Bezdrátový přenos signálu v reálné aplikaci na letadle.

Transkript

1 Bezdrátový přenos signálu v reálné aplikaci na letadle. Jakub Nečásek TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií Tento materiál vznikl v rámci projektu ESF CZ.1.07/2.2.00/ , který je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem ČR

2 Motivace Cíle Bezdrátový přenos signálu v reálné aplikaci na letadle. Stávající odměřování s příliš dlouhým vedením Možné indukování nebezpečných napětí Přenos signálu přes kroužky a dodatečné kluzné kontakty Bez prostoru pro další rozšíření Zkrátit cestu signálu Zlepšit odolnost proti rušení Rozšířit úlohu a zabezpečit možnost budoucích úprav

3

4 Gyroskop Y Z X

5 Způsoby řešení Freescale ZSTAR Použití modulů 433/868 MHz Wi-Fi měřící úloha Náhrada RS232 s moduly Bluetooth

6 Technologie volné frekvence IEEE ZigBee IEEE Bluetooth IEEE Wi-Fi Frekvence 433/868 MHz 2,4 GHz 2,4 GHz 2,4/5 GHz Přenosová rychlost 50kbps 250kbps 3Mbps 600Mbps Dosah ~50m ~75m ~100m ~250m Účel 0/1 řízení Bezdrátové snímače Výhody Jednoduchost Cena Řízené spoj. Jednoduchost Alternativa RS232 Osobní síť Rozšířenost Cena Alternativa UTP Lokální síť Zabezpečení Rychlost Nevýhody Nezabezpečené a neřízené spojení Málo rozšířené Malý bitrate Malý bitrate Složitost Cena Možné průmyslové nasazení Dálkové ovládání jednoduchých přístrojů Vzdálené a pohybující se snímače Soustavy snímačů, malé sítě Lokální sběr dat, internet. spojení

7 Blokové schéma modulu v letadle

8 Blokové schéma modulu v měřící centrále

9 Použité součástky connectblue OEMSPA310i Bluetooth 2.0 profil SPA (Serial Port Adapter přímá náhrada RS232) UART (Universal Asynchronous Receiver & Transmitter) Class 2 2,2mW (~10m) 921,6 kbps; 8bitů dat; lichá parita; 2 stop bity [ Microchip PIC24F04KA201 16bitový mikrokontroler Flash paměť programu 10bitový 500ksps A/D převodník UART, SPI [

10 Freescale MMA7260Q 3-osý MEMS akcelerometr nastavitelný rozsah 1.5/2/4/6g napěťový výstup [ InvenSense ISZ osý MEMS gyroskop rozsah 110 /s napěťový výstup [ Cherry ILAPS AN bezkontaktní snímač polohy - na principu Hallova jevu rozsah 120 napěťový výstup [

11

12 Výsledný stav Na laboratorní úloze je měřen odklon letadla od osy rotace, 2 tečná zrychlení, normálové zrychlení a úhlové zrychlení Rychlost obnovy dat je 9 khz Zpětná komunikace umožňuje řídit 2 digitální výstupy v letadle Díky unifikovanému signálu 0 10 V možnost použití i s jiným řídícím systémem

13 Naměřená charakteristika při skokové změně výkonu motoru

14 Naměřená charakteristika pro ověření rušení vibracemi

15 Možné další použití modulů Odměřování podobných pohybujících se objektů Bezdrátové dálkové ovládání pomocí pohybů ovladače Zabezpečení vozu proti krádeži s odesíláním upozornění do domu (silnější vysílač) Obecně přenos téměř jakéhokoli signálu na kratší vzdálenosti s příslušným omezením datového toku

16 Jakub Nečásek Bezdrátový přenos signálu v reálné aplikaci na letadle. Děkuji za pozornost

17 Otázka vedoucího práce: Současná konfigurace úlohy pracuje s tím, že výkonový signál pro motor je připraven již v základním stanovišti a vedením přiveden na svorky motoru. Máte představu, jak by se dalo využít bezdrátové komunikace k řešení ovládání výkonu motoru? Je na takovou úpravu stávající modul připraven? Odpověď: Ano, modul je připraven pro ovládání přídavných periferií pomocí 2 digitálních signálů. Pro ovládání výkonu motoru pomocí PWM by bylo nutné jen připojit stávající ovládací signál pro tranzistor na vstup modulu v centrální jednotce. Z modulu v letadle by poté tento signál vystupoval do připojeného výkonového tranzistoru. Po úpravě programu mikrokontroleru by bylo možné stávající ovládací desku zcela vynechat.

18 Otázka oponenta práce: V kapitole 7.3 je popsána délka trvání jednotlivých operací s analogovým signálem, který je potřeba bezdrátově přenést mezi modelem letadla a měřící kartou počítače. Z písemné práce vyplívá, že modul umístěný na modelu letadla odesílá data maximální možnou rychlostí. Data přijatá modulem na straně měřící karty jsou předávána na DA převodníky s konstantní frekvencí 9 khz. Podle čeho je zvolena tato konkrétní frekvence? Jaké maximální konstantní rychlosti vzorkování je možné dosáhnout za dobrých podmínek pro bezdrátový přenos? Odpověď: Tato frekvence odpovídá obnově všech dat z měřícího modulu. Komunikace má rychlost 921,6 kbps a pro přenos kompletní informace ze 4 snímačů je zapotřebí téměř 100 bitů. Zvolená frekvence 9kHz má tedy rezervu pro případné potíže s Bluetooth přenosem. Maximální frekvence je tedy mírně vyšší 9,6 khz.

19 Otázka oponenta práce: Bylo provedeno měření pro zjištění velikosti šumu přidaného do analogového signálu? Pokuste se alespoň přibližně kvantifikovat velikost šumu zaneseného do analogového signálu. Odpověď: Vzhledem ke konstrukci modulu v letadle a úlohy jako takové, je toto měření v podstatě neuskutečnitelné. Není možné z pracující (= pohybující se) úlohy vyvést nezarušený originální signál a porovnat ho s výstupním. Analogový signál ze snímačů vede na desce krátkou cestou. Plošný spoj je stíněn rozlitou mědí a uzavřen v krabičce z nevyleptaného Cuprextitu. Tím je signál dobře chráněn proti elektromagnetickému rušení.

20 Pohled z letadla