Kollarik, M. (2023). Low power wireless communication system : Development of an expandable wireless communication system based on ATMEGASL and nRF24L01+ for the deployment in laboratories [Diploma Thesis, Technische Universität Wien]. reposiTUm. https://doi.org/10.34726/hss.2023.100027
Automatisierungssystem; Kabelloses Übertragungsverfahren; Sensornetz; Energieeffizientes Drahtlos-Modul; IoT; Internet of Things
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Automation System; Wireless Communication; Wireless Sensor Network; Energy Efficient Wireless Module; IoT; Internet of Things
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Abstract:
Zielsetzung dieser Diplomarbeit ist die Entwicklung eines programmierbaren drahtlosen Übertragungsmoduls für den Einsatz in Laboren. Das Modul muss bestimmten Auswahlkriterien gerecht werden. Die Auswahlkriterien sind geringe Kosten, Verfügbarkeit, Erweiterbarkeit, Störfestigkeit, Übertragungssicherheit, Zuverlässigkeit und Energieeffizienz. Der erste Teil der Arbeit umfasst eine Literaturstudie, welche unterschiedliche Übertragungsstandards und Übertragungsmodule miteinander vergleicht. Die Studie führte zu dem Ergebnis ein Übertragungsmodul auf Basis des ATmega8L Microcontrollers und des nRF24L01+ Transceiver Moduls aufzubauen. Die Empfangseinheit umfasst ein nRF24L01+ Empfangsmodul sowie ein Arduino Einplatinencomputer und ein Raspberry Pi Einplatinencomputer. Sie wird dazu eingesetzt, eintreffende Daten in einer Datenbank abzuspeichern. Des Weiteren wird von einem Webserver, welcher auf dem Raspberry Pi läuft, ein Webinterface zur Verfügung gestellt, welches jedem Benutzer im gleichen Netzwerk Zugang zu den Daten in der Datenbank gewährt. Die Daten werden in Tabellen sowie in Diagrammen dargestellt. Ebenfalls ist es möglich einen definierten Benutzer mittels E-Mail zu benachrichtigen, falls ein bestimmter Sensorwert außerhalb eines definierten Bereichs liegt. Im zweiten Teil der Arbeit wird der Aufbau sowie die Umsetzung des Systems beschrieben. Abschließend werden zwei Sensor Beispiele durchgeführt, um die technische Funktionstüchtigkeit des Systems zu zeigen.
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The aim of this diploma thesis is to develop a programmable wireless transmission module for the application in laboratories. The module must satisfy certain selection criteria such as low price, availability, extensibility, interference resistance, transmission reliability, reliability and energy efficiency. In the first part of this thesis, a literature study is carried out comparing different transmission standards and modules. The study led to the decision to develop the transmission module based on the ATmega8L microcontroller and the nRF24L01+ transceiver module. The receive unit consists of a nRF24L01+ receiver module, an Arduino single-board microcontroller and a Raspberry Pi single-board computer. It is used to store incoming sensor data into a database. Furthermore, a web server on the Raspberry Pi provides a web interface granting every user connected to the network access to the database data. The database data is displayed by the web interface in tabular and diagram format. In addition, it is possible to alert a specific user through email if a certain sensor value is out of a defined range. The second part of this thesis describes the setup and implementation of this system. Finally, two sensor examples are carried out in order to demonstrate the technical functionality of the system.
