Módulo de oscilador disciplinado por GPS de baja potencia para nodos de sensor inalámbricos distribuidos
Autores: Boehmer, Tyler J.; Bilén, Sven G.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Módulo de oscilador disciplinado por GPS de baja potencia para nodos de sensor inalámbricos distribuidos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Sistemas de sensores
Señales de GPS
Osciladores disciplinados por GPS
Osciladores de cristal compensados por temperatura
Aplicaciones de bajo consumo
Sensores inalámbricos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 36
Citaciones: Sin citaciones
Muchos sistemas de sensores, como matrices de sensores inalámbricos distribuidos, requieren una sincronización de alta precisión manteniendo un bajo consumo de energía. Aunque las capacidades de los relojes atómicos a escala de chip han avanzado significativamente, su costo sigue siendo prohibitivo para muchas aplicaciones. Las señales de GPS se utilizan comúnmente para disciplinar osciladores locales con el fin de heredar la estabilidad a largo plazo de la sincronización del GPS; sin embargo, los osciladores disciplinados por GPS disponibles comercialmente suelen utilizar osciladores controlados por temperatura y tardan un período prolongado en alcanzar su precisión declarada, lo que resulta en un gran consumo de energía, generalmente superior a un vatio. Esto ha limitado posteriormente su adopción en aplicaciones de bajo consumo. Los osciladores de cristal compensados por temperatura modernos ahora tienen estabilidades que permiten la posibilidad de ciclar un receptor de GPS y corregir intermitentemente el oscilador por deriva. Basándose en este principio, se presenta un diseño para un oscilador disciplinado por GPS que logra una precisión de 5 s rms en su entorno operativo, consumiendo solo 45 mW de potencia promedio. El circuito está implementado en un sistema llamado geoPebble, que utiliza una gran cuadrícula de sensores inalámbricos para realizar reflectometría glaciar.
Descripción
Muchos sistemas de sensores, como matrices de sensores inalámbricos distribuidos, requieren una sincronización de alta precisión manteniendo un bajo consumo de energía. Aunque las capacidades de los relojes atómicos a escala de chip han avanzado significativamente, su costo sigue siendo prohibitivo para muchas aplicaciones. Las señales de GPS se utilizan comúnmente para disciplinar osciladores locales con el fin de heredar la estabilidad a largo plazo de la sincronización del GPS; sin embargo, los osciladores disciplinados por GPS disponibles comercialmente suelen utilizar osciladores controlados por temperatura y tardan un período prolongado en alcanzar su precisión declarada, lo que resulta en un gran consumo de energía, generalmente superior a un vatio. Esto ha limitado posteriormente su adopción en aplicaciones de bajo consumo. Los osciladores de cristal compensados por temperatura modernos ahora tienen estabilidades que permiten la posibilidad de ciclar un receptor de GPS y corregir intermitentemente el oscilador por deriva. Basándose en este principio, se presenta un diseño para un oscilador disciplinado por GPS que logra una precisión de 5 s rms en su entorno operativo, consumiendo solo 45 mW de potencia promedio. El circuito está implementado en un sistema llamado geoPebble, que utiliza una gran cuadrícula de sensores inalámbricos para realizar reflectometría glaciar.