1. No category

FORPROSJEKTRAPPORT - H15E08
INNHOLD
Prosjektinformasjon ............................................................................................................................................... 3
Bakgrunn ............................................................................................................................................................. 4
Prosjektmål ......................................................................................................................................................... 4
Problemstilling .................................................................................................................................................... 4
Avgrensninger ..................................................................................................................................................... 5
Oppgave .......................................................................................................................................................... 5
Krav fra oppdragsgiver .................................................................................................................................... 5
Prosjektplan ........................................................................................................................................................ 6
Gannt-diagram ................................................................................................................................................ 6
Tidsforbruk ...................................................................................................................................................... 7
Standarder .......................................................................................................................................................... 7
Miljø ................................................................................................................................................................ 7
Programmering ............................................................................................................................................... 7
Aktivitetsbeskrivelse ............................................................................................................................................... 8
Utstyr .................................................................................................................................................................... 14
GPS Modul: ....................................................................................................................................................... 14
GPS Antenne: .................................................................................................................................................... 14
Mikrokontroller: ............................................................................................................................................... 14
Akselerometer/Gyroskop: ................................................................................................................................ 15
Kontaktinformasjon .............................................................................................................................................. 16
Forprosjektrapport – H15E08
PROSJEKTINFORMASJON
Prosjektkategori:
Hovedprosjekt
Omfang i studiepoeng:
20
Fagområde:
Elektronikk
Tittel:
Dato: 10.04.2015
Design og utvikling av mikrobøye for måling
og observasjon av vanntilstand
Antall sider: 15
Gruppemedlemmer:
Antall vedlegg: 0
Gruppeveileder:
Håkon Hedlund & Thomas J. Kjærstad
Åge T. Johansen
Avdeling:
Prosjektnummer:
Elektro ved Høgskolen i Østfold,
Fredrikstad
H15E08
Samarbeidspartner:
Kontaktperson:
ISPAS AS
Viggo A. Solli
Forprosjektrapport – H15E08
BAKGRUNN
Det brukes bøyer med måleinstrumenter for å samle inn informasjon om sjøtilstand og
værforhold, slik at man kan ta hensyn til disse data i forbindelse med radarmålinger.
Dagens måleutstyr av sjøtilstand er tungvint fordi det kreves spesialutstyr for å få
måleinstrumentet på plass i ønsket posisjon grunnet høy vekt og stort volum. ISPAS AS
ønsker en mikroutgave av denne formen for måleutstyr som enkelt kan fraktes rundt i f.eks
en koffert, pakkes ut, aktiveres og kastes i posisjon for hånd.
PROSJEKTMÅL
Målet med prosjektet er å lage en prototype for en mikrobøye med måleutstyr som skal
kunne regne ut sjøtilstand, måle temperatur og bruke GPS til posisjonering av bøyen, for så å
sende all denne informasjonen med radio til en mottaker over en viss distanse.
Langtidsmålet er å lage et fungerende produkt som skal kunne brukes av ISPAS AS i
forbindelse med utviklingen av oljedeteksjonsradar på havoverflate, og samtidig kunne
tilpasses fremtidige kunder etter bedriftens behov.
Gruppen ønsker å fullføre oppdragsgivers oppgave med underliggende krav på en
tilfredsstillende måte med tanke på:



Pris
Nøyaktighet av utstyr
Mulighet for videreutvikling av utstyr
PROBLEMSTILLING
Ved måling av olje på vann er det av interesse å vite hvilken sjøtilstand som det faktisk er på
vannet under måling. Dette kan leses ut av radardata, men det er ønskelig å kunne verifisere
dette med en bøye.
Det ønskes å kunne lese av:



Bølgehøyde
Vanntemperatur
Posisjon i form av GPS data
I tillegg ønskes det at bøyen skal kunne kommunisere med en mottaker slik at data kan
behandles i software.
Forprosjektrapport – H15E08
AVGRENSNINGER
OPPGAVE
1 Fremme løsning for et system med fokus på pris, funksjonalitet og miljø.
o Designe og utvikle elektronikken (PCB) for løsning i.e. mikrokontroller,
sensorer, GPS og radiolink.
o PCB med komponenter må kunne brytes ned i vann over tid.
o Designe dataoverføringsprotokoll som kan snakke med eksisterende
radiolink(ISPAS).
o Utvikle programvare til mikrokontroller.
 Kommunikasjon med alle sensorer, GPS etc.
 Utregninger av bølgehøyde, driving etc.
 Lokal og sentral lagring av data. Minnepenn og på PC.
o Lage et enkelt program til PC for visualisering av bøyedata.
2 Utvikle og designe en innpakning innenfor nevnte krav.
a. Ta stilling til materialvalg og produksjonsenkelthet.
b. Bestemme med designet av bøyen hvor den skal ligge i forhold til overflaten
på vannet.
3 Utvikle og utføre tester som kan reproduseres og verifisere målte data.
4 Produsere relevant dokumentasjon for punkt 1, 2 og 3 slik at denne passer inn i ISPAS
gjeldende dokumentstruktur. Dette innebærer; prosjektplan, budsjett,
designdokumentasjon, datablader, brukerdokumentasjon og sluttdokumentasjon.
5 Levere punkt 1,2 og 3 i henhold til gjeldende føringer for avsluttende hovedprosjekt
for bachelorstudenter ved Høgskolen i Østfold.
KRAV FRA OPPDRAGSGIVER
1
2
3
4
5
Minimum avstand for kommunikasjon er 1000m
Tilstrekkelig overføringsbandbredde slik at bøyen kan sende all data på bølgetopp
Enheten skal ha mulighet for å kalibreres
Enheten skal ha mulighet for lokal lagring av data på minnepinne
Bøyen må være innenfor forurensningsloven og være nedbrytbar i vann
Forprosjektrapport – H15E08
PROSJEKTPLAN
Det er laget et forslag til fremtidsplan i form av et Gannt-diagram og oversikt over
tidsforbruk. Total varighet av hele prosjektet er omtrent 10 uker.
GANNT-DIAGRAM
Forprosjektrapport – H15E08
TIDSFORBRUK
STANDARDER
MILJØ
En viktig del av arbeidet i dette prosjektet blir å forholde seg til RoHS så godt som mulig.
RoHS er den Europeiske standarden for begrensning av bruk av farlige materialer (Restriction
of Hazardous Substances). Gruppen skal etter krav fra ISPAS benytte materialer til
produksjon som utgjør så lav fare for miljøet som overhodet mulig.
PROGRAMMERING
All programkode som blir produsert i forbindelse med prosjektet vil bestå av en kombinasjon
av C/C++/C#.
Forprosjektrapport – H15E08
AKTIVITETSBESKRIVELSE
CTR
COST TIME & RESOURCE
Prosjekt:
Mikrobøye for måling av vanntilstand
Oppdragsgiver:
ISPAS
Planlagt start:
Planlagt ferdig:
13.04.15
21.04. 15
CTR ( Aktivitetsnummer:)
Tittel:
Innkjøp og vurdering av
1
komponenter
Prosjekt ID:
B15E08
Varighet:
7 Dager
Dato:
9.04.15
Rev:
Mål: (Hva skal oppnås med aktiviteten)
Alternativer til komponenter for bøyen skal vurderes og kjøpes.
Arbeidsbeskrivelse: (Hva skal gjøres)
Lete etter komponenter som har spesifikasjoner som passer til hvordan bøyen skal brukes.
Kjøpe komponentene tidligst mulig.
Inngangsdata: (Hva må være på plass for å starte aktiviteten (avhengighet))
Aktiviteten avhenger av en forståelse av hvordan bøyen skal brukes
Leveranser:
Kommentarer, antagelser
Komponentene kommer til å bli kjøpt en av de første dagene, det som tar tid er leveransen.
Anskaffelser:
Ressursbehov
Timer:
40 timer
Utarbeidet av:
Håkon Hedlund
Forprosjektrapport – H15E08
Kontrollert av:
Thomas Kjærstad
CTR
COST TIME & RESOURCE
Prosjekt:
Mikrobøye for måling av vanntilstand
Oppdragsgiver:
ISPAS
Planlagt start:
Planlagt ferdig:
20.04.15
22.14.15
CTR ( Aktivitetsnummer:)
Tittel:
2
Prosjekt ID:
B15E08
Opprette hjemmeside
Varighet:
3 Dager
Dato:
9.04.15
Rev:
Mål: (Hva skal oppnås med aktiviteten)
Prosjektet skal ha en hjemmeside
Arbeidsbeskrivelse: (Hva skal gjøres)
Lage en hjemmeside
Hjemmesiden skal hvert fall inneholde:
Presentasjon av prosjektgruppen
Forprosjektrapport
Inngangsdata: (Hva må være på plass for å starte aktiviteten (avhengighet))
En ferdig forprosjektrapport
Leveranser:
Kommentarer, antagelser
Antar at der er lettere å få et bra resultat ved å bruke ferdige oppsett, og ikke HTML direkte.
Frist for hjemmeside er 27.04.15.
Anskaffelser:
Ressursbehov
Timer:
16 timer
Utarbeidet av:
Håkon Hedlund
Forprosjektrapport – H15E08
Kontrollert av:
Thomas Kjærstad
CTR
COST TIME & RESOURCE
Prosjekt:
Mikrobøye for måling av vanntilstand
Oppdragsgiver:
ISPAS
Planlagt start:
Planlagt ferdig:
22.04.15
05.05.15
CTR ( Aktivitetsnummer:)
Tittel:
Designe og konstruere en
3
kretsløsning
Prosjekt ID:
B15E08
Varighet:
10 Dager
Dato:
9.04.15
Rev:
Mål: (Hva skal oppnås med aktiviteten)
Designe og konstruere en kretsløsning klar til å programmeres.
Arbeidsbeskrivelse: (Hva skal gjøres)
Designe og konstruere kretsløsning som det skal være mulig å møte kravene til oppgaven med.
Inngangsdata: (Hva må være på plass for å starte aktiviteten (avhengighet))
CTR nr. 1 - Innkjøp må være ferdig
Leveranser:
Leveranse av komponenter fra CTR nr. 1
Kommentarer, antagelser
Anskaffelser:
Ressursbehov
Timer:
64 Timer
Utarbeidet av:
Håkon Hedlund
Forprosjektrapport – H15E08
Kontrollert av:
Thomas Kjærstad
CTR
COST TIME & RESOURCE
Prosjekt:
Mikrobøye for måling av vanntilstand
Oppdragsgiver:
ISPAS
Planlagt start:
Planlagt ferdig:
06.05.15
19.05.15
CTR ( Aktivitetsnummer:)
Tittel:
Programutvikling og
4
bøyekonstruksjon
Mål: (Hva skal oppnås med aktiviteten)
Ha et program og en prototype av bøyen klar til testing
Arbeidsbeskrivelse: (Hva skal gjøres)
Lage programmet til kretsløsningen og lage en prototype av bøyen
Inngangsdata: (Hva må være på plass for å starte aktiviteten (avhengighet))
CTR nr. 3 – Konstruksjon av kretsløsning må være ferdig
Leveranser:
Kommentarer, antagelser
Anskaffelser:
Ressursbehov
Timer:
80 timer
Utarbeidet av:
Håkon Hedlund
Forprosjektrapport – H15E08
Kontrollert av:
Thomas Kjærstad
Prosjekt ID:
B15E08
Varighet:
10 dager
Dato:
9.04.15
Rev:
CTR
COST TIME & RESOURCE
Prosjekt:
Mikrobøye for måling av vanntilstand
Oppdragsgiver:
ISPAS
Planlagt start:
Planlagt ferdig:
20.05.15
28.05.15
CTR ( Aktivitetsnummer:)
Tittel:
5
Prosjekt ID:
B15E08
Testing og justering
Mål: (Hva skal oppnås med aktiviteten)
Få prototypen til å fungere etter kravene.
Arbeidsbeskrivelse: (Hva skal gjøres)
Teste programmet og konstruksjonen, og gjøre endringer ut i fra testene.
Inngangsdata: (Hva må være på plass for å starte aktiviteten (avhengighet))
CTR nr. 4 – Prototypen må være klar til testing.
Leveranser:
Kommentarer, antagelser
Anskaffelser:
Ressursbehov
Timer:
40 timer
Utarbeidet av:
Håkon Hedlund
Forprosjektrapport – H15E08
Kontrollert av:
Thomas Kjærstad
Varighet:
7 dager
Dato:
9.04.15
Rev:
CTR
COST TIME & RESOURCE
Prosjekt:
Mikrobøye for måling av vanntilstand
Oppdragsgiver:
ISPAS
Planlagt start:
Planlagt ferdig:
29.05.15
10.06.15
CTR ( Aktivitetsnummer:)
Tittel:
6
Prosjekt ID:
B15E08
Varighet:
9 dager
Dato:
9.04.15
Rev:
Prosjektrapport
Mål: (Hva skal oppnås med aktiviteten)
Ferdig sluttrapport for bachelorprosjektet
Arbeidsbeskrivelse: (Hva skal gjøres)
Skrive ferdig sluttrapporten
Inngangsdata: (Hva må være på plass for å starte aktiviteten (avhengighet))
CTR nr. 6 – konstruksjonsløsningen må være klar for kunne sluttføre
Leveranser:
Kommentarer, antagelser
Fristen for innlevering er satt til 10.06.15.
Anskaffelser:
Ressursbehov
Timer:
60 timer
Utarbeidet av:
Håkon Hedlund
Forprosjektrapport – H15E08
Kontrollert av:
Thomas Kjærstad
UTSTYR
GPS MODUL
Maestro Wireless Solutions A2200A
1.575GHz
Grensesnitt: I2C, SPI og UART
Protokoller: NMEA, SiRF
Nøyaktighet: 2.5m
Drivspenning: 3-3.6V
Pris: 131,54kr
Denne modulen ble valgt pga. grensesnitt og drivspenningskrav. Den er også en av de billigere modulene.
Lenke:
http://no.farnell.com/maestro-wireless-solutions/a2200a/gps-module-rom-based-mini-outline/dp/2281694
Datablad:
http://www.farnell.com/datasheets/1681427.pdf
GPS ANTENNE
Maxtena MPA-184 Passive Embedded 18mm
Pris: 42,65kr
Dette er den billigste embedded GPS antennen fra farnell.
Lenke:
http://no.farnell.com/maxtena/mpa-184/ant-l1-gps-passive-embedded-18mm/dp/2281623
Datablad:
http://www.farnell.com/datasheets/1681375.pdf
MIKROKONTROLLER
Atmel ATMEGA328-AU
32-pin, 32kB flash, 2kB RAM, 20MHz, 8-bit AVR
8 ADC kanaler (10 bit), 6 PWM kanaler.
kr 23,79 Pris ekskl. MVA
Valget går til denne mikrokontrolleren da den er billig, har nok I/O til prosjektets behov og innebygd ADC.
Anbefalt av ISPAS.
Lenke:
http://no.rs-online.com/web/p/microcontrollers/7380432/
Datablad:
http://docs-europe.electrocomponents.com/webdocs/0db4/0900766b80db4deb.pdf
Forprosjektrapport – H15E08
AKSELEROMETER/GYROSKOP
STMicroelectronics LSM6DS0
3+3 akser gyro+akselerometer, innebygd temperatursensor
Grensesnitt: I2C, SPI
Drivspenning: 1.71-3.6V
Pris: 33,22kr
Denne modulen ble valgt pga. grensesnitt, drivspenningskrav og sist men ikke minst pris, samt at den måler 3
akser på både gyroskopet og akselerometeret.
Lenke:
http://www.st.com/web/en/catalog/sense_power/FM89/SC1448/PF259913?icmp=pf259913_pron_pf_nov2
013
Datablad:
http://www.st.com/st-web-ui/static/active/en/resource/technical/document/datasheet/DM00101533.pdf
TEMPERATURSENSOR
Valget går til en enkel termistor som skal leses av med ADC på mikrokontroller. Alternativet ville vært en digital
sensor, men termistorløsningen er billigere og mer nøyaktig.
RADIOMODUL
Radiocrafts RC1740HP-RC232
5V, 433/466 MHz
Levert av ISPAS
Datablad:
http://www.radiocrafts.com/uploads/rc17xxhp-rc232_datasheet_1_0.pdf
RADIOANTENNE
433MHz antennen blir en kvartbølge coil, pisk eller cloverleaf.
Ingenting bestemt foreløpig. Valget avhenger av endelig konstruksjon av huset til bøyen, og behov for
rekkevidde.
Forprosjektrapport – H15E08
KONTAKTINFORMASJON
Kontaktperson ISPAS

Viggo A. Solli
o Telefon 91878430
o Epost [email protected]
Prosjektveileder

Åge T. Johansen
o Telefon 48249109
o Epost [email protected]
Prosjektgruppe

Håkon Hedlund
o Telefon 97627515
o Epost [email protected]

Thomas J. Kjærstad
o Telefon 99598599
o Epost [email protected]
Forprosjektrapport – H15E08