Bacheloroppgave

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Transcript Bacheloroppgave

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG
Avdeling for teknologi
Program for elektro- og datateknikk
7004 TRONDHEIM
Bacheloroppgave
Oppgavens tittel:
Gitt dato: 08.11.10
Utvikling av R/C-helikopter (toveis 2.4GHz)
Innlev.dato: 23.05.11
Project title:
Antall sider/bilag
R/C-helicopter development (two-way 2.4GHz)
103/18
Nettside: http://hekta.org/~hpe1115
Gruppedeltakere:
Vegard Hella (VH)
Veileder:
tlf: 91 81 40 40
[email protected]
Øyvind Andre Sandberg (ØAS)
Valdemar Finanger
[email protected]
tlf: 95 90 58 16
tlf: 95 08 94 46
[email protected]
Jesper Toftenes (JT)
tlf: 99 53 05 63
[email protected]
Christian Wilhelmsen (CW)
tlf: 45 45 98 55
[email protected]
Studieretning:
Prosjektnummer:
Elektronikk v/ program for elektro- og datateknikk.
E1115
Oppdragsgiver:
Kontaktperson hos
oppdragsgiver:
Nordic Semiconductor ASA
Runar Skogstad Kjellhaug
[email protected]
tlf: 72 89 89 38
Fritt tilgjengelig
Tilgjengelig etter avtale med oppdragsgiver
Rapporten frigitt etter
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1$// :1- !2#,$//$/)
!
%
Ciss = CGS + CGD, CDS shorted
! C!rss"#"$%&'()$
*+"", $'(%&'# -"*$.
= CGD
/0+)%%"# ! %"'&)
Coss = CDS + CGD
Gate-to-drain capacitance, CGD, is a
nonlinear function of voltage and is the most
important
parameter because
it provides a
feedback loop between the output and the
input of the circuit. CGD is also called the
Miller capacitance
because
it causes the total
dynamic input capacitance to become greater
than the sum of the static capacitances.
Figure 12 shows a typical switching time test
circuit. Also shown are the components of
#$%&'$
()
the rise and fall times!"with
reference
to the
VGS and VDS waveforms.
*" #$%&'$ !+
!"#$ %&'( )*$+,-.$/0**1!1"
Turn-on delay, td(on), is the time taken to
charge the input capacitance of the device
before drain current conduction can start.
!Similarly,
!" #$%&'(
turn-off delay, td(off), is the time
taken to discharge the capacitance after the after is switched off.
D
LD
CGD
D'
G
RG
C
ID
CDS
Body-drain
Diode
S'
CGS
LS
S
!" ,%-*./ 012!3!/"
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-./0+12341# '5 67 *28'9 +12341# '5 (7 *28'
ON
!"! #$%&'() *+,,-./*0)1+.
*02/##3' ! 4/$,50$3
Controller (Device)
Helicopter (Host)
-GZLL
-GZPAIR
-SPI
-One-Wire
-Display
-ADC
Initialize
Initialize
Start RX
Send pairing
request
Not granted
Sen
d re
que
st
Grant request
Assert:
Recieved request
Assert:
Close proximity
Recieved
request
Assert:
Pairing request
recieved
No request
recieved
Request granted
Check for data on
pipe2
Set payload
d
yloa
d pa
Sen
RX_FIFO_READ
&
Goto idle
TX payload
TX failed
Assert:
TX Success
(Ack recieved)
-GZLL
-GZPAIR
-SPI
-I2C
-Sensors
-ADC
-One-Wire
-Timer
-PWM
Send ack_payload
Prepare
sensordata to
ack_payload &
send
Success
Set servo and
motor from
payload-value
Write sensordata
from ack_payload
to display
Start RX
!"#$ %&'( )$*+,-. /011#2!/3.402 5 ,06783$9
!
No data
65535 − 16 · (delay[ ]/2)/12
Motta ADC verdi fra
fjernkontroll
Initialiser timere og
start timer 2
Konverterer ADC-verdi til
nye maks/min-verdier
Timer 2 overflower
hvert 15. ms
Konvertert
verdi
Timer 2
overflow
Sett servo
Puls =
konvertert
verdi?
Ja
Bytt servo
Nei
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!" #$%
!"!#
$%&
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Q9;OR
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Str/omregister
4096 · Rsens
Q9;ER
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2048 · Rsens
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P0.5
27
GND
26
P1.3 P1.7
24
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12
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FMISO
FSCK
21
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P0.7
GND
18
19
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11
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GND
17
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VTG
16
PROG
14
15
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13
GND
12
GND
GND
FCSN
FMOSI
10
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P0.6
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P0.4
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6
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GND
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Debet
Hvem:
Toftenes
Hella
Wilhelmsen
Sandberg
Totalsum
Dato:
07.02.11
07.02.11
07.02.11
18.02.11
21.02.11
25.02.2011
07.03.11
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kr 0,00
kr 0,00
kr 1 636,68
kr 436,00
kr 99,00
kr 449,90
kr 651,78
kr 995,00
kr 492,65
kr 394,84
kr 234,62
kr 223,00
kr 188,00
kr 227,00
kr 2 755,11
Pris:
Dato:
Hva:
21.02.11 Faktura til Nordic
10.03.11 Faktura til Nordic
Sum
Balanse
Note:
2117,11kr,helikopter,sensorer
638 kr Toll UPS + reservedeler
Pris:
kr 0,00
-kr 2 755,11
kr 535,00
kr 1 101,68
kr 1 636,68
kr 0,00
Verktøy+ landingsutstyr kr 535,00
Farnell kr 1101,68
Sum
Balanse
kr 0,00
kr 0,00
10.03.11 Faktura til Nordic
06.05.11 Faktura til Nordic
Sum
Balanse
kr 1 636,68
kr 0,00
kr 0,00
Totalsum
-kr 2 755,11
Sum
Balanse
Totalbalanse
Sandberg
Wilhelmsen
Hella
Toftenes
Hvem:
Kredit
Prosjektregnskap 2011, bacheloroppgave E1115 R/C-Helikopter
Trønderfrim hobbySt.Olavsg.11
Sparkfun.com
Mouser.com
Mouser.com
Posten Sparkfun forenklet toll
Elefun.no
UPS-fakturert toll
Note:
v/ Nordic Semiconductor ASA
Hva:
Dauphin Helikopter
Gyroscope accelerometer
ESC,BEC,sensorer
Barometer
Toll
Swashplate + reservedeler
Toll UPS
Sum
Verktøy
Clas Ohlson AS Trondheim Torg
Landingsutstyr
Trønderfrim hobbySt.Olavsg.11
MOSFET,VREG
Farnell
Capasitor,header & div comp. Farnell
Sum
Sum
Sum
Kommentarer:
For kvitteringer, se digitale vedlegg
Balansen er negativ, men dette grunnet tilbakebetalinger under fullføring
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nRFCopter—R/C Helikopter med en vri
Nordic Semiconductor AS, en av verdens ledende
bedrifter innenfor trådløs kommunikasjon, ville ha et
fjernstyrt helikopter for å vise frem deres
Spesifikasjoner
mikrokontroller; nRF24LE1. En brikke med trådløs
To-veis trådløs kommunikasjon
nRF24LE1 (µkontroller og transciever)
sender/mottaker på 2,4GHz, det samme som sitter i
2.4GHz kommunikasjon
ditt trådløse tastatur. Da en gruppe studenter fra
1mbps air datarate
Høgskolen i Sør-Trøndelag tok kontakt med dem
100m rekkevidde
~15cm dynamic proximity pairing
angående avsluttende hovedprosjekt, svarte Nordic
Periferienheter
Semiconductor med oppgaven. Gruppen består av
3-akse akselerometer
Vegard Hella, Øyvind A. Sandberg, Jesper Toftenes
3-akse gyroskop
2-akse kompass
og Christian Wilhelmsen, alle tredjeårsstudenter ved
Batterimonitor
linje for elektronikk ved AFT.
Display
I dagens marked er det mange fjernstyrte helikopter, alt
fra små lekehelikoptre for noen hundrelapper, opp til mer
Problemet med flere helikopter
avanserte helikoptre som kan fly opp-ned.
Det finnes to hovedtyper trådløse teknologier for
En kan få helikopter med halerotor, lik de kommersielle
fjernstyrte helikoptre på markedet. Den eldste
helikoptrene, og kontraroterende helikopter med to
teknologien baserer seg på 27/35/40 MHz og er en
rotorer på toppen som spinner hver sin vei. Sistnevnte
billigere løsning. Problemet med disse er at man må
helikoptertype er enklere å fly og mer stabilt i
skifte krystall til sender/mottakeren, en for hver
bevegelsene, men samtidig ikke like rask i responsen som
frekvens, hvis det er flere rundt som flyr på samme
et helikopter med halerotor. Valget for prosjektet falt på
frekvens.
kontraroterende, da dette skal være et leketøy som er
Den nyeste teknologien ligger på 2,4GHz båndet. Her
enkelt for alle å bruke.
har man litt mer frihet, da teknologien klarer å finne
en ledig frekvens og har flere kanaler i samme sender/
mottaker. Dette gjør at man slipper å ta hensyn til
andre som flyr rundt seg, da transcieveren kan gjøre
frekvenshopp selv. Problemet med den nye
teknologien er at kun dyre produkter har mulighet for
to-veis kommunikasjon.
!"
Med sin nRF24LE1 kan brukeren sende og motta
Sensorer
informasjon fra helikopteret. Da har man to muligheter
For å gjennomføre to-veis kommunikasjonsdelen av
for hvordan man vil vise informasjonen. Enten kan man
helikopteret, måtte gruppen finne diverse sensorer å sette
få informasjonen sendt til en PC eller på en grafisk
på helikopteret. Gruppa fant at et kompass, akselerometer
skjerm på fjernkontrolleren.
og gyroskop passet til bruksområdene. En batterimonitor
ble innført på batteriet til helikopteret, og måler spenning,
strøm, temperatur og gjenværende batteritid til
helikopteret.
Arbeidet rundt prosjektet
Førsteklasses fjernkontroller
Fjernkontrollere på markedet som tilbyr grafisk
display koster ofte over 3000 kr, en pris 3 ganger
prisen på prosjektets originale helikopter. Dette ville
gruppen gjøre noe med og utstyrte den medfølgende
kontrolleren til helikopteret med et display.
Helikopteret sender informasjon fra opptil 4
forskjellige sensorer til displayet på fjernkontrolleren.
Å konstruere elektronikk til et fjernstyrt helikopter krever
mye arbeid, og gruppa har lagt mange arbeidstimer i
prosjektet. To kretskort måtte konstrueres, et til
fjernkontroller og et til helikopteret.
I fjernkontrolleren sitter et kort som er tilkoblet spakene
og skjermen. Mikrokontrolleren sender signaler til
helikopteret, som svarer med informasjon til displayet.
I helikopteret brukes signalene til å styre blant annet
rotorbladene.
Erfaringsrikt
En ting gruppa er enig om
er at de har lært utrolig
mye. Kretsdesign, lodding
av småkomponenter og
programmering av mikrokontrollere er noen av områdene
studentene har vært gjennom. Selv om prosjektet har vært
omfattende og utfordrende, er gruppa glade for at de
valgte oppgaven. ”Å lage helikopteret har vært like mye
lek og moro, som alvor” sier gruppa selv.
Oppgdragsgiver
Nordic Semiconductor AS
Veileder ved HiST
Valdemar Finanger
Veileder ved Nordic Semiconductor AS
Runar S. Kjellhaug
Gruppen fra HiST
Vegard Hella
Øyvind A. Sandberg
Jesper Toftenes
Christian Wilhelmsen
For mer informasjon, se vår webside
http://www.hekta.org/~hpe1115
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Timer
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Vegard Hella
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Øyvind A. Sandberg
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Akkumulert timeantall
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Uke
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Jesper Toftenes
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Christian Wilhelmsen
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