VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY. MRBT Robotika

Podobné dokumenty
5. A/Č převodník s postupnou aproximací

POČÍTAČOVÉ ŘÍZENÍ TECHNOLOGICKÝCH PROCESŮ

POČÍTAČOVÉ ŘÍZENÍ TECHNOLOGICKÝCH PROCESŮ

11. Logické analyzátory. 12. Metodika měření s logickým analyzátorem

POČÍTAČOVÉ ŘÍZENÍ TECHNOLOGICKÝCH PROCESŮ

Jméno a příjmení. Ročník. Měřeno dne. Marek Teuchner Příprava Opravy Učitel Hodnocení. 1 c p. = (ε r

Direct Digital Synthesis (DDS)

Logické funkce a obvody, zobrazení výstupů

18A - PRINCIPY ČÍSLICOVÝCH MĚŘICÍCH PŘÍSTROJŮ Voltmetry, A/D převodníky - principy, vlastnosti, Kmitoměry, čítače, fázoměry, Q- metry

Témata profilové maturitní zkoušky

BROB -ZÁKLDY ROBOTIKY

Elektronické praktikum EPR1

Mikrokontroléry. Doplňující text pro POS K. D. 2001

Obr. 1 Činnost omezovače amplitudy

Operační zesilovač (dále OZ)

PROJEKT 3 2D TRAJEKTORIE KAMERY SEMESTRÁLNÍ PRÁCE DO PŘEDMĚTU MAPV

Operační zesilovač, jeho vlastnosti a využití:

INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ. Příklady použití tenkých vrstev Jaromír Křepelka

karet Analogové výstupy (AO) (DIO) karty Zdroje informací

SOFTWAROVÁ A HARDWAROVÁ REVIZE DÁLKOVÉHO OVLÁDÁNÍ PRO MULTIKOPTÉRY

Mikropočítačová vstupně/výstupní jednotka pro řízení tepelných modelů. Zdeněk Oborný

Dokumentace. UZ detektor pohybu. k semestrální práci z předmětu Elektronické zabezpečovací systémy. Vypracoval: Lukáš Štěpán

Systémy pro měření, diagnostiku a testování prototypů II. Odůvodnění vymezení technických podmínek podle 156 odst. 1 písm. c) ZVZ

Quido RS 2/16 OC. 2 vstupy pro kontakt 16 digitálních výstupů 1 teploměr -55 až +125 C komunikace přes RS485 nebo RS232

Ověření funkčnosti ultrazvukového detektoru vzdálenosti

Vlny v trubici VUT FSI v Brně

Bezdrátový přenos signálu v reálné aplikaci na letadle.

Přednáška - Čítače. 2013, kat. měření, ČVUT - FEL, Praha J. Fischer. A3B38MMP, 2013, J.Fischer, ČVUT - FEL, kat. měření 1

Přenos signálů, výstupy snímačů

Projektová dokumentace ANUI

Binární data. Číslicový systém. Binární data. Klávesnice Snímače polohy, dotykové displeje, myš Digitalizovaná data odvozená z analogového signálu

Návrh konstrukce odchovny 2. dil

Výukové texty. pro předmět. Automatické řízení výrobní techniky (KKS/ARVT) na téma

DUM 19 téma: Digitální regulátor výklad

Integrovaná střední škola, Sokolnice 496

e, přičemž R Pro termistor, který máte k dispozici, platí rovnice

1 Zadání. 2 Teoretický úvod. 7. Využití laboratorních přístrojů v elektrotechnické praxi

Hardware - komponenty počítačů Von Neumannova koncepce počítače. Von Neumannova koncepce počítače

ZÁKLADNÍ METODY REFLEKTOMETRIE

Obrázek č. 1 : Operační zesilovač v zapojení jako neinvertující zesilovač

VÝVOJ ŘÍDICÍCH ALGORITMŮ HYDRAULICKÝCH POHONŮ S VYUŽITÍM SIGNÁLOVÉHO PROCESORU DSPACE

CW01 - Teorie měření a regulace cv. 4.0

Učební osnova předmětu ELEKTRICKÁ MĚŘENÍ

Primární etalon pro měření vysokého a velmi vysokého vakua

SNÍMAČE OPTICKÉ, ULTRAZVUKOVÉ A RÁDIOVÉ

1 SENZORY V MECHATRONICKÝCH SOUSTAVÁCH

Číslicové filtry. Honza Černocký, ÚPGM

Teorie úlohy: Operační zesilovač je elektronický obvod, který se využívá v měřící, výpočetní a regulační technice. Má napěťové zesílení alespoň A u

Základním praktikum z laserové techniky

FAKULTA ELEKTROTECHNICKÁ Spojujeme elektrotechniku a informatiku PRACUJ V OBORU. S OBRATEM VÍCE NEŽ MILIARD Kč

Fyzikální laboratoř. Kamil Mudruňka. Gymnázium, Pardubice, Dašická /8

Projekt BROB. Základy robotiky. Téma: Digitální časomíra. Vedoucí projektu: Tomáš Jílek

Architektura počítačů

Inteligentní domácnost

4IOT-SEN-01 Sensor pro IoT aplikace Technická dokumentace

SEKVENČNÍ LOGICKÉ OBVODY

CW01 - Teorie měření a regulace

Příloha A návod pro cvičení 1. SESTAVENÍ MODELU V PROSTŘEDÍ MATLAB SIMULINK Zapojení motoru

Generátor signálu snímače otáček motoru

Přípravek pro demonstraci řízení pohonu MAXON prostřednictvím

OPERA Č NÍ ZESILOVA Č E

Sběrnicová struktura PC Procesory PC funkce, vlastnosti Interní počítačové paměti PC

Návod k obsluze výukové desky CPLD

- + C 2 A B V 1 V 2 - U cc

Vstupní signál protne zvolenou úroveň. Na základě získaných údajů se dá spočítat perioda signálu a kmitočet. Obrázek č.2

Teoretický úvod: [%] (1)

Témata profilové maturitní zkoušky

The Optimization of Modules for M68HC08 Optimalizace modulů pro M68HC08

Zvuková karta. Zvuk a zvuková zařízení. Vývoj, typy, vlastnosti

Úvod do zpracování signálů

2 Nd:YAG laser buzený laserovou diodou

ADA Semestrální práce. Harmonické modelování signálů

Návrh a analýza jednostupňového zesilovače

Návrh konstrukce odchovny 3. dil

Komplexní obálka pásmového signálu

ZÁKLADY PROGRAMOVÁNÍ. Mgr. Vladislav BEDNÁŘ /14

Robotická ruka. Lukáš Fotr a Jaroslav Karban. Integrovaná střední škola, 2. ročník Kumburská 846, Nová Paka

Vysoká škola Báňská. Technická univerzita Ostrava

MX-10 pixelový částicový detektor

Obsah. O autorovi 11 Předmluva 13 Zpětná vazba od čtenářů 14 Errata 14

MIKROPROCESORY PRO VÝKONOVÉ SYSTÉMY. Speciální obvody a jejich programování v C 2. díl

Semestrální práce z předmětu Pravděpodobnost, statistika a teorie informace

Typy předmětů a pravidla jejich zařazování do studijního plánu

Ṁikroprocesory v přístroj. technice. Ohm-metr ... Petr Česák

- DAC - Úvod A/D převodník převádějí analogové (spojité) veličiny na digitální (nespojitou) informaci. Základní zapojení převodníku ukazuje obr.

Úloha 5 Řízení teplovzdušného modelu TVM pomocí PC a mikropočítačové jednotky CTRL

Senzor polohy rotoru vysokootáčkového elektromotoru

Měření frekvence a času

Optoelektronické. BGL Vidlicové optické závory. snímače

Virtuální přístroje. Matlab a Instrument Control Toolbox. J.Tomek, A.Platil

T-DIDACTIC. Motorová skupina Funkční generátor Modul Simatic S7-200 Modul Simatic S7-300 Třífázová soustava

Prostředky automatického řízení Úloha č.5 Zapojení PLC do hvězdy

Číslicový Voltmetr s ICL7107

1. Připojení analogových senzorů

Mikropilot pro SmVaK. Cíle mikropilotu. Zadání mikropilotu

MĚŘENÍ NA INTEGROVANÉM ČASOVAČI Navrhněte časovač s periodou T = 2 s.

D/A převodník se dvěma napěťovými nebo proudovými výstupy. (0 10 V, 0 5 V, ±10 V, ±5 V, 4 20 ma, 0 20 ma, 0 24 ma)

Měření eurobalíz ETCS aneb využití MATLABu pro automatizaci měření

Střední odborná škola a Střední odborné učiliště, Hustopeče, Masarykovo nám. 1

31SCS Speciální číslicové systémy Antialiasing

Transkript:

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ ÚSTAV AUTOMATIZACE A MĚŘÍCÍ TECHNIKY FACULTY OF ELECTRICAL ENGINEERING AND COMMUNICATION DEPARTMENT OF CONTROL AND INSTRUMENTATION MRBT Robotika PROJEKT - Integrace rychlostního radaru do robotu Autoři práce: Jan Posekaný Jaromír Polák Vedoucí práce: Ing. František Burian 7. 5. 2012

Obsah 1. Zadání... 3 2. Čidlo KMY 24... 4 4. Korelace... 6 5. Implementace do kitu STM32FVL discovery... 7 6. Implementace pomocí timeru... 8 7. Závěr... 10 Seznam obrázků Obrázek 1: Zapojení pinů čidla... 4 Obrázek 2: Udávané průběhy čidla dle výrobce... 4 Obrázek 1: STM32FVL discovery... 5 Obrázek 2: Korelace... 6 Obrázek 3: Schéma zapojení pro řešení pomocí korelace... 7 Obrázek 4: Blokové schéma časovače... 8 Obrázek 5: Schéma zapojení pro řešení pomocí timeru... 9 Obrázek 6: Zarušený signál na osciloskopu... 10 Obrázek 7: Zapojení na nepájivém poli... 11

1. Zadání Seznamte se s mikrovlnným radarem KMY-24. Vyrobte jednoduchý přípravek s mikroprocesorem, který digitálně zpracovává data z tohoto radaru a přeposílá je po sběrnici do počítače nebo robotu. Pokuste se co nejvíce funkcí řešit integrovaně (tedy v mikrokontroleru).

2. Čidlo KMY 24 KMY 24 je mikrovlnný Radar zrychlení, fungující na základě Dopplerova jevu. Přenáší nízkoenergetické mikrovlnné záření o frekvenci 2,45 GHz. Toto záření objekty odrážejí. Pokud se objekt relativně pohybuje k senzoru, nastane posun díky Dopplerovu efektu. Vlna, která se posune tak se také smíchá s původní vlnou, výsledkem je výstupní napětí dvou signálů. Posun mezi těmito dvěma signály je buď negativní, nebo pozitivní a to podle toho zda se cíl blíží nebo vzdaluje od detektoru. Obrázek 1: Zapojení pinů čidla Napájecí napětí čidla je minimálně 10,8V maximálně 15,6V Obrázek 2: Udávané průběhy čidla dle výrobce Celý datascheat je volně přístupný na internetu.

3. Výběr kitu Zvolili jsme vývojový kit STM32FVL discovery a to z toho důvodu, že jsme ho vlastnili díky předchozím zkušenostem. Obrázek 3: STM32FVL discovery

4. Korelace K řešení naší úlohy bylo třeba si podrobně nastudovat korelaci. Korelace je matematický nástroj, který určuje podobnost signálů. Při řešení jsme použili vzorec: Poté, abychom otestovali, zda tento postup opravdu funguje, jsme využili programu Matlab. Zde jsme vytvořili dva vůči sobě posunuté signály, které jsme i zašuměli. Poté použili funkce korelace. Tento test jak je možné vidět na obrázku, dopadl dobře. Obrázek 4: Korelace Periodu signálu jsme nalezli následovně. Hledali jsme prvek, u kterého byl předchozí prvek menší než nula a následující prvek byl větší jak nula. Poté jsme určili pozici takového prvku. Dále jsme určili následující prvek se stejnými parametry. Rozdíl pozic těchto prvků vytváří hodnotu periody. Pro zjištění posuvu mezi signály jsme určili pozici maxima korelace mezi signálem jedna a dva a také naopak, mezi signálem dva a jedna. Rozdíl těchto dvou hodnot je pak roven posuvu mezi signály. Výsledná fáze ve stupních je:

5. Implementace do kitu STM32FVL discovery Poté co jsme funkčnost korelace pro naše použití otestovali v prostředí matlab, začali jsme se snažit o implementaci programu do kitu STM32FVL discovery. Tato implementace se nám zdařila a poté jsme na nepájivém poli vytvořili zapojení pro připojení čidla KMY 24 ke kitu STM32FVL discovery. Obrázek 5: Schéma zapojení pro řešení pomocí korelace Poté co jsme toto zrealizovali, začali jsme testovat funkčnost našeho zařízení pro měření zrychlení. Při testování funkčnosti jsme narazili na problém, že signál vycházející z čidla má velmi nízkou frekvenci (jednotky KHz). Z tohoto důvodu jsme museli rychlost vzorkování snížit na absolutní minimum, které kit STM32FVL discovery dovoluje. Nicméně to nebyl jediný problém, jelikož jsme narazili na druhý a tím je operační paměť procesoru. I při jejím plném využití jsme se dostali na pouhých 80 vzorků pro oba kanály a to i při nejnižší možné vzorkovací periodě. To bylo málo pro postihnutí celé periody zkoumaného signálu. Potřebovali bychom minimálně 10x větší operační paměť, nebo 10x menší vzorkovací periodu. Z výše popsaného důvodu tento způsob řešení není funkční. Program sám o sobě je funkční a pokud by byl použit jiný kit, který by tyto nedostatky odstranil tak by zařízení bylo plně funkční.

6. Implementace pomocí timeru Jelikož jsme disponovali pouze kitem STM32FVL discovery, tak jsme hledali jiná řešení, jak úkol splnit bez nutnosti použití jiného kitu. Jediné řešení, které nás napadlo a které jsme i zrealizovali bylo použití timeru. Obrázek 6: Blokové schéma časovače Schéma zapojení jsme doplnili o komparátory.

Obrázek 7: Schéma zapojení pro řešení pomocí timeru Princip je jednoduchý. Použili jsme jeden timer a dva vstupní záchytné registry. Do prvního záchytného registru se ukládala hodnota v případě, kdy na prvním signálu vznikla náběžná hrana. Do druhého registru se také ukládala hodnota při vzniku náběžné hrany, ale od druhého signálu. Poté co jsme tyto dvě hodnoty od sebe odečetli, získali jsme posuv. Pak jsme museli určit délku periody, což je hodnota registru v kroků n méně hodnota v kroku n-1. Další postup pro získání fáze je stejný jako v předchozím řešení. Nicméně, ani při tomto způsobu řešení jsme se nedostali ke smyslu plným výsledkům a to z důvodu míry zarušení signálu, se kterou si tato metoda nedovede poradit. Míru zarušení je možné vidět na obrázku 6.

Obrázek 8: Zarušený signál na osciloskopu 7. Závěr Při realizaci našeho projektu jsme narazili na mnoho problémů, některé se nám podařilo odstranit. Nicméně některé jsme eliminovat nedokázali. Ale, doufáme, že i ty které jsme nevyřešili, se nám povedlo popsat tak, aby se jim ostatní, kteří budou toto čidlo používat, dokázali vyvarovat. Při první zvolené metodě řešení jsme neměli problémy se zašumnělým signálem. To proto, že korelace dokáže s takovým signálem dobře pracovat a je vůči zarušení velice odolná. Nevýhoda této metody spočívá v náročnosti na potřebnou paměť, které se nám nedostávalo v použitém kitu STM32FVL discovery. U druhé zvolené metody jsme měli přesně opačný problém než u první. Zarušený signál nám nedovolil změřit pomocí čítačů reálné hodnoty fáze. V tomto případě by možná pomohl kvalitní zdroj, který by pouštěl minimální rušení ze sítě. My jsme se pokoušeli rušení co nejvíce vyfiltrovat, ale neúspěšně. Další způsob řešení by byl, posílání navzorkovaných signálů do počítače, kde by se následně provedla korelace a výpočet fáze. Touto možností jsme se nezabývali, jelikož v zadání byl požadavek, na co nejvíce integrované řešení a toto řešení ho nesplňuje ani minimálně.

Myslíme si, že nejlepším řešením je hned první. To nefunguje pouze z důvodu špatně zvoleného hardware. Ale druhé řešení by při minimalizaci rušení mělo fungovat také. Obrázek 9: Zapojení na nepájivém poli