У роботі представлено розробку функціонального розширення можливостей багатоканальної радіотехнічної системи паралельного вимірювання частотних інформативних сигналів на основі FPGA фірми Altera Cyclone IV. Основною задачею розробленої системи є вимірювання інформативного параметру сенсорів фізичних величин з частотним виходом, за допомогою підтримки цифрових сенсорів. Удосконалено багатоканальний універсальний вимірювальний прилад на основі FPGA, який має 12 паралельних вимірювальних каналів для сенсорів з частотним виходом та інтегрованим мікропроцесорним ядром NIOS II. Удосконалено внутрішню конфігурацію мікропроцесорного ядра NIOS II, синтезовано блок ядра, створено апаратну реалізацію I2C інтерфейсу, додано програмну підтримку I2C протоколу, реалізовано програмну підтримку трьох цифрових сенсорів, оновлено і повторно синтезовано загальну схему. Інтеграція I2C протоколу у багатоканальний частотомір дозволяє одночасне вимірювання значень з двох типів сенсорів, що значно розширює спектр можливих шляхів використання радіотехнічної інформаційно-вимірювальної системи.

The paper presents an IoT system that ensures efficient collection, processing, and transmission of measurements from multichannel radio engineering systems based on FPGA. The developed system is designed for use in remote and hard-to-reach locations, where precision, reliability, and energy efficiency are critical. The implementation integrates the LilyGo LoRa32 module, which supports modern wireless communication protocols such as LoRa, WiFi, and Bluetooth. The core of data transmission is the compact CBOR format, which minimizes the volume of transmitted data and delays. The system includes a LoRa hub capable of receiving data from numerous collection devices, consolidating them into a centralized point, and transmitting them to a server via a WiFi connection. On the server side, a REST API has been developed based on the FastAPI framework, allowing the receipt of data in CBOR format, processing it, and storing it in an SQLite database. The use of the HTTPS protocol ensures the security of transmitted data, including confidentiality, authenticity, and integrity. The server also provides clients with access to data through multiple API interfaces, facilitating easy integration with other systems. A mobile application was separately developed using Kotlin and Android Studio, providing convenient access to the collected measurements. The application supports real-time dynamic data updates, allowing users to monitor connection status, select hubs and collection devices, as well as analyze and visualize the received results. The developed IoT system demonstrates high performance and versatility, making it suitable for a wide range of applications, including industrial automation, environmental monitoring, agriculture, and other IoT scenarios. Further development of this system includes improving data processing algorithms, increasing the hub's throughput capacity, and expanding functionality for real-time monitoring. This paves the way for the creation of innovative IoT solutions capable of meeting the demands of modern technologies in various fields.

The paper presents the development of a multi-channel frequency measurement system on FPGA by Altera Cyclone IV, the main task of which is to measure the informative parameter of sensors of physical quantities with frequency output. Based on the analysis of existing multi-channel frequency measurement systems on the FPGA, it is established that it is advisable to use multi-channel frequency meters for simultaneous measurement of several frequencies. Unlike several frequency meters operating simultaneously, multi-channel frequency meters perform measurements in a single time base, which is provided by a common exemplary generator and timer. A multi-channel universal FPGA-based measuring device has been developed, which has 12 measuring channels for frequency output sensors and supports simultaneous operation of 127 digital sensors via I2C interface. Therefore, theoretically, data transmission from the developed device can be carried out wirelessly. The developed device can be connected to a personal computer via a UART-USB converter. As a chip for the implementation of the frequency meter is used FPGA company Altera EP4CE10F17C8 – a chip in the BGA case, which has 179 pins. The parameters, namely the value of the signal propagation delay, determine the maximum measured frequency, in our case about 3 ns (delay of the signal from the input to the internal register), which corresponds theoretically to 333 MHz. Specialized software has been developed to test the efficiency of a multi-channel measuring system for measuring informative parameters obtained from radio measuring transducers, based on the reactive properties of semiconductor structures with negative resistance. For convenience of perception, there is a visualization of the received information from the measuring device.

The rapid development of smart energy infrastructures and renewable energy systems requires advanced sensing solutions that provide high accuracy, expandability, and stability under real operating conditions. However, conventional gas monitoring systems are predominantly based on resistive or voltage-output sensors, which require complex analog front-end circuits and analog-to-digital conversion, leading to increased system complexity, cost, and susceptibility to electromagnetic interference. This paper tackles this limitation by proposing a frequency-domain sensing approach for multichannel monitoring of biogas plant parameters. The objective of this study is to develop and experimentally validate an extendable sensing architecture based on autogenerator microelectronic gas transducers with direct gas concentration–frequency conversion and FPGA-based digital acquisition. The proposed method is grounded in a physical–mathematical model of the space-charge capacitance of gas-sensitive semiconductor structures derived from Poisson’s equation, facilitating analytical formulation of conversion and sensitivity functions. A multichannel FPGA-based measurement system is implemented to process frequency signals without analog conditioning or ADC stages. Experimental validation was performed for CH₄ (0–85%), CO₂ (0–60%), H₂, NH₃, and H₂S (1–20,000 ppm). The results demonstrate measurement uncertainty within 0.25–0.5%, with sensitivity reaching 350–748 Hz/ppm for H₂, 455–750 Hz/ppm for NH₃, and 253–375 Hz/ppm for H₂S, while methane and carbon dioxide sensitivities reach up to 112 kHz/% and 98.7 kHz/%, respectively. Spectral analysis in the LTE-1800 band confirms improved noise immunity (up to 4.5×) and extended transmission capabilities. A 12-channel FPGA-based monitoring system (RDM-BP-1) with a 1 s sampling interval, IP67 protection, and wireless connectivity is developed and validated. The proposed architecture eliminates analog signal conditioning, reduces hardware complexity, and provides an easily expandable and reliable sensing solution for smart buildings, renewable energy systems, and cloud-integrated energy infrastructures.

У роботі представлено один із шляхів розширення функціональних можливостей багатоканальної системи паралельного вимірювання частоти на основі FPGA фірми Altera Cyclone IV, основною задачею якої є вимірювання інформативного параметру сенсорів фізичних величин з частотним виходом, за допомогою мікропроцесорного ядра NIOS II. Удосконалено багатоканальний універсальний вимірювальний прилад на основі FPGA, який має 12 вимірювальних каналів для сенсорів з частотним виходом. Частково перероблено блоки: лічильника імпульсів, обробки даних, UART передавача, згенеровано і налаштовано Nios II, повторно синтезовано схему. Інтеграція NIOS II у багатоканальний частотомір дозволить зробити систему більш гнучкою, додати попередню обробку, фільтрацію отриманих даних і змінювати кількість частотомірів, без зміни алгоритму обробки даних, що являється неможливим у попередній реалізації системи.

У роботі представлено розширення функціональних можливостей багатоканальної системи паралельного вимірювання частоти на основі FPGA фірми Altera Cyclone IV. Основним завданням є інтеграція модуля Lilygo LORA32, що забезпечує можливість попередньої обробки та передачі даних через бездротові канали зв'язку, такі як Lora, WiFi та Bluetooth. Удосконалено багатоканальний універсальний вимірювальний прилад, який має 12 вимірювальних каналів для сенсорів з частотним виходом, базується на мікропроцесорному ядрі NIOS II та може взаємодіяти з цифровими сенсорами фізичних величин. Описано налаштування середовища розробки, створення драйвера UART для зчитування виміряних даних, парсинг отриманих даних, обробку та перевірку помилок, а також запаковування даних у компактний формат для подальшої передачі. Проведено експериментальні дослідження та аналіз результатів, що демонструють ефективність і надійність запропонованої системи.