projekt przetwornika inteligentnego do pomiaru wysokości i prędkości pionowej BSP podczas fazy lądowania;

Transkrypt

1 PRZYGOTOWAŁ: KIEROWNIK PRACY: MICHAŁ ŁABOWSKI dr inż. ZDZISŁAW ROCHALA

2 projekt przetwornika inteligentnego do pomiaru wysokości i prędkości pionowej BSP podczas fazy lądowania; dokładny pomiar wysokości rzeczywistej BSP poniżej 10m. 2

3 przetwornik, którego integralną częścią jest mikrokontroler; inteligencja = mikrokontroler + program; oprogramowanie w znacznym stopniu decyduje o właściwościach funkcjonalnych i metrologicznych przyrządu; możliwość implementacji różnych algorytmów pracy bez ingerencji w strukturą sprzętową; 5 poziomów inteligencji. 3

4 - 12 bitowy przetwornik A/C; - 8KB pamięci FLASH; - rdzeń 8052; - 3x timer 16 bit; - napięcie zasilania 3,0 5,0 VDC; - UART, SPI, I2C. Schemat strukturalny ADuC812. 4

5 Podział wysokości lotu BSP. 5

6 odbiornik jednoczęstotliwościowy ( L1 ); kod C/A; tryb pracy różnicowej ( EGNOS ); częstotliwość określania pozycji : standardowo 1Hz; wymiary: 16x16x6mm; waga : 6g; dostępne interfejsy: UART, USB. Odbiornik GPS. 6

7 Czujniki z wyjściem : - analogowym (napięciowym np. MPX4115A); - cyfrowym ( SPI, I2C- np. BMP085). MPX4115A BMP085 7

8 8

9 Konwerter poziomów na liniach I 2 C. 9

10 Oscylogramy konwersji napięcia na linii SCL. 10

11 Algorytm pracy BMP

12 Dane kalibracyjne : Tabela 6. Dane kalibracyjne. - pamięć EEPROM : 11 słów x 16 bit = 176 bit; - współczynnik kalibracyjny (słowo) składa się z dwóch bajtów : MSB i LSB; - każdy czujnik ma indywidualne wsp. kalibracyjne; - żaden ze współczynników nie może być równy 0x0000 lub 0xFFFF. Adres BMP085: - niezmienny : 0xEF-read, 0xEE-write. Tabela 7. Adres BMP085 w I2C. 12

13 Procedura rozpoczynająca pomiary: Tabela 8. Algorytm rozpoczęcia pomiarów i pobrania ich wyników. Zmiana sygnałów na liniach SCL i SDA podczas rozpoczęcia pomiarów. 13

14 Procedura odczytu danych kalibracyjnych i wyników konwersji przetwornika A/C : Zmiana sygnałów na liniach SCL i SDA podczas odczytu danych z BMP

15 Algorytm obliczania wartości temperatury [ C] i ciśnienia [Pa]. Tabela 9. Algorytm obliczenia wartości temp. i ciśnienia. 15

16 Wyniki działania programu ( język C ) wykonującego przedstawiony algorytm: Wyniki działania programu obsługującego BMP

17 Badania weryfikacyjne I: -Warunki: pomieszczenie zamknięte, czujnik nieruchomy, czas trwania pomiaru : 60s. -Cel: określenie amplitudy wahań wartości ciśnienia odczytywanych z czujnika BMP Wykres 1. OSS=0, czas pomiaru 60s. P[Pa] liczba pomiarów 17

18 Filtr uśredniający: Wykres 2. OSS=0, czas pomiaru 60s, filtr na UP P[Pa] liczba próbek 18

19 Badania weryfikacyjne II: -warunki: pomieszczenie zamknięte, czujnik nieruchomy, czas trwania pomiaru : 60s; -cel: określenie dokładności pomiaru ciśnienia i temp. dla algorytmu z filtrem uśredniającym; -urządzenie kontrolne: AIRFLOW DIGITAL BAROMETER DB2. Pomiar temperatury powietrza wyniki otrzymane za pomocą BMP085 są o 1,6 2,0 C wyższe niż wyniki z DB2. Pomiar ciśnienia powietrza wyniki otrzymane za pomocą BMP085 są o Pa wyższe niż wyniki z DB2. 19

20 Badania weryfikacyjne III : -warunki: pomiary wykonywane w zamkniętej komorze ciśnieniowej; -cel: określenie dokładności pomiaru ciśnienia dla algorytmu z filtrem uśredniającym. Moduł μalfat-sd. 20

21 Czujnik ultradźwiękowy SMART Sensor Series 600. GPD15 oraz porównanie zasięgów czujników IR firmy SHARP. 21

22 Zalety czujnika BMP085: Wady czujnika BMP085 - miniaturowa obudowa; - skomplikowane - mała masa; obliczenia wartości P i T; - niewielki pobór prądu. Stan prac przy projekcie przetwornika: - zrealizowano: obsługa BMP085, μalfat-sd; - w realizacji : obsługa odbiornika GPS; - do realizacji : obsługa sonaru / czujnika IR, integracja czujników w system pomiarowy, opracowanie algorytmu pracy przetwornika, badania weryfikacyjne. 22

23 FT232 μalfat-sd ADuC812 BMP085 GPS Rys.12.Widok płytki prototypowej. 23

24 Bibliografia: 1. Ortyl A., Autonomiczne systemy nawigacji lotniczej, WAT, Warszawa 2000r. 2. Lesiak P., Inteligentna technika pomiarowa, Politechnika Radomska, Radom Dokumentacje techniczne: BMP085,FGPMMOPA6B, μalfat User Manual, ADuC812, AN I 2 C Manual. 24