Investigadores de Sandia desarrollan un transmisor para alta

Investigadores de los Laboratorios Nacionales Sandia han desarrollado un transmisor que funciona de manera confiable a 170 °C, lo que potencialmente permite realizar mediciones en el fondo de pozos geotérmicos.

Un grupo de investigación del programa de Investigación Geotérmica de los Laboratorios Nacionales Sandia ha desarrollado un transmisor que puede tomar mediciones en el ambiente de alta temperatura de los pozos geotérmicos y transmitir esos datos a través de 5000 pies de cable.

La recopilación de datos in situ en pozos geotérmicos es invaluable para caracterizar un recurso de manera rápida y precisa. Sin embargo, esto es más fácil decirlo que hacerlo. Los sensores deben estar especializados para funcionar en las condiciones químicas y de temperatura de los pozos geotérmicos. La longitud de estos pozos también puede ser un desafío, ya que esto significa que los datos deben transmitirse a través de un cable que mide unos pocos miles de pies.

Este estudio se había presentado previamente durante la Conferencia Geothermal Rising de 2022.

El equipo de investigación descubrió que los sensores utilizados en los pozos geotérmicos producen señales relativamente débiles que no pueden transmitirse de manera confiable a través de miles de pies de cable. La solución que se les ocurrió fue utilizar un microcontrolador que puede recopilar señales de múltiples sensores y transmitir datos digitales mediante técnicas de comunicación con cables largos.

Para el proyecto se eligió un microcontrolador de alta temperatura de 32 bits de la familia Texas Instruments C2000. También se construyó una placa de circuito impreso (PCB) personalizada basada en este microcontrolador.

Previo a este proyecto, el departamento de Geotermia ya había desarrollado un protocolo de comunicaciones en MATLAB para generar señales en cables largos, con excelentes resultados en más de 5000 pies de cable. Sin embargo, esto aún no se había implementado en un microcontrolador de alta temperatura. Luego, MathWorks actualizó y perfeccionó el código del transmisor para lograr la máxima eficiencia para el protocolo y el hardware que se utilizarán en el proyecto.

Implementación y pruebas

Utilizando la PCB personalizada, se realizaron pruebas dentro de un horno con el microcontrolador transmitiendo señales a través de un cable de 5000 pies. Las pruebas iniciales se realizaron a 170 °C y más. Los datos se postprocesaron y visualizaron como una constelación utilizando MATLAB.

Los resultados indican que el enlace de datos funcionó exitosamente a una velocidad de transferencia de 30 kbps hasta una temperatura de 170 °C a través de 5000 pies de cable coaxial de alta resistencia y alta temperatura. El amplificador perdió importancia a temperaturas más altas, lo que resultó en una señal distorsionada.

También se realizaron pruebas con datos sin pasar por el amplificador y el cable, lo que demostró que el microcontrolador seguía midiendo y transmitiendo datos de forma fiable hasta 210 °C.

La siguiente fase de la investigación tiene como objetivo actualizar el diseño para manejar temperaturas más altas con un nuevo microcontrolador clasificado a 300 °C, aumentar el tamaño de la constelación para aumentar las velocidades de datos, reimplementar QAM con modificación dinámica del tamaño de la constelación, reimplementar la corrección de distorsión de línea/amplificador, e implementar la corrección de errores.

Fuente: MathWorks