Studio di fattibilità di soluzioni wireless prototipali per sensori in ambito SHM

Questo elaborato ha l’obiettivo di valutare la fattibilità dell’implementazione in ambito SHM (Structural Health Monitoring) di un sistema di comunicazione wireless, andando a modificare una tecnologia cablata già esistente, sviluppata dal gruppo di ricerca Lab-SHM di ARCES. Viene presentata una overview dei più utilizzati protocolli di trasmissione wireless, dei quali è stato scelto il protocollo Bluetooth Low Energy, per le sue ottime prestazioni e bassi consumi. La tecnologia che implementa questo protocollo è stata scelta dopo l’analisi di dispositivi wireless prodotti da varie aziende. La scelta finale è ricaduta su STMicroelectronics. Tutte le scelte finora affrontate sono supportate da un test di fattibilità volto a valutare le prestazioni e la robustezza di un canale di comunicazione Bluetooth Low Energy con la tecnologia STMicroelectronics. In particolare, per il prototipo è stato scelto come Core l’STM32WB. L’utilizzo di questo MCU di ultima generazione ha permesso di sfruttare alcuni componenti progettati appositamente per esso (come l’MLPF-WB55-01E3, integrato con matching network e filtro passa banda), permettendo di ottimizzare le caratteristiche già in questa prima fase progettuale. Inoltre è stato sviluppato il progetto circuitale del prototipo con l’STM32WB55CG, nel quale è stato configurato il sistema SMPS in modo da avere una gestione ottimizzata dell’alimentazione. E’ stato aggiunto il sistema di oscillazione HSE, e infine il sistema di ricezione e trasmissione a radio-frequenza. Sono state prese in considerazione due possibili soluzioni per il progetto dell’antenna (PCB e Chip Antenna). Per entrambi i casi è stato progettato anche il sistema di adattamento di impedenza della linea tra core ed antenna. A seguito dell’analisi dei vantaggi e svantaggi di entrambe le soluzioni è stato riscontrato che la PCB antenna fornisce prestazioni maggiori a scapito di un tollerabile aumento di area occupata, preferendola pertanto alla Chip Antenna.