dc.contributor.advisor | Larsen, Bjørn B. | |
dc.contributor.advisor | Alfredsen, Jo Arve | |
dc.contributor.author | Halsos, Odd Inge | |
dc.date.accessioned | 2021-09-15T17:04:34Z | |
dc.date.available | 2021-09-15T17:04:34Z | |
dc.date.issued | 2020 | |
dc.identifier | no.ntnu:inspera:54579301:34116387 | |
dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/11250/2778145 | |
dc.description.abstract | En små-skala oppdrftsaktuator, designet for a holde en gitt dybde mellom 0 og 50
meter, har potensial til å bli et nyttig verktøy med bruksområde relatert til kart-
legging av undervannsstrømmer og innsamling av data. Ut fra en gjennomført
bruksanalyse er det laget en spesifikasjonsliste som danner grunnlag for design
kriterier for et nytt innvevd sensor- og styringssystem. Mål for projektet er å de-
signe og implementere et system som tilfredsstiller de definerte brukskriteriene.
Det implementerte systemet inneholder en PID kontroll algoritme og grenses-
nitt for motor styring; SD minnekort og larging av datalogg; Trådløs Bluetooth
grensesnitt, for å overføre datalogg filer og å konfiguere fartøyet; og, sensorer
brukt for å operere fartøyet og samle data. Systemet er implementert som et
tilpasset kretskort, ulike sensormoduler, programvare/fastvare, og nødvendige
mekaniske modifikasjoner. Sensorer som ikke er nødvendig for fartøyets sent-
rale funksjoner er ikke konfiguert. Sensorene er derimot koblet til og gjort klar
for å konfigueres på et senere tidspunkt. En terminal-applikasjon er utviklet som
grensesnitt mot fartøyet for datamaskiner med Bluetooth Low Energy.
Fartøyet er testet på land, i ferskvann, og knapt i saltvann. hovedfunksjoner er
testet og verifisert; først i omgivelser uten vann, og deretter i et ferskvannsbas-
seng. Et ferskvann er vurdert passende for å stille inn PID regulatoren, hvor PID
koeffisienter er funnet med systemrespons som gjør at fartøyet holder den gitte
dybden. Fartøyet er testet i saltvann med koeffisientverdiene funnet i ferskvann,
der systemresponsen viser seg å være annerledes og ikke egnet for operasjonell
bruk. Videre test er nødvendig for å oppnå brukbar systemrespons for saltvann.
Egenskaper for trådløs luft-vann grensesnitt er undersøkt ved å teste to ulike
antennekonfigurasjoner i fersk- og saltvann. Det er funnet at en FlexPIFA antenne
gir bedre resultat enn en keramisk chip monopol antenne; der stabil forbindelse
er opprettholdt for dybder ned til 10 cm i ferskvann, og 5 cm i saltvann. | |
dc.description.abstract | A small-scale buoyancy vehicle, designed to maintain a target depth between 0
and 50 meters, has potential to become a useful tool with applications related
to underwater current tracking and data acquisition. A list of specifications are
obtained through a use case analysis that form the design criteria for a new em-
bedded sensor- and control system. The goal of this project is to design and im-
plement a system that satisfy the use case requirements.
The implemented system include a PID control algorithm and interfacing to motor
controller; SD card and data logging; wireless Bluetooth interfacing, to transfer
log data and set vehicle configurations; and various sensors for vehicle control and
data acquisition. The system is implemented in the form of a custom designed
PCB, sensor modules, firmware, and various mechanical modifications. Sensors
not critical for the vehicle’s core functionality are not configured, instead they
are installed and ready to be configured at a later stage. A terminal application is
developed to interface the vehicle with a Bluetooth Low Energy enabled computer.
The vehicle is tested on land, in fresh water, and briefly in salt water. The core
functionality is tested and verified; first in dry conditions, then in a freshwater
tank. A freshwater lake is found suitable for PID tuning, where a set of PID coeffi-
cients are found with a system response that enable the vehicle to maintain target
depth. The vehicle is tested in salt water with the same coefficient values found in
the freshwater lake, where system response is different and not suitable for oper-
ation. Further testing is needed to obtain suitable system response in salt water.
Wireless air-water interface properties are investigated and tested with two an-
tenna configurations in fresh- and salt water. A FlexPIFA is found superior to
a ceramic chip monopole antenna, where reliable connection is maintained for
depths down to 10 cm in fresh water and 5 cm in salt water. | |
dc.language | eng | |
dc.publisher | NTNU | |
dc.title | Embedded System for Underwater Data Acquisition | |
dc.type | Master thesis | |