Title
Een draadloze sensor voor het monitoren van bederfelijke producten
Author
Den Haas, W.
Polushkin, M.
Vlasman, I.
Contributor
Pertijs, M. (mentor)
Chang, Z.Y. (mentor)
Faculty
Electrical Engineering, Mathematics and Computer Science
Department
Microelectronics & Computer Engineering
Date
2013-07-05
Abstract
Om een pH-sensor[1], ontwikkeld binnen het PASTEUR-project [2], aan te kunnen sturen en uit te kunnen lezen is een ontwerp voor een sensorsysteem gemaakt dat de pH en temperatuur in vlees kan monitoren. Belangrijke eigenschappen hiervan zijn het lage energieverbruik, de draadloze digitale communicatie en het kleine formaat. Het systeem meet gedurende 48 uur elke tien minuten de pH en slaat deze op. Andere intervallen zijn ook mogelijk, maar dat verandert wel de tijd waarin het systeem blijft werken. De gebruiker kan al deze data ophalen via een reader en ook een instantane meting aanvragen. Het sensorsysteem is opgedeeld in twee onderdelen: de draadloze communicatie en de sensor node. In deze thesis wordt het ontwerp van de sensor node besproken. Deze stuurt de sensor daadwerkelijk aan, slaat de rauwe data van de pH en temperatuur op en geeft dit door aan de draadloze communicatie zodat deze de data kan versturen naar een computer, die de data verder verwerkt. De sensor node bestaat uit een microcontroller en een extern geheugen om alle data in op te slaan. Daarnaast bestaat het uit hardware om de communicatie met de RFID-tag en de sensorstick mogelijk te maken. Het systeem bevindt zich het grootste gedeelte van de tijd in sleep mode om energie te besparen. De microcontroller die hiervoor gebruikt is, is de C8051F986 van Silicon Labs, welke de laagste sleep mode current heeft op de huidige markt. Het geheugen is een 24AA64-I/OT, een EEPROM chip van 64kbit met I2C communicatie. De draadloze communicatie zal door middel van RFIDtechniek tot stand komen. De groep die dat ontworpen heeft, gebruikt de TMS37157, een passieve RFID interface met SPI aansturing. Een protocol is ontwikkeld, genaamd het Data Link Protocol, om foutloze dataoverdracht te garanderen. De sensor node wordt gevoed door een 3V lithium knoopcel. De microcontroller en het geheugen wordt direct gevoed door de batterijspanning, de pH-sensor door een 1,8V regulator, en het RFID subsysteem wordt enkel gevoed door de RF energie van de reader. De software is geschreven in C en werkt zonder operating system, omdat er slechts één proces tegelijkertijd zal worden uitgevoerd en een OS dus niet noodzakelijk is. De software is opgebouwd uit een toplaag, een middenlaag en drivers. De toplaag bestaat uit de mainfunctie die controle heeft over de functie die met de TMS37157-chip communiceert, de functie die het geheugen beheert, de slaapfunctie en de functie die de pH-sensor aanstuurt en uitleest. Vanuit de TMS37157-chip kunnen acht verschillende commando’s komen die door de sensor node moeten worden opgevolgd. Op basis hiervan roept de mainfunctie de juiste functies aan. Ondanks de CRC-check van de TMS37157-chip moet de foutdetectie van de draadloze communicatie extra verzekerd worden, omdat de CRC geen rekening kan houden met geheel niet ontvangen van verzendingen. Daarvoor is er een data link protocol ontwikkeld. In het geheugen worden de kalibratiemetingen, de geplande metingen en de instantane metingen apart opgeslagen. Hierbij is ervoor gezorgd dat genoeg ruimte is om acht kalibratiemetingen op te slaan. Bij deze kalibratiemetingen worden de time stamp en de pH-waarde, door de gebruiker meegegeven, opgeslagen. Zonder getriggerde metingen is er daarnaast nog ruimte om 2698 geplande metingen op te slaan, wat meer dan voldoende is voor wat nodig is om 48 uur lang elke tien minuten een meting te doen. Dit aantal is wat minder met getriggerde metingen erbij, omdat deze meer ruimte innemen. Het ontwerp is nog niet getest, dus er zijn nog geen algemene resultaten te zien, maar met behulp van een logic analyser is wel aangetoond dat het beheren van de EEPROM en de communicatie met de TMS-chip via SPI werkt.
Subject
pH temperatuur sensor draadloos energiezuinig monitoring versheid bederfelijkheid houdbaarheidsdatum
To reference this document use:
http://resolver.tudelft.nl/uuid:d540c961-f7e5-46de-9dce-74c1b4fba528
Part of collection
Student theses
Document type
bachelor thesis
Rights
(c) 2013 Den Haas, W.; Polushkin, M.; Vlasman, I.