansão de memória; Aumentar a autonomia do sistema recorrendo a outro tipo de baterias. 21 de Fevereiro de 2011 |

26 Obrigado pela atenção! 21 de Fevereiro de 2011 |