Resumo: Nesta dissertação é apresentada uma aplicação web, dinâmica e interativa, para o controle e monitoramento de transdutores inteligentes conectados em rede de acordo com o padrão IEEE 1451. O ambiente está hospedado em um computador pessoal que desempenha as funções de um servidor web e da parte lógica de um processador com capacidade de operar em rede. O acesso aos transdutores da rede é realizado através de um módulo de interface para transdutores inteligentes, implementado em um dispositivo lógico programável. No desenvolvimento do MATIW 1451 utilizou-se somente plataforma operacional e linguagens de programação de domínio público, abertas e padronizadas como estabelece o comitê gestor do padrão IEEE 1451. O sistema foi testado em uma rede de transdutores contendo um sensor de temperatura e uma ventoinha e em uma rede de distribuição de água, contendo sensores de pressão, vazão e um redutor de pressão. / Abstract: This paper presents an interactive and dynamic web application to control and monitor smart transducers connected in network according to the IEEE 1451 standart, named MATIW 1451. A personal computer acts as a web server and as the logical part of a NCAP (Network Capable Application Process). The transducers are accessed via a STIM (Smart Transducer Interface Module) implemented by a PLD (Programmable Logic Device). The tools used in the implementation of MATIW 1451 are all in public domain, open as defined by the 1451 committee, including the operating system, languages, libraries and API’s. The system was tested in a network of transducers comprised by a temperature sensor and cooler, and also tested in a water distribution kit with pressure and flow sensors, and a pressure reducer. / Orientador: Alexandre César Rodrigues da Silva / Coorientador: Carlos Antônio Alves / Banca: Ailton Akira Shinoda / Banca: Mauro Conti Pereira / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:35:26Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2469_1.pdf: 9007648 bytes, checksum: 62c40e7e2139e238509354c049e4228b (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2010 / Petróleo Brasileiro S.A. / Neste trabalho são apresentadas a descrição em linguagem VHDL e a implementa ção em FPGA de um amplificador sensível à fase (lock-in) e de um módulo de comunica ção CAN para o desenvolvimento de um sensor inteligente inspirado na família de padrões IEEE 1451. O amplificador sensível à fase é utilizado para detecção e condicionamento de sinais. Sua implementação em formato digital possibilita a utilização de técnicas de processamento digital de sinais. A síntese do amplificador utilizou apenas 6% dos recursos lógicos da FPGA escolhida, possibilitando a implementação de vários amplificadores em paralelo, na mesma FPGA. O módulo CAN implementado é capaz de se comunicar em rede com outros módulos CAN, disponíveis comercialmente. A utilização lógica do módulo CAN implementado foi comparada à do módulo HurriCANe, desenvolvido pela ESA. O funcionamento dos circuitos foi verificado com êxito a partir de simulações e de testes realizados após a implementação em FPGA. A interligação do módulo CAN ao amplificador lock-in foi realizada com sucesso, sendo ocupados apenas 14% dos recursos da FPGA

The thesis focuses on the architecture of embedded systems. It summarizes the current state of accepted standards from IEEE 1451 family, which deals with creating an environment for the sensors and their involvement in various networks. These standards describe the open, network-independent communication architecture for a sensor-based system. One of the main outcomes of this work is the architectures presented as case studies, which can be used as design patters for embedded applications. They are demonstrated on ZigBee technology suitable mainly for small devices with very low power consumption. Based on these studies the new design of universal gateway was proposed. Its major advantage is that it allows interconnection of the endpoints based on different sensor network technologies. Additionally, the thesis deals with modifying the routing protocol of ZigBee network in order to reduce power consumption required to transmit one data packet.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:31Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-06-21Bitstream added on 2014-06-13T19:28:01Z : No. of bitstreams: 1 santosfilho_ta_me_ilha.pdf: 897214 bytes, checksum: b413f9725d41ab8ae80464b36b02dada (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Neste trabalho foi desenvolvido um aplicativo para os dispositivos móveis (celulares e PDA´s) chamado MATIUDE (Monitoramento e Acesso aos Transdutores Inteligentes Utilizando os Dispositivos Embarcados) para o monitoramento e acesso aos transdutores inteligentes em conformidade com o padrão IEEE 1451. O sistema realiza a comunicação com o NCAP utilizando a rede ethernet. A comunicação entre o NCAP com os módulos inteligentes é realizada por meio da interface física padronizada TII podendo acoplar num total de 255 transdutores por módulo STIM. Os testes foram realizados em um sistema de distribuição de água no laboratório Hidrologia e Hidrometria, na maquete de uma granja e no monitoramento de temperatura ambiente, porém desenvolvidos no Laboratório de Processamento de Sinais e Sistemas Digitais. Os resultados obtidos comprovam o bom funcionamento do sistema. / On this work, an applicatory for mobile devices (cellular and PDA´s) called MATIUDE (Monitoring and Access to the Smart Transducers Using the Embedded Devices) was developed for monitoring and access to the smart transducers in compliance with the standard IEEE 1451. The communication between the NCAP and the smart modules is performed though the physical interface standardized TII limiting the system in a total of 255 transducers per module STIM. The tests were carried in a water distribution system in the Hydrology and Hydrometric laboratory on a mockup’s farm and ambient temperature monitoring, both developed in the Signal Processing and Digital System Laboratory. The results prove the good working.

This diploma thesis deals with sensor networking technology, namely about ZigBee. This work consists of two parts - teoretical and practical. The teoretical part is created by some chapters which describe protocols and standards which compose a bases to ZigBee technology. Some parts of this chapter compare ZigBee network with the other wireless solutions and deals with their features. Practical parts is based on properties of available ZigBee devices and summarize communication among sensor network nodes,  own ZigBee application, application gateway design and its implementation for ZigBee network monitoring and control from Internet. The last chapter is devoted to discusion about problems and their solutions alternatively  about suggestions of next study and improvement this project.

This PhD thesis introduces basic concepts of smart chemical sensors design, which are afterwards applied to a particular application: the analysis of natural gas. The thesis addresses thus two sets of objective, a first set of objectives related to the conceptual design of a smart chemical sensor using smart sensor standards: - The design of an optimal smart chemical sensor architecture - The novel combination in a working prototype of the highly complementary smart sensor standards IEEE-1451 and BS-7986 A second set of objectives is directly related to the selected application. Natural gas quality control. Natural gas is an energy source of major importance in the world energy supply, its quality control is increasingly important due to its origin-dependent properties and the progressive liberalization of the energy market. The objectives related to this application are: - To solve the natural gas quality analysis problem by using a lower cost approach taking advantage of MEMS technology, smart sensor features, and embedded intelligent signal processing. - To select suitable sensing technologies and associated signal processing. An overall goal addressed by the PhD Thesis is in the end the reporting of a working smart sensor prototype implementing all the smart sensor features, MEMS based natural gas analysis and advanced signal processing as a demonstration of a novel low-cost and high speed natural gas analyzer. The thesis covers this research along 7 chapters, introducing the concepts and application in chapters 1 and 2, the objectives in chapter 3, the simulation of a proposed MEMS sensor approach in chapter 4, the description of the advanced signal processing approach adopted in chapter 5, the description of the electronics and engineering of the smart natural gas analyzer prototype in chapter 6, and finally the conclusions of the work in chapter 7. / La tesis introduce conceptos básicos sobre el diseño de sensores químicos inteligentes, en particular presenta los estándares propuestos IEEE-1451 y BS-7986, y elabora una propuesta para el diseño óptimo de dichos sensores químicos inteligentes. Se implementa la propuesta de diseño para una aplicación concreta, el análisis de gas natural. Además de la aplicación de los conceptos sobre sensores químicos inteligentes se pretende además diseñar un analizador compacto, rápido y de bajo coste, para ello se estudia el uso de un microsensor termoeéctrico como sensor principal del analizador. Una vez probada su viabilidad se implementan ambos conceptos (sensores inteligentes y microsensor termoeléctrico) en un prototipo funcional validado en laboratorio. Como resultado se obtiene una propuesta para el diseño de sensores químicos inteligentes basada en estándares, y por otro lado se presenta un nuevo analizador de gas natural, más rápido y compacto que los existentes. Los resultados obtenidos originan diversas publicaciones en revistas así como dos patentes de método y sistema.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:31:40Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2005-01-14Bitstream added on 2014-06-13T18:42:30Z : No. of bitstreams: 1 rossi_sr_dr_ilha.pdf: 2325960 bytes, checksum: 7ef7ad22ede243a4f480a84cc0e63023 (MD5) / Universidad Nacional de Asuncion / Atualmente, as redes de transdutores inteligentes desempenham um papel de importância vital em sistemas de Medição e Controle Distribuído. Nesse contexto, o Padrão IEEE 1451 para interfaceamento de transdutores inteligentes tem como objetivo simplificar a conectividade de transdutores em ambientes de rede, fornecendo, para tal fim, um conjunto de interfaces padronizadas, aumentando a flexibilidade dos sistemas de instrumentação distribuída. Neste trabalho descreve-se a implementação de um nó de rede em conformidade com o padrão IEEE 1451. O nó foi completamente desenvolvido através do emprego de ferramentas padronizadas e sistemas abertos. O nó é composto por um Processador de Aplicação com Capacidade de Operar em Rede (NCAP), com base no padrão IEEE 1451.1 e um Módulo de Interface para Transdutores Inteligentes (STIM), em conformidade com o padrão IEEE 1451.2. A parte física do NCAP foi implementada através dos recursos de um Computador Pessoal (PC) e de um Dispositivo Lógico Programável (PLD) de uso geral. A parte lógica do NCAP foi desenvolvida através da tecnologia Java. O STIM foi implementado com dispositivos lógicos programáveis versáteis, de uso geral, e sua funcionalidade foi integralmente descrita em linguagem de descrição de hardware. O conjunto NCAP-STIM foi conectado a uma rede de área local, sob o modelo de comunicação cliente-servidor, sendo que várias aplicações clientes podem acessar as informações dos transdutores conectados ao STIM, através da rede, via intermediação do NCAP. O emprego de ferramentas padronizadas e abertas no desenvolvimento total do sistema IEEE 1451 é uma das contribuições mais importantes do presente trabalho. No entanto, há várias contribuições pontuais como: a maneira de descrever as Informações de Transdutores em Formato Eletrônico (TEDS), a implementação... . / Nowadays, smart transducer networks play an essential role in distributed measurement and control systems. In this context, the IEEE 1451 smart transducer interface standards aimed to simplify transducer connectivity, providing a set of common interfaces for connecting transducers in a networked fashion, increasing the flexibility of distributed instrumentation systems. In this work the implementation of a network node according to the IEEE 1451 standard is introduced. The node has been fully developed using open and standardized tools. A Network Capable Application Processor (NCAP) according to the IEEE 1451.1 Standard and a Smart Transducer Interface Module (STIM) comprises the node. The physical part of the NCAP has been implemented using the resources of a Personal Computer (PC) and a general-purpose Programmable Logic Device (PLD). The logical part of the NCAP has been developed using Java technology. The STIM module was implemented with versatile, general-purpose Programmable Logic Devices. STIM functionality has been fully developed in hardware description language. A network node (STIM-NCAP) was connected in a client-server modelbased local area network. Many client applications can access STIM transducers information, through the network with the NCAP as an intermediary. One of the most important contributions of this work is the employment of open and standardized tools for implementing the IEEE 1451 network node. However, there are many specific contributions such as: Transducer Electronic Data Sheet (TEDS’s) description method, programmable logic-based Protocol Manager implementation that allows the use of the parallel port without any modification, the employment of low-cost PLDs for implementing the STIM and the Protocol Manager, and Java-based NCAP software development. Through the implementation of the IEEE Standard, industries... (Complete abstract, click electronic address below).

Resumo: Neste trabalho foi desenvolvido um aplicativo para os dispositivos móveis (celulares e PDA's) chamado MATIUDE (Monitoramento e Acesso aos Transdutores Inteligentes Utilizando os Dispositivos Embarcados) para o monitoramento e acesso aos transdutores inteligentes em conformidade com o padrão IEEE 1451. O sistema realiza a comunicação com o NCAP utilizando a rede ethernet. A comunicação entre o NCAP com os módulos inteligentes é realizada por meio da interface física padronizada TII podendo acoplar num total de 255 transdutores por módulo STIM. Os testes foram realizados em um sistema de distribuição de água no laboratório Hidrologia e Hidrometria, na maquete de uma granja e no monitoramento de temperatura ambiente, porém desenvolvidos no Laboratório de Processamento de Sinais e Sistemas Digitais. Os resultados obtidos comprovam o bom funcionamento do sistema. / Abstract: On this work, an applicatory for mobile devices (cellular and PDA's) called MATIUDE (Monitoring and Access to the Smart Transducers Using the Embedded Devices) was developed for monitoring and access to the smart transducers in compliance with the standard IEEE 1451. The communication between the NCAP and the smart modules is performed though the physical interface standardized TII limiting the system in a total of 255 transducers per module STIM. The tests were carried in a water distribution system in the Hydrology and Hydrometric laboratory on a mockup's farm and ambient temperature monitoring, both developed in the Signal Processing and Digital System Laboratory. The results prove the good working. / Orientador: Alexandre César Rodrigues da Silva / Coorientador: Aparecido Augusto de Carvalho / Banca: Carlos Antonio Alves / Banca: Mauro Conti Pereira / Mestre

Resumo: Atualmente, as redes de transdutores inteligentes desempenham um papel de importância vital em sistemas de Medição e Controle Distribuído. Nesse contexto, o Padrão IEEE 1451 para interfaceamento de transdutores inteligentes tem como objetivo simplificar a conectividade de transdutores em ambientes de rede, fornecendo, para tal fim, um conjunto de interfaces padronizadas, aumentando a flexibilidade dos sistemas de instrumentação distribuída. Neste trabalho descreve-se a implementação de um nó de rede em conformidade com o padrão IEEE 1451. O nó foi completamente desenvolvido através do emprego de ferramentas padronizadas e sistemas abertos. O nó é composto por um Processador de Aplicação com Capacidade de Operar em Rede (NCAP), com base no padrão IEEE 1451.1 e um Módulo de Interface para Transdutores Inteligentes (STIM), em conformidade com o padrão IEEE 1451.2. A parte física do NCAP foi implementada através dos recursos de um Computador Pessoal (PC) e de um Dispositivo Lógico Programável (PLD) de uso geral. A parte lógica do NCAP foi desenvolvida através da tecnologia Java. O STIM foi implementado com dispositivos lógicos programáveis versáteis, de uso geral, e sua funcionalidade foi integralmente descrita em linguagem de descrição de hardware. O conjunto NCAP-STIM foi conectado a uma rede de área local, sob o modelo de comunicação cliente-servidor, sendo que várias aplicações clientes podem acessar as informações dos transdutores conectados ao STIM, através da rede, via intermediação do NCAP. O emprego de ferramentas padronizadas e abertas no desenvolvimento total do sistema IEEE 1451 é uma das contribuições mais importantes do presente trabalho. No entanto, há várias contribuições pontuais como: a maneira de descrever as Informações de Transdutores em Formato Eletrônico (TEDS), a implementação... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo). / Abstract: Nowadays, smart transducer networks play an essential role in distributed measurement and control systems. In this context, the IEEE 1451 smart transducer interface standards aimed to simplify transducer connectivity, providing a set of common interfaces for connecting transducers in a networked fashion, increasing the flexibility of distributed instrumentation systems. In this work the implementation of a network node according to the IEEE 1451 standard is introduced. The node has been fully developed using open and standardized tools. A Network Capable Application Processor (NCAP) according to the IEEE 1451.1 Standard and a Smart Transducer Interface Module (STIM) comprises the node. The physical part of the NCAP has been implemented using the resources of a Personal Computer (PC) and a general-purpose Programmable Logic Device (PLD). The logical part of the NCAP has been developed using Java technology. The STIM module was implemented with versatile, general-purpose Programmable Logic Devices. STIM functionality has been fully developed in hardware description language. A network node (STIM-NCAP) was connected in a client-server modelbased local area network. Many client applications can access STIM transducers information, through the network with the NCAP as an intermediary. One of the most important contributions of this work is the employment of open and standardized tools for implementing the IEEE 1451 network node. However, there are many specific contributions such as: Transducer Electronic Data Sheet (TEDS's) description method, programmable logic-based Protocol Manager implementation that allows the use of the parallel port without any modification, the employment of low-cost PLDs for implementing the STIM and the Protocol Manager, and Java-based NCAP software development. Through the implementation of the IEEE Standard, industries... (Complete abstract, click electronic address below). / Orientador: Aparecido Augusto de Carvalho / Coorientador: Alexandre César Rodrigues da Silva / Banca: Onofre Trindade Júnior / Banca: Edward David Moreno Ordonez / Banca: Cláudio Kitano / Banca: Ricardo Tokio Higuti / Doutor