Redes Wireless Industriais – Como tudo começou… | Automações
automacoes / 06/02/2010
Estamos iniciando uma nova série de postagens sobre Redes Wireless Industriais. Eu pensei inicialmente em criar um blog específico sobre o assunto e então surgiu o Indústria sem Fios… mas hoje não é possível falar de automação sem falar em redes industriais e, por conseguinte, não é possível falar de redes industriais sem falar de Sistemas Wireless
Industriais. Por isso, decidi transcrever as postagens para o automacoes.com e dar sequência no assunto por aqui mesmo.
Pretendemos abordar os seguintes temas ao longo do tempo:
– Histórico e conceitos básicos relacionados aos sistemas wireless.
– Tecnologias e padrões disponíveis no mercado (Sistemas proprietários, sistemas padronizados IEEE 802.11a/b/g, Bluetooth, Zigbee, Wireless Hart, ISA SP100 e GSM/GPRS).
– Tipos de sistemas wireless (Transmissão de I/O, transmissão de dados de protocolos industriais, conversão de protocolos, transmissão de dados seriais e Ethernet TCP/IP, transmissão de áudio e vídeo digital e analógico).
Acredito que sejam assuntos que estão relacionados com automação industrial e que precisam ser abordados por aqui, não é mesmo?
Neste post vamos abordar a origem e os primeiros experimentos relacionados às ondas eletromagnéticas, que são o meio utilizado para trafegar informações (áudio, vídeo e dados) pelos sistemas wireless que conhecemos atualmente (rádio, TV, celulares, internet sem fio, etc.).
Utilize as opções de comentários para opinar, sugerir, criticar ou acrescentar informações relevantes para este e os próximos posts.
Maxwell e o campo eletromagnético
James Clerk Maxwell (13/06/1831 – 05/11/1879) foi um físico e matemático escocês, que se destaca entre outros cientistas de sua época como o que contribuiu mais significativamente com a teoria do eletromagnetismo.
Figura 1 – James Clerk Maxwell (fonte: http://nanotechnologytoday.blogspot.com)
O conjunto de equações apresentadas por Maxell demonstram que a eletricidade, o magnetismo e até a luz, são visões de um mesmo fenônemo: o campo eletromagnético.
Seu trabalho demonstrou que campos elétricos e mangéticos transitam pelo espaço a uma velocidade constante: A velocidade da luz.
A teoria do eletromagnetismo desenvolvida por Maxwell foi publicada em 1865 e levou muitos cientistas e tentar comprovar essa teoria, através da geração e detecção de ondas eletromagnéticas.
A experiência de Hertz
Um dos cientistas levados a comprovar a teoria de Maxwell sobre os campos eletromagnéticos foi o físico alemão Heinrich Rudolf Hertz (22/02/1857 – 01/01/1894).
Figura 2 – Heirich Rudolf Hertz (fonte: http://backreaction.blogspot.com)
Em 29 de novembro de 1888 ele realizou uma experiência no laboratório de física da Universidade Técnica Superior de Karlsruhe que comprovou a existência das ondas eletromagnéticas. Ele construiu um circuito oscilador composto por um indutor e um capacitor (circuito LC), excitado através de uma chave e uma bateria. Neste circuito havia também um centelhador (composto por esferas metálicas espaçadas de 1cm (um centímetro). Toda vez que o circuito LC era excitado, eram produzidas faíscas no centelhador.
Próximo a este circuito, Hertz montou um outro centelhador composto apenas por uma espira de fio e uma esfera. Uma das extremidades do fio de cobre estava conectado à esfera metálica e a outra extremidade era segurada por um dispositivo mecânico que possibilitava ajustar a proximidade da mesma com a esfera conectada à outra extremidade. A Figura 3 mostra um diagrama da experiência de Hertz.
Figura 3 – Diagrama da experiência de Hertz
Desta maneira, Hertz comprovou que quando produzia centelhas com o circuito oscilador (circuito LC), surgiam centelhas entre a esfera e a extremidade do fio da espira receptora (a distância entre eles era de alguns décimos de milímetro). A esse fenômeno observado, atribuiu como causa as ondas eletromagnéticas.
O primeiro telégrafo sem fios
Cerca de oito anos após os estudos e comprovações de Hertz, Guglielmo Marconi (25/04/1874 – 20/07/1937), um físico Italiano, desenvolveu em 1896 um sistema prático de telégrafo sem fios. Mudou-se para os Estados Unidos no mesmo ano devido ao fato do desinteresse da Itália por suas experiências.
Figura 4 – Guglielmo Marconi (fonte: http://italianalmanac.org)
Em 1899, conseguiu transmitir mensagens em Código Morse através do Canal da Mancha. Recebeu em 1909, juntamente com Karl Ferdinand Braun, prêmio Nobel de Física (Karl posteriormente desenvolveu pesquisas que contribuíram para o desenvolvimento do tubo de imagem dos televisores, conhecido como TRC – Tubo de Raios Catódicos). A partir destes experimentos e de sua invenção, pode-se dizer que Marconi é o criador do rádio, embora a suprema corte dos EUA afirmou em 1943 que os trabalhos de Marconi não tinham nada que Tesla já não tivesse descoberto.
Portanto, o desenvolvimento do telégrafo sem fios, realizado por Marconi, a partir das experiências de Hertz, que por sua vez comprovam as teorias de Maxwell, abriu o caminho para as transmissões de voz, imagens e sinais digitais via rádio.
Então, graças aos caminhos abertos pelos homens acima mostrados possibilitaram o desenvolvimento dos diversos sistemas wireless que conhecemos hoje (Televisão, telefones sem fios, celulares e redes sem fio – comerciais e sobretudo, industriais).