Autor:         mgr inż.  Marcin Kowalski

Promotor:    dr inż. Dominik Łuczak

Praca dyplomowa magisterska. Studia stacjonarne.

Celem pracy była synteza wybranych struktur adaptacyjnego regulatora prędkości dla układu elektromechanicznego z połączeniem sprężystym, przeprowadzenie badan symulacyjnych oraz implementacja rozwiązań w języku C. Zdecydowano się wykorzystać strukturę regulatorów z modelem odniesienia ze względu na ich częste zastosowanie w układach serwomechanizmów. Wykorzystano klasyczne metody syntezy regulatorów ciągłych: regułę MIT oraz metodę Lapunowa, ze względu na ułatwiona syntezę oraz analizę dla układu wysokiego rzędu.

Model symulacyjny wykorzystywany w niniejszej pracy zbudowano w odniesieniu do stanowiska laboratoryjnego służącego do badania napędu bezpośredniego. Rozważany układ napędowy przedstawiono na rysunku 1.

Rysunek 1: Stanowisko laboratoryjne do badania napędu bezpośredniego

Strukturę stanowiska z rysunku 1 wraz z układem sterowania przedstawiono na rysunku 2

Rysunek 2: Struktura stanowiska laboratoryjnego do badania napędu bezpośredniego [1]

Ze względu na charakter modelowanego obiektu zdecydowano się na potrzeby niniejszej pracy wykorzystać grupę regulatorów z modelem odniesienia. Jest to podyktowane stosunkowo prosta struktura, możliwością wykorzystania metod klasycznej automatyki do syntezy oraz analizy układu regulacji oraz częstym stosowaniem w układach napędowych. Schemat blokowy rozważanego układu regulacji przedstawiono na rysunku 3.

Rysunek 3: Schemat blokowy układu regulacji adaptacyjnej z modelem odniesienia

Uzyskane wyniki dla stałej czasowej modelu odniesienia równej 50 ms, momentu bezwładności po stronie obciążenia równego 0.75 km2 oraz podstawowej amplitudy sygnału zadanego dla dwóch badanych regulatorów, zostały przedstawione na rysunkach 4.1 – 4.2.

Oceny przebiegu procesu adaptacji dokonano na podstawie analizy przebiegów uzyskanych podczas symulacji oraz całkowych wskaźników jakości adaptacji. W rozważanych układach z modelem odniesienia przyjęto  Js - całkę z kwadratu błędu śledzenia modelu odniesienia przez układ regulacji oraz jego Ja - wartości bezwzględnej. Wartości wskaźników jakości adaptacji dla rozpatrywanych przypadków umieszczono w tabeli 4.1. Pogrubiona czcionka zaznaczono mniejsze wartości wskaźników dla porównania dwóch regulatorów w każdym z rozpatrywanych przypadków.

[1] S. Brock, D. Łuczak. Speed control in direct drive with non-stiff load. 2011 IEEE International Symposium on Industrial Electronics, strony 1937–1942, 2011.

Autor:         inż.  Marcin Dyba

Promotor:    dr inż. Dominik Łuczak

Praca dyplomowa inżynierska. Studia stacjonarne. 

PARAMETRYZACJA SYSTEMU MIKROPROCESOROWEGO PRZEZ INTERFEJS WWW

Przedmiotem niniejszej pracy jest parametryzacja systemu mikroprocesorowego przez interfejs WWW. Mobilność oraz łatwość implementacji jaka idzie w parze z interfejsem WWW w coraz większym stopniu z teorii przechodzi do praktyki odciskając swoje piętno na rynku przemysłowym. Głównym celem było stworzenie aplikacji, która umożliwi rzeczywistą konfigurację online układów dostępnych na płycie edukacyjnej. Platforma została oparta na mikroprocesorze ADuC831 firmy Analog Devices. Zestaw znajduje się w laboratorium Politechniki Poznańskiej. Każdego dnia wyżej wymieniona płyta wykorzystywana jest w celach edukacyjnych, dlatego ważnym elementem było stworzenie interfejsu przejrzystego oraz przyjaznego dla użytkownika zapoznającego się ze światem programowania mikroprocesorów. Całość pracy została oparta o komputer jednopłytkowy Raspberry PI, który pełni rolę zarówno serwera WWW, jak i węzła komunikacji szeregowej RS232. Na rys. 1 został przedstawiony w pełni działający projekt pracy inżynierskiej. Strona WWW (rys. 2) co półtora sekundy odświeża stan wyjść i wejść mikroprocesora. Kolor zielony symbolizuje wysterowanie wyjścia/wejścia, natomiast czerwony brak aktywności.

Autor:         mgr inż.  Jędrzej Pęziak

Promotor:    dr inż. Dominik Łuczak

Praca dyplomowa magisterska. Studia stacjonarne.

Niniejsza praca opisuje próbę rozwiązania problemu obliczenia stężeń substancji zawartych w mieszaninie chemicznej na podstawie ich analizy widmowej. Wykorzystano dwa algorytmy  – metodę nieliniową najmniejszych kwadratów oraz sztuczne sieci neuronowe.

Wzrost stężenia danej substancji w mieszaninie sprawiał, że krzywa widmowa zmieniała swój kształt (głównie amplitudę, ale także szerokość). Przykład wszystkich rozpatrywanych krzywych dla równego stężenia rzędu 1% zaprezentowany jest na Rys. 1. W rzeczywistości, wszystkie te krzywe dawałyby w wyniku jedną, której punkty odpowiadałyby sumie punktów krzywych składowych. Właśnie ta właściwość – superpozycja – pozwoliła na rozwiązanie tego problemu. Idea superpozycji przedstawiona jest na Rys. 2.

Rys. 1. - Badane krzywe widmowe

Rys. 2. – Przykład superpozycji trzech widm

Metoda nieliniowa najmniejszych kwadratów polegała na wykorzystaniu krzywych widmowych dla stężeń równych 1% jako referencyjnych. Znając model, który był sumą tych krzywych (superpozycją) starano się ustalić stężenia składowych substancji, wiedząc, że model pojedynczej substancji powinien liniowo rosnąć wraz z jej rosnącym stężeniem. Okazało się, niestety, że model rzeczywisty posiada nieliniowości (Rys. 3) i metoda podawała wyniki z dużym błędem.

Rys. 3. - Wpływ rosnącego stężenia na nieliniowy model przykładowej substancji

Druga metoda – sztucznych sieci neuronowych polegała na wygenerowaniu krzywych kalibracyjnych dla każdej substancji (na przykład dla stężeń od 0% do 100% z krokiem 10%) i utworzeniu sum matematycznych z tych danych. Pozwalało to na uzyskanie danych dla zestawu sieci neuronowych (idea działania zestawu sieci na Rys. 4).  Danymi docelowymi były wartości stężeń substancji, dla której aktualnie uczymy sieć. Danymi uczącymi, natomiast, odpowiadające tym stężeniom punkty krzywej widma. Ta metoda okazała się dobra zarówno dla założenia liniowej zmiany amplitudy jak i rzeczywistych nieliniowości.

Rys. 4. - Idea działania nauczonych sieci

Praca dodatkowo zawiera omówienie próby odszumienia danych, w celu poprawienia uzyskiwanych wyników. W Tab. 1 zestawiono wyniki obliczonych błędów, które równe są średniej arytmetycznej różnicy wartości stężeń referencyjnych i obliczonych. Wyniki w Tab. 1 obliczone są na podstawie odszumionego modelu rzeczywistego (nieliniowego pod kątem przyrostu stężeń). Błąd procentowy obliczony został dla nieliniowej metody najmniejszych kwadratów (NMNK) przy krzywej wzorcowej składającej się z wszystkich dostępnych danych oraz przy próbie redukcji liczby danych (liczby punktów w widmie referencyjnym) oraz dla sztucznych sieci neuronowych (ANN) podobnie jak w poprzedniej metodzie. Sieci neuronowe zostały sprawdzone także pod kątem dwóch metod uczenia – Levenberga-Marquardta (LM) oraz Bayesa (B). Błędy powstałe podczas testów metodą sieci neuronowych są najmniejsze. Znaczny błąd dla niskich stężeń wynika z faktu, że niektóre rodzaje szumu nie skalowały się wraz z amplituda krzywej widmowej.

Tab. 1. - Uzyskane wyniki dla badanych metod

Autorzy: inż. Tomasz Nowak, inż. Marcin Piątek

Promotor:    dr inż. Dominik Łuczak

Praca dyplomowa inżynierska. Studia stacjonarne. 

PROJEKT I WYKONANIE STANOWISKA LABORATORYJNEGO DO BADANIA SYSTEMÓW AUTOMATYKI BUDYNKOWEJ W OPARCIU O STEROWNIKI FIRMY TREND

Celem pracy dyplomowej było zaprojektowanie i wykonanie stanowiska laboratoryjnego do badania systemów automatyki budynkowej w oparciu o sterowniki firmy Trend. Do realizacji wykorzystano sterownik IQ3excite firmy Trend, który połączony jest z PC (komputer osobisty) za pomocą przewodu Ethernet. Do wejść sterownika podłączono: czujnik ruchu, zadajniki binarne, czujnik natężenia światła, miernik natężenia prądu, zadajniki analogowe oraz termistor. Na wyjściu są: wentylator, grzejnik oraz oświetlenie w postaci żarówek. Zbiór zastosowanych elementów przedstawiono na rysunku 1 natomiast zbudowane stanowisko widoczne jest na rysunku 2. Dzięki takiej konstrukcji, studenci mogą analizować działanie regulatorów PID związanych z oświetleniem oraz temperaturą (rys. 4). Zmiany parametrów natężenia oświetlenia czy temperatury zadanej można dokonywać za pomocą potencjometrów, ale i również modyfikując bezpośrednio w programie SET (System Engineering Tool), który jest dedykowany pod sterowniki firmy TREND. To właśnie we wspomnianym programie można tworzyć strategie, które użytkownik chce otrzymać. Na rysunku 3 przedstawiony został schemat strategii ideowej na powstałym stanowisku, zaś na rysunku 4 ukazany został schemat układu regulacji temperatury. Rysunek 5 obrazuje przebieg regulacji temperatury.

Autorzy:         inż.  Arkadiusz Nawrot, inż. Sławomir Smyczyński

Promotor:    dr inż. Dominik Łuczak

Praca dyplomowa inżynierska. Studia stacjonarne. 

ZDALNY MIKROPROCESOROWY SYSTEM POMIAROWY Z INTERFEJSEM WWW

Celem pracy było stworzenie systemu pomiarowego umożliwiającego zdalny odczyt pomiarów z wykorzystaniem sieci internetowej. System składa się z fizycznego urządzenia mikroprocesorowego zapewniającego pomiar wartości oraz części serwerowej stworzonej na komputerze jednopłytkowym. Prezentacja wyników odbywa się z wykorzystaniem strony WWW, na której pomiary przedstawione są w formie wykresów. W celu archiwizacji danych możliwy jest również zapis danych do pliku tekstowego. W pracy wykorzystano sześć czujników: ciśnienia powietrza, wilgotności, temperatury otoczenia, natężenia oświetlenia oraz czujniki prędkości i kierunku wiatru. Z uwagi na wykorzystywane czujniki system pomiarowy może być traktowany jako model zdalnej stacji pogodowej, jednak w szerszym znaczeniu, po implementacji odpowiednich czujników, może stanowić model urządzenia pomiarowego dowolnych parametrów. Zrealizowane urządzenie przedstawiono na zdjęciach (Rys. 1) (Rys. 2).
W systemie można wyodrębnić dwie zasadnicze jednostki – układ 8 bitowego mikrokontrolera AVR oraz komputer jednopłytkowy Raspberry Pi (Rys. 3). Mikrokontroler ATmega328p wraz z czujnikami zapewnia pomiar wielkości mierzonych. Realizacja tej jednostki wymagała zaprojektowania
i wykonania obwodu drukowanego w programie KiCad (rys. 6 i  rys 7).  Wykorzystano zarówno czujniki z cyfrowym interfejsem komunikacyjnym jak i czujniki analogowe. Zmierzone wartości są gromadzone przez mikrokontroler, po czym są filtrowane zgodnie z ustawieniami użytkownika. Następnie na żądania ze strony serwera, dane są przesyłane za pomocą magistrali komunikacyjnej SPI do serwera. Ponieważ temat pracy stanowi system pomiarowy, a nie stacja pogodowa, częstotliwość próbkowania oraz prędkość transmisji danych zostały zwiększone do maksimum, aby uzyskać system pomiarowy czasu rzeczywistego. Stąd też aktualizacja pomiarów jest zdecydowanie szybsza niż wymagałaby tego stacja pogodowa. Minikomputer Raspberry Pi 3 jest kontrolowany poprzez system Raspbian. Na komputerze jednopłytkowym zainstalowany jest serwer HTTP Lighttpd, na którym znajduję się strona WWW (Rys. 4). Za jej pomocą można sprawdzić aktualne wyniki pomiarów oraz sparametryzować urządzenie. Generowanie interfejsu WWW odbywa się po stronie użytkownika. Umożliwia to wykonanie dużej liczby operacji w krótkim czasie. Zastosowanie do komunikacji z serwerem sieci Wi Fi ograniczyło ilość wykorzystywanych przewodów jedynie do przewodu zasilającego.
Przekazywanie danych od użytkownika (wyświetlanie danych w przeglądarce) do układu mikrokontrolera i z powrotem zostało przedstawione na Rysunku 5. Na żądanie asynchronicznego odpytywania w technologii AJAX, JavaScript wysyła dane do skryptu PHP, który za pośrednictwem krótkiego programu w języku powłoki BASH, przekazuje odpowiednie dane do programu w języku C. Program ten opowiada bezpośrednio za komunikację protokołem SPI serwera z systemem mikroprocesorowym oraz sprawdzenie poprawności przesłanych/odebranych danych i ich ewentualny zapis do pliku tekstowego.  

Rys.6 Widok 3D obwodu drukowanego przygotowanego układu pomiarowego

Rys. 7  Widok obwodu drukowanego jednostki pomiarowej

Autor:         inż.  Michał Rychlik

Promotor:    dr inż. Dominik Łuczak

Praca dyplomowa inżynierska. Studia stacjonarne. 

Katalogowanie zasobów z wykorzystaniem urządzenia mobilnego

Celem pracy było stworzenie systemu pozwalającego na katalogowanie zasobów z wykorzystaniem urządzenia mobilnego. System składa się z relacyjnej bazy danych oraz natywnej aplikacji na system Android. Aplikacja umożliwia wykonanie podstawowych działań na zabiorze danych, takich jak dodawanie, kasowanie, aktualizacja oraz odczytywanie rekordów. Przygotowany system służy do przechowywania informacji o produktach spożywczych wraz z ich kodem kreskowym, który jest odczytywany z produktów przez aparat wbudowany w urządzenie mobilne. Kod kreskowy dekodowany jest z wykorzystaniem  biblioteki ZBar.

Stworzony system pozwala w prosty sposób na katalogowanie produktów spożywczych. Informacje o produktach są przechowywane w tabeli, gdzie ich głównym kluczem jest odczytany kod produktu. Proces skanowania jest krótki (rys. 1), a aplikacja na system Android działa w czasie rzeczywistym. Zaprojektowana baza danych pozwala na przechowywanie wartości zdekodowanego kodu produktu oraz podstawowe dane charakteryzujące produkt (rys. 3). Tabela pozwala również na przechowywanie zdjęcia obrazu i informacji o najważniejszych wartościach spożywczych zawartych w produkcie. Aplikacja napisana na system Android posiada przejrzysty interfejs graficzny, który pozwala na wykonywanie operacji na rekordach bazy danych w prosty i przejrzysty sposób (rys. 2). Za pomocą urządzenia mobilnego możliwe jest zeskanowanie nowego kodu produktu, zarówno w postaci kodu QR, jak i kodu kreskowego. Każdy produkt zeskanowany może zostać umieszczony w tabeli bazy danych, mogą być odczytane jego dane, może zostać zaktualizowany lub usunięty z tabeli. Istnieje także możliwość przeglądania wszystkich produktów zawartych na serwerze (rys. 4) oraz przeszukiwanie bazy danych w poszukiwaniu danego produktu.

Autor:       inż.  Małgorzata Iwanowska

Promotor:    dr inż. Dominik Łuczak

Praca dyplomowa inżynierska. Studia stacjonarne. 

ZARZĄDZANIE PROCESEM TECHNOLOGICZNYM Z WYKORZYSTANIEM APLIKACJI MOBILNEJ

    Praca ma charakter programistyczny a jej głównym celem jest komunikacja telefonu, z systemem operacyjnym Android, z sterownikiem PLC za pomocą protokołu komunikacyjnego Modbus TCP/IP (ang. Transmission Control Protocol/Internet Protocol). Zakres pracy obejmuje analizę literatury tematu zdalnego zarządzania procesem technologicznym oraz przegląd dostępnych protokołów komunikacyjnych, jak też oprogramowanie danego procesu technologicznego na sterowniku PLC i stworzeniu dedykowanej aplikacji mobilnej pozwalającej zarządzać tym procesem. Osiągnięcie celu wymagało wybrania protokołu Modbus TCP/IP, dostępu do procesu technologicznego sterowanego przez sterownik PLC marki SIEMENS S7-1200 oraz posiadanie telefonu komórkowego z systemem operacyjnym Android, który będzie sterować danym procesem. Wszystkie części użyte w pracy tj. stanowisko dydaktyczne, sterownik PLC, router, przewody, telefon komórkowy zostały przedstawione na rysunku 1.
 

Skorzystano ze stanowiska wykonanego jako praca inżynierska w ubiegłym roku, które wykorzystywane jest jako tester oświetlenia. Stanowisko podzielone jest na 4 stacje robocze: załadunek żarówki, test żarówki oraz wyładunek żarówek sprawnych oraz uszkodzonych. Całość zamocowana jest na stole obrotowym sterownym przez silnik krokowy i przeznaczona jest do sprawdzania czy żarówka, którą umieszcza się w odpowiednim miejscu jest sprawna czy też nie. Stanowisko to należało również zmodernizować, ponieważ z upływem czasu ramiona wypychające żarówki uległy zniszczeniu. Należało je ponownie przymocować i wyrównać, oraz ustawić w odpowiedniej pozycji czujnik indukcyjny, który znajdował się na tyle nisko, że nie wykrywał obecności żarówki.
Sterownik, który został użyty w pracy to SIEMENS S7-1200. Do programowania wybranego sterownika PLC wykorzystane zostało środowisko programistyczne TIA Portal, w którym zostało poprawnie skonfigurowane połączenie oraz podłączenie jego wejść i wyjść ze stanowiskiem dydaktycznym.
Program na sterowniku pozwala na test żarówek w trybie automatycznym, w trybie pracy ręcznej lub w trybie równoległym w zależności od tego co wybierze klient. Wszystkie tryby pozwalają użytkownikowi na obserwowanie liczby żarówek sprawnych i liczby żarówek uszkodzonych, oraz informują użytkownika, kiedy może włożyć żarówkę.
W trybie pracy ręcznej użytkownik - klient wysyła dzięki komórce żądania do sterownika, dzięki którym steruje procesem. Po wprowadzeniu żarówki sterownik wysyła odpowiednią informację na telefon komórkowy, dzięki której użytkownik wie, kiedy może rozpocząć testy. Przy każdym naciśnięciu przycisku na ekranie telefonu, zostaje wysłana odpowiednia informacja na sterownik PLC. Po naciśnięciu "dalej" stół obraca się do kolejnej stacji roboczej i czeka na kolejna informacje od użytkownika. Gdy ją dostanie wykonuje test żarówki i czeka na ostatnią informację czy wykonać wyładunek. Jeżeli tak to obraca się do odpowiedniej stacji i rozładowuje żarówkę. W trybie pracy automatycznej użytkownik ma wpływ tylko na rozpoczęcie testów. Po wprowadzeniu żarówki i naciśnięciu przycisku start, stół obrotowy obraca się do kolejne stacji, wykonuje test i w zależności od jego wyniku rozładowuje żarówkę w odpowiednim miejscu. W obu trybach po pozytywnym teście żarówki, na ekranie telefonu zapala się ona na żółto. Rysunek 2 i 3 przedstawiają oba tryby po stronie klienta.
 

W trybie pracy równoległej użytkownik ma możliwość obserwowania więcej niż jednej żarówki na stole. Użytkownik nie wysyła do sterownika żadnych informacji, jedynie sterownik wysyła odpowiednie informację do klienta.  Klient może obserwować stan jaki występuje na wszystkich 4 stacjach roboczych.  Oprócz informacji o możliwości włożenia żarówki każda ze stacji wyświetla jeden z 4 komunikatów w zależności od tego, w którym miejscu znajduje się żarówka. 1 komunikat to puste pole, które posiadają: druga stacja - za nim żarówka pojawi się na stole, trzecia i czwarta stacja - jeżeli sprawność żarówki nie jest określona. Kolejny komunikat to "Czeka na żarówkę": w momencie braku informacji z czujnika indukcyjnego wyświetla go pierwsza stacja, po pojawianiu się żarówki druga stacja lub w momencie określenia sprawności żarówki trzecia lub czwarta stacja w zależności czy żarówka działa czy nie. Dwa pozostałe komunikaty odnoszą się tylko do stacji drugiej tj. "Sprawdza" w memencie testowania żarówki i "Sprawna" lub "Zepsuta" po wykonaniu testu.
 

Żeby przeprowadzić testy funkcjonalne komunikacji tak by działała ona poprawnie, oba urządzenia: sterownik i telefon komórkowy muszą znajdować się w tej samej sieci lokalnej. W tym wypadku sterownik został podłączony do routera przez kabel Ethernetowy, natomiast komórka połączyła się z routerem przez sieć WiFi. Pierwszym etapem testów funkcjonalnych i integracji telefonu ze sterownikiem było napisanie prostej aplikacji, która sprawdzała połączenie, pobierała cyklicznie zmienne ze sterownika oraz wysyłała wpisaną przez użytkownika zmienną i wysyłając ją na sterownik zapalała jego wyjście. Po sprawdzeniu poprawności komunikacji na powyższym przykładzie przystąpiono do modernizacji stanowiska laboratoryjnego i naprawienia uszkodzonych części. Po napisaniu programu na sterownik PLC i sprawdzeniu czy stanowisko działa jak należy zaczęto testy komunikacji na procesie technologicznym. Znaczna część pracy poświęcona jest zagadnieniom programistycznym takim jak zaprogramowanie aplikacji mobilnej oraz napisaniu programu odpowiedzialnego za sterowanie procesem technologiczny. Program jest napisany w taki sposób by można go dalej rozwijać. Mogą być dodane kolejne stanowiska dydaktyczne z którymi użytkownik będzie mógł się połączyć przez podanie właściwego adresu IP w dialogu ustawień. Wtedy na ekranie wyboru stanowiska pojawią się dodatkowe pola oznaczające kolejne procesy. Program można też rozbudować by działał jak mobilny system SCADA tj. by oprócz możliwości zarządzania i wizualizacji procesu, który został w pracy stworzony, informacje, które zbiera zapisywał i archiwizował w bazie danych, do której użytkownik będzie miał dostęp. 

Autorzy:         inż. Stramowski Marcin, inż. Naszko Michał

Promotor:    dr inż. Dominik Łuczak

Praca dyplomowa inżynierska. Studia stacjonarne.

Sterowanie on-line obiektem wirtualnym w przestrzeni 3D z wykorzystaniem sygnałów z urządzenia mobilnego

Celem pracy dyplomowej było stworzenie systemu umożliwiającego sterowanie on-line obiektem wirtualnym w przestrzeni 3D z wykorzystaniem sygnałów z urządzenia mobilnego. W ramach realizacji pracy została zaimplementowana aplikacja na smartfona, której rolą była akwizycja danych z wbudowanych czujników. Jej zadaniem było przesyłanie zebranych danych do utworzonej dedykowanej aplikacji na komputer w celu wizualizacji aktualnej orientacji urządzenia mobilnego w przestrzeni 3D. Schemat ideowy działania układu został przedstawiony na rysunku 1. Dodatkowo utworzono model będący reprezentacją maszyny roboczej. Przeprowadzono testy swobodnej manipulacji przygotowanego obiektu w przestrzeni 3D, których wyniki zostały ukazane na rysunku 2. Dodatkowo wykonano próby wykorzystania systemu do pomiaru kąta położenia maszyny roboczej, które zostały przedstawione na rysunku 3.

Rysunek 1: Schemat działania układu

Rysunek 2: Działanie aplikacji ’Orientacja UDP’ oraz ’Orientacja STL’ dla swobodnej manipulacji

Rysunek 3: Działanie aplikacji ’Orientacja UDP’ oraz ’Orientacja STL’ dla wyliczania kąta

Autor:         inż.  Patryk Kotlarz

Promotor:    dr inż. Dominik Łuczak

Praca dyplomowa inżynierska. Studia stacjonarne. 

MIKROPROCESOROWY WIELOWĄTKOWY SYSTEM POMIAROWY

Praca inżynierska polegała na stworzeniu wielowątkowego systemu pomiarowego. Aplikacja wbudowana jest zdolna do próbkowania wybranej wielkości fizycznej, wykonania na niej czasochłonnych obliczeń oraz przesłania wyniku do komputera. Zadaniem dedykowanej aplikacji na komputer osobisty jest wizualizacja otrzymanych danych oraz udostępnienie użytkownikowi możliwości konfiguracji parametrów pomiarowych urządzenia (rys. 1). Dodatkowo aplikacja wbudowana wykorzystuje system operacyjny FreeRTOS z implementacją API CMSIS–RTOS.
Na płytce rozwojowej STM32F746-DISCOVERY (rys. 2) zaimplementowana została aplikacja pobierająca dźwięk z mikrofonu, obliczająca jego widmo częstotliwościowe za pomocą szybkiej transformaty Fouriera, a następnie strumieniująca rezultat przez Ethernet po protokole UDP. Dodatkowo zaimplementowany został RESTowy serwis udostępniający pobór oraz zmianę danych konfiguracyjnych urządzenia (rys. 3). Istnieją dwie aplikacje wbudowane: jedna z nich oparta o FreeRTOS, druga o system RTX. Obie działają tak samo, gdyż korzystają z API CMSIS-RTOS i funkcjonalny kod systemu pomiarowego jest w dużej części identyczny. Aplikacja na komputer osobisty wyświetla widmo w postaci przesuwającego się wykresu, gdzie intensywność koloru odpowiada wartości amplitudy dla poszczególnych częstotliwości. Użytkownik ma możliwość zmiany okna sygnału (okno prostokątne, Hanna lub Flat Top), okresu wykonywania obliczeń, konfiguracji adresu IP oraz portu strumieniowania danych i częstotliwości próbkowania.