,Testy w warunkach rzeczywistych były podobne do testów laboratoryjnych. Tzn. płytka Bezprzewodowej Anteny była zasilona również z zasilacza rejestrującego pobór prądu i codziennie zapisywano zużycie prądu z poprzedniej doby. Zasilacz z rejestracją prądu tak jak poprzednio, to urządzenie OTII firmy QOITECH, podłączone do komputera, na którym działał program zarządzający pracą tego urządzenia.,Dla zapewnienia warunków rzeczywistych stanowisko pomiarowe z urządzeniem BA umieszczono w pomieszczeniu znajdującym się na poddaszu budynku, w którym przeprowadzano testy. Warunki rzeczywiste polegają na tym, że urządzenie Bezprzewodowej Anteny umieszcza się jak najwyżej, żeby zapewnić dobrą komunikację modułu GSM z siecią. Jednak BA nie może być zbyt daleko od nadajnika, żeby była w stanie odbierać pakiety radiowe nadawane przez ten nadajnik.,Natomiast samo urządzenie BA umieszczono w wodoszczelnej obudowie, która w warunkach rzeczywistych ma umożliwić montaż BA w dowolnym miejscu – np. na ścianie wewnątrz budynku, czy na tablicy pod daszkiem na zewnątrz. Obudowa ta po założeniu pokrywki i przykręceniu jej śrubami, zapewnia zabezpieczenie przed niekorzystnymi warunkami atmosferycznymi, panującymi na zewnątrz.,Dodatkowymi elementami są tu płytka z mikroswitchem, za pomocą którego wykrywane jest zdarzenie (sabotaż) otwarcia pokrywki oraz zewnętrzna antena radiowa do odbiornika radiowego – jej rola będzie omówiona poniżej.,Najpierw skonfigurowano urządzenie BA, wpisując numer monitorowanego urządzenia nadawczego nie występujący w otoczeniu, aby BA w każdej sesji nasłuchu włączała swój moduł radiowy na maksymalną ilość czasu. Każdego dnia o tej samej godzinie dokonywano odczytu prądu średniego z całej poprzedniej doby. Wyniki zebranych pomiarów są przedstawione w Tabeli nr 47.,Całkowity prąd średni wynosi: 44,7 [uA],Po zakończeniu tego testu przekonfigurowano urządzenie BA, wpisując prawidłowy nr urządzenia nadawczego i umieszczając to urządzenie w piwnicy w studzience wodociągowej z daleka od BA . Okazało się, że odległość pomiędzy nadajnikiem a BA oraz przeszkody w postaci betonowych stropów pomiędzy kondygnacjami spowodowały, że antena radiowa „on board” nie spełnia dobrze swojego zadania. Zamontowano więc na obudowie konektor antenowy i przykręcono antenę z lepszym uzyskiem, co spowodowało, że moduł radiowy BA zaczął ponownie dobrze widzieć pakiety nadawane przez nadajnik.,Pomiary dokonane w czasie testów w warunkach rzeczywistych przy prawidłowym odbieraniu pakietów przez BA przedstawiono w Tabeli nr 48.,Całkowity prąd średni wynosi: 43,8 [uA],Jak widać z tabel 47 i 48 prąd rzeczywisty bez nadajnika to 44,7 [uA] a z nadajnikiem to 43,8 [uA],Działania zostały uznane za dobre ponieważ, prototyp w warunkach rzeczywistych, odbierał informacje z jednego nadajnika w dwóch sesjach na dobę (trwających po 1 [min]), przy średnim poborze prądu mniejszym od 50[uA].,Testy Bezprzewodowego Koncentratora w warunkach rzeczywistych były podobne do testów Bezprzewodowej Anteny w warunkach rzeczywistych. Urządzenie BK było umieszczone w pomieszczeniu na poddaszu i zasilone z zasilacza z rejestracją prądu.,Urządzenie BK zostało wmontowane do obudowy zapewniającej zabezpieczenie przed niekorzystnymi warunkami atmosferycznymi. Zamontowano też zewnętrzną antenę do odbioru fal radiowych nadawanych przez nadajniki, w celu poprawy zasięgu. Dodatkowym elementem jest płytka z mikroswitchem, za pomocą którego wykrywane jest zdarzenie (sabotaż) otwarcia pokrywki.,Również w czasie testów Bezprzewodowego Koncentratora w warunkach rzeczywistych, tak jak w pozostałych testach, prace podzielono na 2 etapy. W pierwszym etapie skonfigurowano BK tak, aby nie były odbierane pakiety i tym samym czas sesji nasłuchu radia był maksymalny – wpisano w konfiguracji numery nadajników takie które nie występują w najbliższym otoczeniu. I ponownie raz na dobę o tej samej godzinie dokonywano odczytu prądu średniego. Wyniki tych pomiarów są przedstawione w Tabeli nr 49.,Całkowity prąd

,W tej części przedstawione zostaną wyniki badania jakości poszczególnych anten, polegające na sprawdzeniu zasięgu działania urządzenia, w którym zamontowana została dana antena,Do badania anteny nadawczej użyto układu bramka LoRa (na bazie płytki ewaluacyjnej B-L072Z-LRWAN1) - płytka nadawcza na bazie transmitera SX1279, pracujące na częstotliwości 868,0 MHz. W odbiorniku zastosowano antenę prosty drut „srebrzanka” o długości 85 mm - tak, aby była to antena 1/4 fali dla częstotliwości 868 MHz. Płytka nadawcza wysyłała pakiety testowe (40 bajtów) co 5 sekund. Bramka LoRa po odebraniu prawidłowego pakietu wysyłał go na interfejs komunikacyjny USART z dodatkowymi informacjami: z jakim poziomem sygnału ten pakiet został odebrany oraz jaki czas (w sekundach) upłynął od odebrania poprzedniego pakietu.,Testy przeprowadzono podobnie jak przy sprawdzaniu zasięgu w zależności od częstotliwości i parametrów modulacji: układ odbiorczy znajdował się na otwartym balkonie domku jednorodzinnego na poziomie 1 piętra. Układ nadawczy był przemieszczany (oddalany) na otwartej przestrzeni w linii prostej.,Jak widać z wyników – zgodnie z oczekiwaniami – najlepsza jest antena półfalowa. Anteny ćwierć falowe mają podobne zasięgi, choć widać, że niezgodność polaryzacji anten nadawczej i odbiorczej trochę pogarsza warunki pracy – antena „własnej” roboty wypadła trochę słabiej.,

,Wykonano sześć płytek testowych, które pełniły rolę endpoint-ów: - na bazie transmitera SX1276 na pasmo 433 MHz - na bazie transmitera SX1276 na pasmo 868 MHz - na bazie transmitera SX1277 na pasmo 433 MHz - na bazie transmitera SX1277 na pasmo 868 MHz - na bazie transmitera SX1279 na pasmo 433 MHz - na bazie transmitera SX1279 na pasmo 868 MHz,W płytkach tych wykorzystano chipset sterujący (z rodziny STM32), za pomocą którego odpowiednio steruje się konfiguracją i funkcjami układów radiowych.,Jako bramkę LoRa zastosowano płytkę ewaluacyjną B-L072Z-LRWAN1 z dodatkowym wyświetlaczem LCD. Jest to gotowy układ z dobranymi przez producenta elementami, które są optymalne dla pracy w interesujących nas pasmach.,Parametry transmisji radiowej:,- f = 433,0 MHz oraz 868,0 MHz,- moc nadawania +10 dBm / 10,0 mW,- Szerokość pasma modulacji: 250 / 125 kHz,- Współczynnik kodowania LoRa (Spread Factor): SF7 / SF9,- Kodowanie nadmiarowe: 4/6,- Ustawienia modemu LoRa: CRC, HME,W płytkach endpoint jako antenę zastosowano prosty drut „srebrzanka” o długości dobranej tak, by była to antena ćwierć falowa. Dla częstotliwości 433 MHz była to długość 175 mm. Dla częstotliwości 868 MHz antena miała długość 85 mm. Bramka LoRa wysyłała krótkie pakiety testowe (40 bajtów) co 5 sekund i czekała na odpowiedź endpointa. Endpoint po odebraniu pakietu z bramki rejestrował siłę sygnału, z jaką odebrał ten pakiet i zwrotnie wysyłał do bramki pakiet z informacją o tej sile sygnału, z jaką słyszał bramkę. Po odebraniu pakietu bramka wyświetlała na swoim wyświetlaczu informację o sile z jaką odebrała sygnał z endpointa oraz poziom sygnału, z jakim enpoint odebrał pakiet z bramki. Bramka równolegle wysyłała te informacje na interfejs komunikacyjny USART. Jeśli po wysłaniu pakietu przez bramkę nie usłyszała ona pakietu z enpointa, to też taka informacja pojawiała się na ekranie bramki i była wysłana na interfejs USART.,Płytka bramki LoRa znajdowała się na otwartym balkonie domku jednorodzinnego na poziomie 1 piętra. Płytka enpointa była przemieszczana (oddalana) na otwartej przestrzeni w linii prostej.,Najpierw wykonywano pomiary dla obu częstotliwości - 433 MHz i 868 MHz dla ustawienia szerokości pasma 250kHz i Spread Factor SF7. Następnie zmodyfikowano program w chipsecie, żeby transmisja odbywała się przy szerokości pasma 125kHz oraz Spread Factor SF9. Celem takich ustawień było sprawdzenie, jak mocno w warunkach rzeczywistych wpływają one na zasięg transmisji. Niestety, żeby zachować takie same warunki trzeba było zastosować moc nadawania 10 mW, gdyż w pasmie 433 MHz nie wolno nadawać z większą mocą. Parametr Spread Factor też musiał zostać ograniczony do wartości SF9, gdyż dla transmitera SX1277 jest to maksymalna możliwa wartość.,Dla zachowania tych samych warunków w każdym przypadku zostało zarejestrowanych 100 prób transmisji wykonanych przez bramkę. W tym przypadku bezwzględna ilość poprawnych transmisji jest od razu ilością procentową.,Wnioski:,Z powyższych danych wynika, że bardzo podobnie zachowują się transmitery SX1279 i SX1276. Transmiter SX1277, zgodnie z oczekiwaniami wynikającymi z analizy parametrów katalogowych, poprzez swoją słabszą czułość układu odbiorczego ma mniejszy zasięg. Natomiast wyraźnie widać, że wszystkie transmitery lepiej pracują w pasmie 868 MHz mimo, że zgodnie z zasadami fizyki to pasmo 433 MHz powinno dawać większe zasięgi. Jest to spowodowane tym, że w pasmo 433 MHz jest o wiele bardziej „zaśmiecone” – jest jedynym wolnym pasmem dostępnym prawie na całym świecie i jest często wykorzystywane w pracy innych urządzeń, które powodują zwiększoną ilość zakłóceń. Generują je urządzenia powszechnego użytku, takie jak: zabawki zdalnie sterowane, piloty samochodowe, czujniki alarmowe bezprzewodowe, sterowanie automatyką, radiokomunikacja. Na częstotliwości 868 Mhz występowało dużo mniej zakłóceń. Zatem rzeczywisty zasięg dla pasma 433 MHz jest wyraźnie mniejszy niż dla częstotliwości 868 MHz.,Z tych danych widać wyraźnie, że lepsze do

,Kryteriami doboru jest przede wszystkim analiza właściwości fizycznych fal radiowych dla poszczególnych częstotliwości.,Dalszymi kryteriami są: moc nadajnika, czułość odbiornika, prostota implementacji hardware.,Częstotliwość 169MHz wydaje się najbardziej korzystna ze względu na przenikliwość fal. Jednak żeby uzyskać dobry zasięg, dobrze by było, żeby antena była nie krótsza niż półfalowa, co daje długość ok. 89 cm. Projektowane urządzenie ma jednak małe gabaryty, a antena ta powinna zmieścić się wewnątrz obudowy, więc długość ta nie wchodzi w grę. Duże gabaryty to też większa pojemność pasożytnicza, więc więcej energii jest potrzebnej dla przeładowywania tej pojemności. A urządzenie jest zasilane bateryjnie i powinno pobierać jak najmniej energii.,Z kolei pasmo 433 MHz jest jedynym wolnym pasmem dostępnym prawie na całym świecie i w związku z tym producenci pilotów samochodowych, bram zdalnie sterowanych, zabawek itp. korzystają właśnie z tego pasma. Powoduje to ogromne zaśmiecenie tych częstotliwości, co może powodować w pewnych lokalizacjach, że transmisja będzie niemożliwa. Ważną rzeczą jest tu, że w pasmie tym maksymalna dozwolona moc nadawania to tylko 10 mW, co powoduje duże ograniczenie zasięgu. I antena dla tego pasma ma nadal dość spore gabaryty – w tym przypadku dipol półfalowy powinien mieć długość ok. 33 cm. Jest to to nadal za duży gabaryt jak na małe urządzenie bateryjne .,Częstotliwość 2,4 GHz wydaje się najbardziej korzystna ze względu na gabaryty anteny, ale niestety jest ona już silnie tłumiona przez większość przeszkód (materiałów). Żeby więc uzyskać dobry zasięg trzeba by pracować z dużą mocą nadawczą. Jak wyżej wspomniano, urządzenie zasilane jest z baterii, więc z drugiej strony jest potrzeba ograniczania mocy nadawania do minimum. W pasmie tym pracują też sieci WiFi i Bluetooth, więc jest ono bardzo mocno zapełnione i zaszumione, co powoduje, że trzeba tu stosować bardziej zaawansowane układy nadawczo-odbiorcze, które wykrywają chwilową zajętość danego kanału.,W wyniku powyższej analizy, Częstotliwości 169 MHz oraz 2,4 GHz uznane zostają jako najmniej rokujące i nie będą dla nich przeprowadzane dalsze badania. Częstotliwości 433 MHz i 868 MHz wyglądają na najbardziej warte uwagi. Dla nich więc będą prowadzone dalsze badania.,Modemy LoRa zestawione w tabeli 1 można podzielić na dwie grupy. Pierwsza z nich obejmuje układy SX1272 i SX1273, które są przystosowane do pracy z częstotliwościami z zakresu 860..1020 MHz. Druga grupa to układy SX1276, SX1277, SX1278 i SX1279 mogące pracować z częstotliwościami od 137 do 1020 MHz, zależnie od modułu. W porównaniu do układów z pierwszej grupy mają one większą czułość odbiorników radiowych, a ich pasmo zaczyna się już od 7,8 kHz, w przeciwieństwie do pierwszej grupy modemów, gdzie dopuszczalne pasmo zaczyna się od 125 kHz,Po wstępnej analizie parametrów poszczególnych układów postanowiono zrezygnować z badania układów SX1272, SX1273 oraz SX1278. Jest to spowodowane tym, że układy SX1272 i SX1273 mają najniższą czułość, a przy pomoc układu SX1278 nie można zbadać pasma 868 MHz.,Do badań wybrano więc i zakupiono układy SX1276, SX1277 oraz SX1279.,

,Po przeanalizowaniu wyników prac badawczych nasuwają się następujące wnioski:,

,1) Właściwości fizyczne pasm 169 MHz, 433 MHz, 868 MHz, 2,4GHz.,2) Opis modulacji stosowanej w transmisji cyfrowej LoRa.,3) Dobór układu nadawczo - odbiorczego.,4) Badanie zasięgu poszczególnych zakresów fal przy tej samej mocy nadawania w otwartej przestrzeni.,5) Badanie podatność na pochłanianie fal w poszczególnych zakresach dla drewna, betonu, żelbetonu, cegły, metalu.,6) Dobór anteny w urządzeniu.,7) Badanie jakości różnych rodzajów anten.,8) Optymalizacja energetyczna.,9) Uzasadnienie wyboru częstotliwości i parametrów modulacji.,10) Wybór chipsetu do modułu radiowego.,11) Dobór najkorzystniejszych parametrów pracy układu SX1276.,12) Opracowanie płytki prototypowej.,13) Testy w warunkach laboratoryjnych.,14) Testy w warunkach rzeczywistych.,15) Wybór chipsetu.,16) Oszacowanie prądów.,17) Opracowanie płytki prototypowej Bezprzewodowej Anteny (BA).,18) Opracowanie płytki prototypowej Bezprzewodowego Koncentratora (BK).,19) Testy w warunkach laboratoryjnych.,20) Testy w warunkach rzeczywistych.,21) Podsumowanie i wnioski.,

,Dlatego, że docelowe urządzenie, w którym ma być zastosowany układ radiowy, będzie zasilane z baterii, należy tak dobrać sposób działania układu radiowego, żeby pobierał jak najmniej prądu, ale jednocześnie zapewniał poprawną komunikację na jak największej odległości.,Parametrem, jakim można tu regulować, to przede wszystkim moc nadajnika. Należy go ustawić na jak największą wartość, żeby uzyskać jak największy zasięg. Niestety za tym idzie zwiększenie energii pobieranej ze źródła zasilnia.,Drugim parametrem wpływającym na ilość potrzebnej energii do transmisji w modulacji LoRa jest szerokość pasma (BW). Co prawda Im jest ona większa, tym więcej informacji można przesłać w jednostce czasu, ale zmniejsza się wtedy czułość układu odbiorczego, a co za tym idzie zasięg.,Trzecim parametrem, od którego zależy moc pobierana ze źródła zasilania jest współczynnik kodowania LoRa Spread Factor. Określa on jak szybko jest przemiatana częstotliwość w zadanej szerokości pasma. Wpływa on na prędkość transmisji danych. Im jest on mniejszy, tym krócej trwa przesłanie danej paczki, a co za tym idzie mniej energii pobranej ze źródła zasilania. Jednak im większa prędkość, tym większą rolę odgrywają zakłócenia i spada realny zasięg poprawnej transmisji.,Do sprawdzenia zależności zasięgu od prędkości transmisji użyto pary urządzeń:,- płytkę endpoint na bazie transmitera SX1276 na pasmo 868 MHz jako nadajnik (prąd 24 mA przy mocy +10 dBm),- bramkę LoRa na bazie płytki ewaluacyjnej B-L072Z-LRWAN1 jako odbiornik,Wszystkie trzy badane transmitery (SX1276, SX1277, SX1279) pochodzą z tej samej rodziny i mają identyczne parametry elektryczne, więc nie ma sensu badanie ich wszystkich. Wybrany został właśnie SX1276.,Testy przeprowadzono podobnie jak przy sprawdzaniu zasięgu w zależności od częstotliwości i parametrów modulacji: układ odbiorczy znajdował się na otwartym balkonie domku jednorodzinnego na poziomie 1 piętra. Układ nadawczy był przemieszczany (oddalany) na otwartej przestrzeni w linii prostej. W obydwu urządzeniach zastosowano anteny proste 1/4 długości fali – 85 mm.,W badaniach przyjęto stały parametr CR o wartości 4/5.,Wnioski:,Jak widać mimo, że poziomy sygnałów dla danej odległości są bardzo podobne, to im większa prędkość transmisji tym mniejsza odległość, przy której transmisja dochodzi do skutku. Natomiast im większa prędkość transmisji tym mniej energii jest pobieranej ze źródła zasilania. Należy więc przy projektowaniu urządzeń zapoznać się z otoczeniem, w którym będą one używane – jakie odległości pomiędzy bramką a enpointami trzeba brać pod uwagę. I na tej podstawie zadecydować, czy ważniejszy jest zasięg, czy można pozwolić sobie na większą oszczędność energii kosztem utraty zasięgu.,Przy odbieraniu danych nie ma już możliwości regulacji pobieranej energii jak tylko czas włączenia modułu odbiorczego. Sposobem na taką regulację jest ustalenie odpowiedniego protokołu i konfiguracja samych urządzeń tak, żeby odbiornik i nadajnik włączały się w tym samym czasie i transmisja trwała jak najkrócej.,

,Do badania użyto nadajnika, włożonego do metalowego wiadra, żeby uzyskać efekt promieniowania tylko w jednym określonym kierunku. Pomierzono najpierw za pomocą odbiornika moc sygnału w odległości 30 cm od wylotu wiadra. Wartość ta jest wartością odniesienia i to ona jest bazą do liczenia tłumienia różnych materiałów.,Następnie jako pokrywę na wiadro nakładano po kolei różne materiały, których tłumienność miała być zbadana. Próbka materiału była na tyle duża, że całkowicie zakrywała wylot wiadra. Odbiornik był umieszczony w odległości 30 cm od wylotu wiadra.,Najpierw pomiarów dokonano dla urządzeń pracujących na częstotliwości 868 MHz. Następnie zmodyfikowano układ hardware, żeby urządzenia pracowały na częstotliwości 433 MHz i ponownie dokonano pomiarów z tymi samymi próbkami materiałów.,Wnioski:,Dla blachy stalowej prawdopodobnie tłumienie jest tak duże, że odbiornik by nie odebrał żadnego sygnału. Natomiast nie była zapewniona szczelność przylegania blachy do krawędzi i przez szpary przedostawał się sygnał szczątkowy.,

방사성방해전압시험결과에서 가정용전기기기및전동기기류에 해당하는 시험결과입니다.

,Przeprowadzono serię testów, w których oceniano działanie algorytmów komutacji sygnału audio w pracowni lingwistycznej. W pierwszym teście sygnał miał amplitudę 16 mV na każdym z kanałów, natomiast w drugim testowym sygnał osiągnął amplitudę 200 mV. W każdym teście zbadano trzy różne częstotliwości dla każdego kanału: 300 Hz, 1000 Hz i 4000 Hz.,Dane zostały wytworzone w ramach projektu współfinansowanego z RPO dla Województwa Zachodniopomorskiego na lata 2014-2020 Tytuł: Projekt badawczo-rozwojowy na rynek krajowy i międzynarodowy pracowni lingwistycznej z systemem do elektronicznej oceny, dostosowanej do ustawy o zapewnianiu dostępności osobom ze szczególnymi potrzebami.,