UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI TRIESTE DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA ED ARCHITETTURA TESI DI LAUREA TRIENNALE Studio e realizzazione di un drifter costiero con comunicazione GSM per il progetto TOSCA Laureando: Diego DERGANZ Relatore: Prof. Ing. Sergio CARRATO Correlatore: Martina TOGNON Anno Accademico 2011-2012

Introduzione (1) I drifter sono piccole boe dotate di: Telemetria Localizzazione satellitare Eventuale sensoristica Scopo: Monitoraggio ad alta risoluzione delle correnti marine superficiali

Introduzione (2) Cosa si vuole realizzare? Drifter modulare, economico, facile utilizzo e recuperabile da utilizzare in ambito costiero. Caratteristiche: Alta definizione della traiettoria percorsa Misura di temperatura e altri sensori opzionali Invio dei dati alla centrale via GSM Autonomia di circa 20 giorni Recuperabile e riutilizzabile

Struttura meccanica Struttura tubolare stagna, dotata di 4 vele sommerse e 4 boe che garantiscono il galleggiamento. Nel quale viene inserito il pacco batterie e il contenitore dell’elettronica che ne fa da tappo. ISOLAMENTO DALL’ACQUA MANTENERE IL BARICENTRO BASSO

Struttura hardware STEP-DOWN da 6 a 40 V BUCK-BOOST Nome Vnom Tolleranza Imax +3,6V 3,76 V 50 mV 2 A +5V 5,1 V 100 mV 100 mA +24V 24,2 V 0,5 V

Realizzazione hardware La scheda elettronica è stata sviluppata su due stampati. CONVERTITORE A/D MODULO TELEFONICO MC55i GPS SWITCH SERIALE PC STEP-DOWN MICROCONTROLLORE R8C/2B INGRESSO BATTERIA

Sensore di temperatura CONVERTITORE A/D A 24 BIT TENSIONE DI RIFERIMENTO 2,5V GENERATORE DI CORRENTE COSTANTE 100 µA SEGNALI SPI E DI CONTROLLO

Software Lettura periodica GPS Memorizzazione dati dei sensori ad intervallo programmabile Invio SMS alla stazione centrale ad intervallo

Inizializzazione periferiche UART SPI SPI SPI UART I2C UART

Lettura GPS Stringhe in formato NMEA standard (seriale 9600 baud, 8 bit, N, 1 stop) NOME ESEMPIO DESCRIZIONE Message ID $GPRMC Intestazione frase RMC UTC Time 161229.487 Ora in formato hhmmss.ss Status A A: dato valido, V: dato non valido Latitude 3723.2475 Latitudine ddmm.mmmm N/S Indicator N N: nord, S: sud Longitude 12158.3416 Longitudine dddmm.mmmm E/W Indicator W E: est, W: ovest Speed Over Ground 0.13 Velocità espressa in knots Course Over Ground 309.62 Angolo in gradi rispetto al nord magnetico Date 120598 Data ddmmyy Mode Checksum *10 <CR><LF> Fine della frase

Invio dati via SMS Messaggio di stato inviato alla stazione centrale “00001276;356497043947694;SGPRMC;150704.000,A,4542.6503,N,01345.7605, E,0.23,311.17,051112,,,A*6B;20.058;20;8.71;0;13;0;I TIM;22.3;*46” VALORE DESCRIZIONE 00001276 Seriale del dispositivo, memorizzato nella flash interna 356497043947694 Codice IMEI del modulo telefonico SGPRMC… A*6B Stringa RMC del modulo GPS 20.058 Temperatura SST in °C 20 Temperatura del modulo telefonico 8.71 Tensione della batteria per il calcolo dell’autonomia residua Presenza acqua (0: non presente; 1: presente) 13 Valore RSSI del modulo telefonico Roaming (0: operatore locale; 1: diverso operatore) I TIM Nome della rete telefonica associata 22.3 Percentuale di utilizzo della memoria interna *46 Valore di controllo per verificare la correttezza del messaggio

Risultati sul campo I test sul campo hanno evidenziato: Problemi di tenuta Necessità di sapere se nella boa è entrata acqua Miglioramenti: Uso di passacavi IP68 Guarnizione siliconica sul passacavo e O-ring Test di tenuta esaustivi

Conclusioni I successivi test sono stati superati positivamente, garantendo una autonomia di 15 giorni in mare. La configurazione così ottenuta, sia elettronica che hardware, è da considerarsi definitiva.