ZadanieBI2
Bc. Ivan Vyžinkár: Systém pre zber environmentálnych informácií
Zadanie diplomovej práce
Pre účely merania environmentálnych podmienok v náročných (aj radiačne zamorených) prostrediach je potrebné vyvinúť autonómny modul zberu údajov. Umiestnenie modulu sa predpokladá buď na mobilnej autonómnej jednotke s rádiovým prenosom údajov, prípadne samostatne.
Úlohy:
- naštudovať princípy merania environmentálnych veličín
(teplota, tlak, vlhkosť, radiácia, obsah CO2, osvetlenie, hluk) a urobiť prehľad komerčne dostupných senzorov pre tieto veličiny, - navrhnúť obvodové riešenie senzorov, prevodníkov signálu a pripojenie k mikroprocesorovej jednotke,
- navrhnúť obvody napájania, komunikačné rozhranie a protokoly,
- navrhnúť plošný spoj a zrealizovať zapojnie meracej dosky, otestovať funkčnosť a napísať program pre meranie veličín, archiváciu a prenos údajov,
- demonštrovať funkčnosť zrealizovaných meracích kanálov dlhodobým (aspoň 24 hod) meraním, problematika kalibrácie senzorov nie je úlohou tohoto projektu,
- vypracovať dokumentáciu (schéma zapojenia, pripojenie, vývojový diagram programu a výpis programu),
Podrobnejšie (nedostane sa pravdepodobne do zadania):
- Navrhnúť kompaktnú, jednoúčelovú dosku s procesorom radu AVR ATmega, senzormi teploty, tlaku, vlhkosti, radiácie, obsahu CO2, osvetlenia a hluku.
- Navrhnúť vhodné komunikačné rozhranie (RS-232 s prípadnou možnosťou osadiť buď prevodník na 485, USB, ZigBee alebo Bluetooth. T.j. vlastne ani ne 232 ale len TTL úrovne a konkrétny modul pre USB s FTDI a BT so Sena Parani ESD-200, ostatné len ako možnosti.
- Analyzovať spotrebu zariadenia, minimalizovať spotrebu, pripraviť variantu s vlastným napájaním zabezpečujúcim autonómnu činnosť aspoň 3 dni so zápisom na SD kartu, alebo po vynechaní batérie s napájaním z palubnej siete robota na ktorom sa bude nachádzať.
- Analyzovať potrebné rozmery, pokúsiť sa o minimalizáciu rozmerov a hmotnosti, návrh konštrukčného riešenia. Senzory by mali byť umiestnené podľa možnosti čo najbližšie pri sebe.
- Analyzovať rýchlosť zberu dát z jednotlivých senzorov (max. rýchlosť), urobiť prehľadnú tabuľku a zvoliť rýchlosť merania celej dosky a z toho vyplývajúcu analýzu potrebnej kapacity pamäťového média, prenosovej kapacity a rýchlosti sériovej linky atď.
- Ako nepovinný bod by bol program na PC, ktorý všetky tie dáta prijme a bude ich zobrazovať, ale tým sa netreba zaťažovať.
- Zariadenie by malo robiť aspoň minimálnu autodiagnostiku - jeden (aj dva) A-D kanál kalibračný, meranie napájacieho napätia, kontrola checksumy pamäte,...
- Komunikačný protokol čo najjednoduchší: napr. by sa každú sekundu vyplul balíček dát typu:
27.1.2008 14:00:12 12.1 °C 1000 hPa 74 %RH 100 Rad 650 ppm 12 lx 36 dB EOL 27.1.2008 14:00:13 12.2 °C 1000 hPa 74 %RH 103 Rad 651 ppm 12 lx 36 dB EOL
atd. Zaroven by sa to iste zapisovalo na kartu. Vyhoda tohoto formatu je, ze je to ciste ASCII, takze sa takyto subor potom da pekne nakreslit priamo v Matlabe, alebo Gnuplote. Jednotky sa pripadne mozu aj vynechat, naco prenasat vsetko dokola. Okrem toho by na doske mohol byt jeden prepinac, ktory by zastavil meranie, vsetko z karty vychrlil von naraz a potom zasa pokracoval v merani. Na kartu by sa zapisovalo dokola, takze by ste nemuseli riesit zmazavanie zaznamu, start, koniec a pod.
- Pri obhajobe by som rád videl dosku, ktorá by skutočne po pripojení batérie niečo merala, po prenesení do PC (aspoň holé data) by sa dal nakresliť graf. Nemusí to byť ktovieako premakané, ale nech tie data naozaj prenáša. Displej nemusí byť, ani komunikačný protokol nemusí byť premakaný, ale základné merania nech fungujú. Softvér potom môže vylepšovať váš nástupca...
- Druhá varianta, modulárna je síce krajšia, do budúcnosti určite lepšia, ale nie je to úloha zvládnuteľná do termínu obhajob. Tomu sa musíme prispôsobiť. K otázke radiačnej bezpečnosti by ste mohli skúsiť nájsť nejaké materiály, ale to je príliš špecifická oblasť. Ak by sa takáto koncepcia merania s robotom ukázala zaujímavá, potom by istotne celý návrh prešiel kompletnou rekonštrukciou práve so zreteľom na radiáciu. Ale toto má slúžiť hlavne na overenie a predvedenie myšlienky.
Zadanie Diplomového projektu
(úspešne obhájený 27. 1. 2009)
Pre účely merania environmentálnych podmienok v ťažkých prostrediach je potrebné vyvinúť autonómny modul zberu údajov. Umiestnenie sa predpokladá na mobilnej autonómnej jednotke s rádiovým prenosom údajov.
Úlohy:
- naštudovať princípy merania environmentálnych veličín (teplota, tlak, vlhkosť, radiácia, vzdialenosti a CO2) a urobiť prehľad komerčných senzorov,
- navrhnúť obvodové riešenie senzorov, prevodníkov signálu a pripojenie k mikroprocesorovej jednotke,
- pre dostupné senzory zrealizovať prevodníky, otestovať pripojenie a napísať program pre prácu jednotky,
- vypracovať dokumentáciu (schéma zapojenia, pripojenie, vývojový diagram programu a výpis programu),
- vypracovať vzorové merania so zrealizovanými meracími kanálmi.
Literatúra
- iBadge system [1]
Komunikácia:
