Low-Power Pıc-Based Sensor Node Devıce Desıgn And Theoretıcal Analysıs Of Energy Consumptıon In Wıreless Sensor Networks

Teknolojinin ilerlemesi, daha enerji verimli ve daha ucuz elektronik bileşenlerinin daha küçük üretilmesini sağlamıştır. Bu nedenle, daha önce mevcut birçok bilgisayar ve elektronik bilim-mühendislik fikirleri uygulanabilir hale gelmiştir. Bunlardan birisi de kablosuz sensör ağları teknolojisidir. Kablosuz algılayıcı ağlar, düşük enerji tüketimi ve gerekli teknik gereksinimlerin gerçekleşmesi ile uygulanabilir hale gelmiştir. Ayrıca, Kablosuz algılayıcı ağlarının tasarımında iletişim algoritmaları, enerji tasarruf protokolleri ve yenilenebilir enerji teknolojileri gibi diğer bilimsel çalışmalar zorunlu hale gelmiştir. Bu tez, mikroelektronik sistemler, kablosuz iletişim ve dijital elektronik teknolojisinin ilerlemesiyle uygulanabilir hale gelmiş sensör ağları teknolojisini kapsamaktadır. Birincisi, algılama görevleri ve potansiyel algılayıcı ağ uygulamaları araştırılmış ve algılayıcı ağlarının tasarımını etkileyen faktörlerin gözden geçirilmesi sağlanmıştır. Ardından sensör ağları için iletişim mimarisi ana hatlarıyla belirtilmiştir. Ayrıca, tek bir düğümün WLAN ile iletişim kurabilmesi için yeni donanım mimarisi tasarlanmış ve düğümlerde yenilenebilir enerji kaynakları kullanılmıştır. Bu tezde WSN, analitik bilim ve uygulamalı bilim açısından incelenmiştir. Düşük enerji tüketimi ve iletişim protokolleri arasındaki ilişki değerlendirilmiş ve bilimsel sonuçlara varılmıştır. Teorik analizler bilimsel uygulamalarla desteklenmiştir. Çalışmalar, düşük enerji ve maksimum verimlilik prensibinin gerçekleştirilmesine dayalı kablosuz sensör ağları üzerinde gerçekleştirilmiştir. Kablosuz sensör ağlari sistemi tasarlandıktan sonra; sensör düğümlerinin enerji tüketimi ve kablosuz ağdaki davranışları test ve analiz edilmiştir. Düşük enerji tüketimi ile sensör düğümleri arasındaki ilişki detaylı olarak değerlendirilmiştir. PIC Tabanlı mikro denetleyiciler sensör düğümlerinin tasarımında kullanılmış ve çok düşük maliyetli tasarım için ultra düşük güçte, nanoWatt teknolojisi ile desteklenen sensör düğümleri tasarlanmıştır. İşleme birimi, bellek birimi ve kablosuz iletişim birimi sensör viii düğümlerine entegre edilmiştir. Tasarlanan sensör düğümünün işletim sistemi PIC C dili ile yazılmıştır ve PIC işletim sistemi nem, sıcaklık, ışığa duyarlılık ve duman sensörü gibi farklı özelliklerin ölçülmesine izin vermiştir. Sensörlerden gelen verilerin merkezi bir konumdan kaydedilmesi ve izlenebilmesi için, C# programlama dili ile bilgisayar yazılımı geliştirilmiştir. Gelişmiş algılayıcı düğümler tarafından alınan kararların uygulanması için yazılım algoritması ve donanım modüllerini içeren karar verme sistemi tasarlanmıştır. Gelişmiş PIC Tabanlı sensör düğümleri, enerji üretimi ve enerji tasarrufu için, güneş enerjisi paneli, şarj edilebilir pil ve süper kapasitör gibi yenilenebilir enerji kaynakları ile benzersiz bir PIC Kontrollü voltaj birimi ile desteklenmiştir. Geliştirilmiş kablosuz sensör ağları sistemi, endüstri uygulamaları, akıllı fabrikalar ve akıllı evler gibi günlük hayat uygulamaları için de kullanılabilecektir. Kablosuz algılayıcı ağlar geniş bir aralıkta kullanılmak üzere tasarlanmıştır. Tezin sonuçları, özellikle yenilenebilir enerji kaynakları ile WSN'nin geliştirilmesine yardımcı olmayı amaçlamaktadır

Maximization of Solar Radiation for Fixed and Tracking Surfaces in Antalya Province of Türkiye

Solar energy has gained increasing importance in today\u27s world and become a viable primary energy source in the recent decade. Solar radiation obtained by the solar surface is highly affected by its orientation, azimuth, and tilt angles. Therefore, in this study, the performances of the fixed-axis system, one-axis, and two-axis solar tracking systems are investigated to enable maximal solar radiation in solar systems to be installed in Antalya by using climatic and latitude data provided by NASA. Furthermore, the optimal tilt angles are determined by examining the values of angles for which the total solar radiation falling on the tilted surface is maximal. The case study and measurement data investigations are conducted for the four districts of Antalya. The obtained radiation values throughout the year for one-axis and two-axis solar tracking systems are compared to an annual fixed system for evaluating the existing solar potential in Antalya province. Besides all these, solar system cost analyses including the average payback period for residential, commercial, and large-scale solar systems based on LCOE are investigated. The proposed methodology can be implemented for performance and cost analysis of the solar potential in a certain location of Türkiye and extended to any place in the world

Investigation and Implementation Ultra-Low Power PIC Based Sensor Node Network with Renewable Energy Source and Decision-Making Unit

Advancing technology has enabled the production of smaller, more energy efficient and cheaper electronic components. Therefore, previously existing many computer and electronics science-engineering ideas have become feasible. One of them is the technology of wireless sensor networks (WSNs), which has become the realization of the necessary technical requirements applicable today with low energy consumption. First, the sensing tasks and the potential sensor networks applications have explored, and reviews of factors influencing the design of sensor networks have provided. Then, the communication architectures for sensor networks have been outlined. PIC-based microcontrollers have used in the design of the sensor nodes. The design of the sensor node has supported with ultra-low power nanowatt technology for very low-cost design. Processing, memory and wireless communication units have integrated on to the sensor nodes and sensors to be used in the designed system which have allowed to be connected to any kind of sensor node. The designed sensor node’s operating system has written with the PIC C language, and PIC operating system has allowed different features such as measuring humidity, temperature, light sensitive and smoke sensor. Computer software has developed for data that can be recorded and monitored from a central location. Decision-making unit has created in the software algorithm and hardware modules for the implementation of decisions taken by the developed sensor nodes. Developed PIC-based sensor nodes have supported a unique voltage unit with renewable energy sources such as solar panel, rechargeable battery, and supercapacitor for energy production and saving. The results of this study are expected to be helpful for the development of WSN especially with renewable energy sources.</p

PIC-Based Solar Energy Harvesting Module Design for Wireless Sensor Networks

Günümüzde, kablosuz sensör ağlarında (WSN'ler) güç tüketimi konusu çok önemlidir ve songelişmeler, kablosuz sensör ağları için güneş enerjisi gücünün kullanılmasını sağlamıştır.WSN'ler için güneş enerjisinin verimli bir şekilde nasıl toplanıp depolanacağı bu çalışmadaaraştırılmıştır. WSN'lerde enerji tüketimi sorunları, kablosuz sensör düğümlerinin en belirginkısıtlamalarıdır. Güç sınırlamasına bağlı olarak, WSN'lere sürekli olarak elektrik gücü sağlamakçoğu zaman çok zor olmaktadır. Bu sorunların üstesinden gelmek üzere, kablosuz sensördüğümlerini şarj edilebilir pillerle birlikte, güneş enerjisi gibi alternatif-yenilenebilir enerjikaynakları ile güçlendirmeye odaklanılmıştır. Ayrıca, enerji tasarrufu için farklı tekniklerkullanılması WSN'lerde önemli işlerden biridir. Donanım, yazılım, iletişim protokolleri veuygulamaların enerji tüketimini azaltmak üzere birçok çaba sarf edilmiştir. Bununla birlikte,WSN’lerde enerji tüketimi halen istenilen seviyeye düşürülememiştir. Bu nedenle, WSN'lerin güçtüketimi sorununu çözmek için yenilenebilir-hasat enerji yaklaşımı ve çevresel uygulamalardaWSN'lerin ömrünü artırmak için yenilenebilir (güneş enerjisi) enerjinin kullanımı yaklaşımısunulmuştur. Bu çalışmada ayrıca, herhangi bir WSN'nin hızlı prototipleştirilmesi için yeni birenerji toplama ve tasarruf etme modeli önerilmiştir. Bu yaklaşımların bir kablosuz sensör ağınınömrünün artırılmasında kritik bir rol oynayabileceği bulunmuştur.Nowadays, the issue of power consumption is very important in wireless sensor networks (WSNs) and recent developments have allowed solar energy power to be used for WSNs. How to collect and store energy effectively from the environment has been investigated for the WSNs in this paper. Energy consumption issues in theWSNs is the most significant constraints of the wireless sensor node systems. Due to the power limitation, providing electrical power to WSNs often becomes very challenging.Overcome these issues, we have focused on powering up the sensor devices by alternative renewable energy sources such as solar energy along with rechargeable batteries. Also, using different techniques for energy saving is one of the essential tasks in WSNs. Many efforts have been put to reduce the energy consumption of the hardware, software, communication protocols an applications. However, energy consumption still cannot be brought down to the desiredlevel. Therefore,we have presenteda renewable-harvesting energy approach for solving the power consumption problem of the WSNs andthe utilization of renewable (solar) energy to enhance the lifespan of the WSNs in environmental applications. In thıs study, we have also proposed a new renewable powered energy harvesting model for the rapid prototyping of any WSN. We have found that these approaches may play a critical role in increasingthe lifespan of a WSN</p

Investigation and determination of optimal tilt angles and solar radiation gains for fixed and tracked south-facing solar photovoltaic surfaces in provinces of türkiye

The solar photovoltaic (PV) plants in Türkiye have been advancing at a remarkable rate in the last decades because of the region’s high solar energy potential. However, it is understood from the literature review that there are still limited research works on the optimization of the tilt angles of PV surfaces to maximize the solar radiation of the PV energy systems in this region. Therefore, this study focuses on a quantitative analysis of the optimal tilt angles of south-oriented PV surfaces and the amount of solar radiation collected by optimally tilted and tracked PV surfaces for all provinces by using the National Aeronautics and Space Administration-Surface meteorology and Solar Energy (NASA-SSE) horizontal radiation data for the provinces in Türkiye. Also, a numerical method is proposed to estimate the average daily solar radiation values falling on optimally tilted and tracked PV surfaces in 81 provinces and 7 geographical regions of Türkiye in this paper. An optimal tilt angles map has been created for all provinces where solar plants could be established. Solar data calculations have been carried out for all provinces, and the results are presented for the average total radiation amounts and percentage contributions that can be obtained in the case of installing fixed systems and tracking systems. It is found that the tilt angles of all provinces and regions are below the latitude values of Türkiye (36°′N–42°′N). Annual fixed optimal tilt angle values for south-facing PV surfaces are found between 28° and 36° throughout the year. It is observed that the daily average total radiation values falling on PV surfaces are considerably affected by the geographical and climatic characteristics even between the provinces with close latitude values in Türkiye. The results indicate that the tracking systems provide remarkable solar energy gains compared to the annual fixed systems. The proposed methodology can be used in the case of the implementation of a large-scale PV plant in any location in Türkiye, and this knowledge can be extended to the world thanks to low computational cost. © 2023, The Author(s), under exclusive licence to Springer Nature Switzerland AG

Development of a Real-Time Traffic Sign Recognition System Based on Deep Learning Approach With Convolutional Neural Networks and Integrating to the Embedded Systems

Normal 0 21 false false false TR X-NONE X-NONE <w:L