BMEF01 Elektronikprojekt 5 hp

Transkript

1 BMEF01 Elektronikprojekt 5 hp Andreas Lenshof Institutionen för Biomedicinsk Teknik Lunds Universitet

2 Status för E3 efter terminens slut Obligatoriska kurserna avklarade Allmänbildningen för E-are klar Dags för fördjupning - Specialisering, valfria kurser och exjobb Denna kurs är sista delen i grundblocket

3 Kursens mål Knyta samman E-kurser Träna skriftlig och muntlig presentation Träna att arbeta i projektform Få praktiskt konstruera något elektrotekniskt

4 Kursens delmoment Föreläsningar om projektarbete, Arduino, CE-märkning Välj projekt och gör projektplan Kamratgranskning av projektplan Elektronikuppgift (konstruktion och rapport) Muntlig presentation/demonstration av projekt

5 Schemalagd tid Dag Tid Sal Moment 16 januari 30 januari E:B E:B Introduktion till elektronikprojektet Projektplaneing 6 februari 13 februari 20 februari E:B E:B E:B Projektplaneing II Agile Arduinoföreläsning - 21 mars 28 mars E:B E:B CE-märkning - 16 maj 16 maj 16 maj E:B E:B E:B Redovisning 1 av elektronikprojekt Redovisning 2 av elektronikprojekt Redovisning 3 av elektronikprojekt

6 Schemalagd tid

7 Kurslitteratur Handbok för mindre projekt. Mikael Eriksson & Joakim Lilliesköld

8 Examination Närvaro på projektmöten och redovisningar Muntlig redovisning av elektronikprojekt Skriftlig rapport på elektronikprojekt

9 Feedback från fjolåret och nyheter i år Uppskattad kurs som känns relevant Börja i tid! Slumpade grupper Ny föreläsning: CE-märkning

10 Elektronikprojekt En konstruktionsuppgift per grupp Planera, bygg, testa, demonstrera och rapportera Viktiga datum: 16 januari Beskrivning av projekt och gruppindelning 25 januari Önskemål om projekt till kursansvarig 3 februari Tilldelning av projekt och handledare 17 februari 24 februari Projektplan in till kursansvarig Lämna in kamratgranskad projektplan 23 mars Kort statusrapport till handledare+kursansvarig v19 Avstämning med handledare inför presentation 16 maj Muntlig redovisning i E:B 17 maj Slutlig rapport till handledare 24 maj Rapport i retur 31 maj Korrigerad rapport till handledare

11 Elektronikprojekt - projektförslag Existerande förslag Optisk ljudöverföring Theremin NTP-styrd väggklocka Inverterad pendel Axis projekt Robottävling Eget projekt

12

13 Theremin Ett beröringsfritt musikinstrument Skillnaden mellan två frekvenser utnyttjas En hand styr tonhöjd och en volym Handledare: Lars Olsson, EIT

14 NTP-styrd väggklocka Radiokontrollerad klocka synkas av en tidssignal (LW 77,5 khz) från atomuret i Braunschweig Lyckas aldrig synka vid DST-övergångar (Daylight Saving Time) Klockan störd(?) av WLAN som stör ut längre och sällan förekommande meddelanden Server med exakt tid (ntp) finns tillgänglig Handledare: Jens A. Andersson, EIT Bygg väggklocka som synkar mot servern med ntp (network time protocol) över WLAN och har analog visning

15 Pendelbalanserar-projekt mobilrobot med Ilonhjul eller omnihjul dvs. fordonet kan röra sig i alla riktningar + omorientering sig godtyckligt i planet sfärisk inverterad pendel vars vinkel mot det balanserande fordonet mäts med t ex magnet + hallgivare (alt kamera) Ilonhjul reglerad av t ex arduino +...fjärrstyrning via app etc etc.. Projekthandledare: Anders Robertsson, Reglerteknik Omnihjul

16 Projekt i samarbete med Axis Regnsensor Utveckla en metod för att detektera fuktig luft, till exempel vid regn och hög luftfuktighet, som är kopplat till en Axis kamera. Vid detektion så ska kameran starta torkarblad Trådlös underhållsfri rörelsesensor Utveckla en rörelsesensor som kräver varken kabelanslutning eller batteribyte. Sensorn förses med energi som finns tillgänglig i rummet (ex. från ljus som en miniräknare), och kommunicerar trådlöst till en kamera när rörelse detekteras. Trådlöst batteripack till WiFi-kamera Utveckla ett batteripack som laddas upp via ljus eller vind, för att förse en WiFikamera (ex M1054 eller M3044) med ström. Riktningsdetektor med hjälp av ljud På Axiskamerorna finns det en bilddetektor som innebär att en kamera vänder sig mot ett specifikt håll beroende på vad som uppstår i bilden. Projektidén går ut på ta fram en prototyp som fungerar som ett enkelt detekteringssytem kopplat till en Axis kamera. Om det uppstår ett specifikt ljud i rummet så skall kameran rikta in sig mot det ljudet. Systemet skall känna av när till exempel en bilkrock uppstår.

17 Projekt i samarbete med Axis Night Vision- IR diode Undersöka och jämföra olika IR-dioders prestanda utifrån vissa parametrar som t.ex. optisk effekt, effektförbrukning, värmeutveckling, värmetolerans, monterings yta och pris. En viktig aspekt i undersökningen är att ta reda på om vissa IR dioder är bättre anpassade för ett visst avstånd, s.k. long-/short- distance IR illumination Robotkamera Utveckla och bygga en självgående robot för patrullerande övervakning med en Axis-kamera. Roboten ska kunna klara alla hinder som kan uppstå i inomhusmiljö (trösklar, mattor etc). Adaptivt kamerafäste för stabilisering Utveckla ett adaptivt kamerafäste som stabiliserar kameran mot större rörelser som inte kan korrigeras med bildbehandling. Kamerafästet ska se till att kameran hålls horisontellt. Adaptivt kamerafäste för stryning Utveckla ett adaptivt kamerafäste som riktar in kameran mot värme-, rörelseoch/eller ljudkälla. Kamerafästet ska automatiskt rikta in kameran mot värme-, rörelse- och/eller ljudkällan. Endast två av Axis projekt kommer genomföras i år!

18 Robottävling Konstruera en arduinobaserad robot Grupper tävlar mot varandras robotar i en cup Kombinera mjukvara, elektronik, mätteknik, sensorer och hårdvara för att maximera vinstchanser Handledare: Anders J. Johansson, EIT + studenter från föregående år

19 Robottävling 2014

20 Eget förslag Kom med eget förslag på elektronikprojekt! Exempel från tidigare år: Bluetoothstyrt cykellås Kaffebryggare Automatisk krukväxtvattnare Alkoholmätare Drinkblandare Handledare: Beror på projektet

21 Elektronikprojekt - allmänt Projektbudget: ca 2000 kr (robotprojekt 1000kr) Dyrare utrustning kan lånas från institutioner T. ex. spänningsaggregat, funktionsgenerator mm. Komponenter beställs via Andreas Beställning skickas varje tisdag kl 13 Inköpt utrustning tillhör LTH och ska återlämnas efter avslutad kurs Vill man behålla något får man betala det själv

22 Vad ska jag göra nu? Idag: Skriv upp er på listan så jag vet vilka som skall slumpas in i grupper Senast 25 januari: Skicka önskemål om projekt till kursansvariga Se till att ha med 1, 2 och 3-handsalternativ Den 3 februari Få besked om projekttilldelning

23 Vad ska jag göra snart? 3/2 16/2 Ta kontakt med er handledare och diskutera gemensamt igenom projektet Baserat på diskussioner inom gruppen och med handledare, skriv en projektplan 17/2 Projektplan skickas in till kursansvariga som sedan fördelar dessa för kamratgranskning 24/2 Kamratgranskad projektplan tillbaka till kursansvariga

24 Frågor? Kursansvarig Andreas Lenshof Kontor: BMC D1320a E:1334a (Kontorstid: Måndagar) Tlfn:

25 Elektronikprojekt Regnsensor Projektidé och område Utveckla en metod för att detektera fuktig luft, till exempel vid regn och hög luftfuktighet, som är kopplat till en Axis kamera. Vid detektion så ska kameran starta torkarblad. Startpunkt Val av detektionsmetod och kommunikationssätt. Konstruera egen sensor eller detektionssätt Konstruera en kontrollkrets. Syfte/Slutmål Att bygga ett system som vid regn och/eller hög luftfuktighet kan bibehålla synlighet genom glas. Kopplat till torkarblad så att de startar. Värde för Axis Vid utsatta platser kunna upprätthålla god synlighet. Till exempel så kan regn på glaset försvåra identifikation vid inbrott. Men med ett sätt att torka av glaset så kan kameran se till att den alltid har så bra bild som möjligt. Det gör att kamerorna kan sättas på där de annars kan bli begränsade, så som i gruvor, värmeverk eller processfabriker.

26 Trådlös underhållsfri rörelsesensor Projektidé och område Utveckla en rörelsesensor som kräver varken kabelanslutning eller batteribyte. Sensorn förses med energi som finns tillgänglig i rummet (ex. från ljus som en miniräknare), och kommunicerar trådlöst till en kamera när rörelse detekteras. Startpunkt Val av rörelsesensor (ex PIR, kapacitiv) Val av energilagring Val av energiupptagning (ljus, luftdrag, mekanisk rörelse) Val av trådlöst överföring Beräkna energibudget Syfte/Slutmål Att skapa en enhet som är extremt enkel att installera och som inte kräver något underhåll. Enheten ska kunna användas i en normal inomhusmiljö med den energi som finns tillgänglig, vilket ställer höga krav på låg energikonsumtion. Värde för Axis Att på ett väldigt snabbt och enkelt sätt kunna installera externa enheter som utökar en kameras funktionalitet, tillfälligt vid speciella event som kräver högre säkerhet eller permanenta installationer. Kabeldragning står för en stor kostnad, vilket gör att det finns stora besparingar att göra hos kund.

27 Trådlöst batteripack till WiFi-kamera Projektidé och område Utveckla ett batteripack som laddas upp via ljus eller vind, för att förse en WiFi-kamera (ex M1054 eller M3044) med ström. Startpunkt Val av energiförsörjning (ex ljus eller vind) Konstruera elektronik för maximum power point tracking (MPPT) för energikällan Val av energilagring Konstruera laddningselektronik Konstruera strömförsörjningselektronik för kameran Beräkna energibudget Syfte/Slutmål Att på ett lämpligt sätt ta fram ett batteripack med energiförsörjning från vind eller ljus som driver en Axis kamera som är kopplad till WiFi. Värde för Axis Även vid avlägsna platser med opålitlig eller icke-existerande strömförsörjning så kan det vara av stor vikt att kunna hålla bra säkerhet. En kamera med alternativ energiförsörjning och ett batteripack hade underlättat stort.

28 Riktningsdetektor med hjälp av ljud Projektidé och område På Axiskamerorna finns det en bilddetektor som innebär att en kamera vänder sig mot ett specifikt håll beroende på vad som uppstår i bilden. Projektidén går ut på ta fram en prototyp som fungerar som ett enkelt detekteringssytem kopplat till en Axis kamera. Om det uppstår ett specifikt ljud i rummet så skall kameran rikta in sig mot det ljudet. Systemet skall känna av när till exempel en bilkrock uppstår. Startpunkt Konstruera en prototyp som fungerar som en ljuddetektor. Val av mikrofoner och enhet som DSP eller mikrokontroller. Koppla ihop en Axis kamera med en ljuddetektor. Syfte/Slutmål Detektera ljud och få kameran att rikta in sig själv åt det hållet ljudet kommer ifrån. Vidare måste en algoritm för att kontrollera systemet presenteras. Värde för Axis Ett ljudsystem är oftast kostnadseffektivt. Möjligt till framtida lösningar är att vidareutveckla prototypen till en brusreducerad enhet. Och av säkerhetsskäl kan man då installera en Axis kamera i en tågstation eller i en stad för att kontrollera ifall till exempel en bilolycka har skett.

29 Night Vision- IR diode Projekt idé och område Undersöka och jämföra olika IR-dioders prestanda utifrån vissa parametrar som t.ex. optisk effekt, effektförbrukning, värmeutveckling, värmetolerans, monterings yta och pris. En viktig aspekt i undersökningen är att ta reda på om vissa IR dioder är bättre anpassade för ett visst avstånd, s.k. long-/short- distance IR illumination. Startpunkt Lista olika typer av IR dioder, hål-/yt- monterade och chip Planera testförsök Vad skulle kunna göras mjukvarumässigt Syfte/Slutmål Välja IR dioder som ger bäst nattseende för kort och långt avstånd, baserat på ovannämnda parametrar. Värde för Axis Axis kameror är anpassade för de flesta miljöer och väder förhållanden. Nattseende är en viktig funktionalitet i våra kameror. Samtidigt är effektförbrukning en central fråga för våra kunder och därför är vi måna om att reducera driftkostnaderna för våra användare.

30 Robotkamera Projekt idé och område Utveckla och bygga en självgående robot för patrullerande övervakning med en Axis-kamera. Roboten ska kunna klara alla hinder som kan uppstå i inomhusmiljö (trösklar, mattor etc). Startpunkt Val av komponenter så som motorer, motordrivare, sensorer etc. Konstruera roboten. Strömförsörja kameran. Syfte/Slutmål Använda sig av t.ex. en (eller flera) motorer och sensorer. Strömförsörja kameran via roboten. Ska kunna köra en kortare förprogrammerad rutt. Värde för Axis Axis kameror är i nuläget fasta installationer och kan på vissa ställen krävas patrullerande väktare för att få heltäckande övervakning. Möjlig att i framtiden ersätta dessa med en kameralösning som på extern triggning ta sig till plats för övervakning. Detta kan i sin tur ge minskad personalrisk samt täcka stora och långa ytor med färre fasta kameror.

31 Adaptivt kamerafäste för stabilisering Projekt idé och område Utveckla ett adaptivt kamerafäste som stabiliserar kameran mot större rörelser som inte kan korrigeras med bildbehandling. Kamerafästet ska se till att kameran hålls horisontellt. Startpunkt Val av sensorer, motorer och motorstyrning. Konstruera ett styrbart fäste för en kamera. Syfte/Slutmål Bibehålla kameran i horisontellt läge vid yttre lägesförändringar. Med input från lägessensorer styra motorerna så fästet hålls horisontellt. Värde för Axis Utökat användningsområde för befintliga kameror. Nytänkande lösningar som potentiellt kan användas i framtida PTZ-kameror.

32 Adaptivt kamerafäste för stryning Projekt idé och område Utveckla ett adaptivt kamerafäste som riktar in kameran mot värme-, rörelse- och/eller ljudkälla. Kamerafästet ska automatiskt rikta in kameran mot värme-, rörelse- och/eller ljudkällan. Startpunkt Val av sensorer, motorer och motorstyrning. Konstruera ett styrbart fäste för en kamera. Syfte/Slutmål Rikta in kameran mot vald triggningskälla. Med input från sensorer styra motorerna så kamerafästet riktar in kameran mot värme-, rörelseoch/eller ljudkälla. Värde för Axis Utökat användningsområde för befintliga kameror. Nytänkande lösningar som potentiellt kan användas i framtida PTZ-kameror.