Dienstag, 29. Januar 2013

Reichweitentest der ZigBee Module


Da zunächst nicht ganz klar war, wie die Reichweite der Sensoren innerhalb einer (im wesentlichen aus Metall bestehenden) Papiermaschine sein würde, war der erste Vorversuch ein simpler Ausleuchtungs-/ Reichweitentest. In der Abbildung sind einige der Messpositionen gezeigt. Zunächst wurden normale XBee-Module mit Drahtantennen verwendet (ein Unterschied zu Chipantennen war nicht erkennbar). Es wurde eine Reihe von Messungen über einen Zeitraum von mehreren Minuten ausgeführt, angegeben sind jeweils Mittelwerte. Die Werte sollten nur als Anhaltspunkt angesehen werden, eine exakte Messung müsste systematischer ausgeführt werden. Da das Ziel aber nicht eine genaue Ausleuchtungsmessung dieser einen Maschine war, sondern es darum ging, eine Idee von den im Allgemeinen erzielbaren Reichweiten zu erhalten, reicht diese grobe Art der Messung hier aus.


Von Messposition 1 aus wurde zuerst die Dämpfung horizontal in Maschinenrichtung erfasst (Position 2 – FS). Im Anschluss wurde von Messposition 1 aus die Dämpfung zu Position 3 (TS) erfasst. Dies entspricht nahezu der maximalen Distanz innerhalb der Trockenpartie diagonal durch die Sektion. Hier wurde eine Signaldämpfung von -20 bis -25 dB ermittelt --> kein Problem. Als zweites Datenset wurde die Dämpfung im Übergang von innerhalb der Trockenpartie nach aussen erfasst. Dazu wurde auf Höhe der Messposition 1 auf TS der Empfänger ausserhalb der Trockenpartie (auf PM Boden) platziert. Der Sender wurde – zunächst bei geöffneten Haubentüren – auf Messposition 3 positioniert. Danach wurden die Haubentüren (TS) nacheinander geschlossen um Auswirkungen auf die Dämpfung zu erkennen. Hier wurde eine Dämpfung von etwa -35 (Haubentüren offen) bis -55 dB ermittelt, das ist an der Grenze einer verläßlichen Datenübertragung.Als letztes wurde noch die Dämpfung mit stärkeren Modulen (XBEE Pro) und Stabanttennen vom Haubeninneren bis in die Warte geprüft. Anfangspunkt war die Positionierung des Senders in Position 2 und des Empfängers im nächstgelegenen Wartenraum. Im Anschluss wurde die Dämpfung erfasst, wenn die Distanz erhöht wird. Dazu wurde der Sender auf Position 1 platziert. Hier wurde eine Dämpfung von -25 bzw. -35 dB gemessen.Insgesamt sind die Ergebnisse sehr ermutigend. Im Gegensatz zu den Erwartungen reduziert die metallische Umgebung das Signal wesentlich weniger als beispielsweise Stahlbetonkonstruktionen. Es kann eindeutig gefolgert werden, dass sich der Sender mit geringer Sendeleistung für den Einsatz eignet. Somit können die Ziele Kompaktheit des Sensors, Einzelkosten, Einsatzdauer voraussichtlich mit reduziertem Aufwand erreicht werden.



Donnerstag, 24. Januar 2013

In der Papiermaschine ...



ist dann doch alles etwas anders aus. Schmutziger zum Beispiel ;-) Lauter, heißer und vor allem viel mehr Metall um einen rum ...

Um zu testen, wie sich die XBee-Module in dieser Umgebung verhalten, haben wir eine einfache Reichweitenmessung (letztlich fast nichts anders als der Reichweitentest der von Digi gelieferten Software) durchgeführt: Ein Sensormodul (ein Standard-Xbee mit einem simplen Temperatursensor) sendet Daten an eine Basisstation, dort wird die Signalstärke (RSSI) ausgewertet:

Man erkennt das lose rumhängende XBee-Modul am USB-Kabel ... aber es ist ja schließlich nur der erste Versuch, der klären soll, ob sich weiterer Aufwand überhaupt lohnt: Wenn die Reichweite nur ein paar Meter beträgt, wird das Projekt umgehend wieder eingestampft.

Aber damit nicht alles "frei verdrahtet" aussieht, haben wir wenigstens den Sensor in ein Kästchen eingebaut:

Der hat inzwischen einen Ehrenplatz auf meinem Schreibtisch ;-)