Zařízení pro zaznamenávání proudové spotřeby LPWA senzorů

Abstract

Tato diplomová práce se zabývá návrhem a sestrojením měřícího zařízení pro měření a~záznam odběru proudu senzorů technologií LPWAN (Low Power Wire Area Network). V teoretické části práce jsou nejprve shrnuty vybrané technologie LPWAN. Z těchto technologií jsou blíže prozkoumány technologie LoRaWAN, Sigfox a Narrowband IoT (NB-IoT). Poté jsou stručně rozebrány techniky pro měření proudů, z nichž je nejvíce pozornosti věnováno metodě proudových bočníků. Druhá polovina práce obsahuje popis postupů při návrhu a stavbě měřícího přístroje. Pro měření proudu je zvolena metoda proudových bočníků, která je doplněna o obvod napěťového zesílení a následný převod do digitální podoby pomocí AD převodníku. Práce podrobně popisuje postupy při výběru jednotlivých komponent a důležité procesy použité při návrhu desek plošných spojů. Nedílnou součásti realizace měřícího přístroje je návrh a realizace řídícího softwaru, který je podrobně popsán a doplněn o vývojové diagramy ilustrující funkcionalitu jednotlivých částí přístroje. Celá realizace měřícího přístroje je završena návrhem a realizací krycí krabičky pomocí technologie 3D tisku. Na závěr je stručně pojednáno o specifikacích navrženého přístroje na základě limitů použitých komponent.This Master thesis deals with the design and construction of a measuring device for measuring and the current consumption logging of sensors using LPWAN (Low Power Wide Area Network) technology. The theoretical part of the thesis firstly summarizes selected LPWAN technologies. Selected technologies, namely: LoRaWAN, Sigfox and Narrowband IoT (NB-IoT), are described more in detail. Further, the current measurement techniques are briefly discussed. The main focus is given to the current shunt measuring methods. The second half of thesis describes procedures conducted during the design and construction of a measuring device. The current measuring is based on the current shunt circuit complemented by the voltage amplification circuit, whose output is subsquently converted into digital form using an AD converter. The thesis describes in great detail the procedures for selecting individual components and important processes used in design of printed circuit boards. An integral part of the measuring device implementation is the design and implementation of control software, which is described in detail and supplemented by workflow charts underlining the entire description. The implementation of the entire measuring device is completed by the design and implementation of the cover box using 3D printing technology. Finally, the specifications of designed device are briefly discussed based on the limits of the used components.