Design und Implementierung eines Weckmoduls zur Steigerung der Energieeffizienz solarbetriebener WLAN-Accesspoints

Aufgabenstellung

In dieser Studienarbeit wird das Hardwaredesign eines Wecksystems für solarbetriebene WLAN-Accesspoints entworfen und implementiert. Der Accesspoint (AP) wird vom Wecksystem grundsätzlich nur bei Bedarf eingeschaltet, so dass das Gesamtsystem besonders energieeffizient arbeitet. Dazu kann ein Client oder ein anderer AP ein Wecksignal drahtlos an das Wecksystem senden. Das Wecksystem selbst zeichnet sich durch seinen besonders niedrigen Energiebedarf aus. Zuerst werden die theoretischen Grundlagen zur Dimensionierung des Solarpanels und der Akkumulatoren erarbeitet. Für die Kommunikation mit dem Wakeupsystem soll IEEE 802.15.4 verwendet werden. Der Energiebedarf für diese Technologie soll daher ermittelt werden. In einem weiteren Schritt wird die Hardware entworfen. Diese umfasst einen Mikrocontroller, eine Funkschnittstelle, eine serielle Schnittstelle zum AP, und einen schaltbaren Kontakt für den Verbraucher. Darüber hinaus soll die Messung der Akku und Panelspannung sowie des Stroms am Verbraucher ermöglicht werden. Das Hardwaredesign muss die Implementierung der folgenden Firmware-Funktionen in einer späteren Arbeit ermöglichen:

Wecken per Funkschnittstelle und Timer

Wecken bei vollem Akku und ausreichender Solarspannung

Berechnung der verbleibenden Akkukapazität und Prognose der Restlaufzeit

Vermeidung von Tiefentladung des Akkus durch Notabschaltung

Kommunikation mit dem AP über eine serielle Schnittstelle

Bereitstellung eines Betriebsmodus, der dem AP die Nutzung der Funkschnittstelle am Mikrocontroller erlaubt

Abschließend wird das Gesamtsystem getestet und bewertet, dabei soll insbesondere die Energieeffizienz betrachtet werden.