Elektroninen kompassi
Moisio, Petri (2014)
Moisio, Petri
Tampereen ammattikorkeakoulu
2014
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201405025551
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201405025551
Tiivistelmä
Tämän opinnäytetyön aiheena oli elektronisen kompassin suunnittelu ja toteutus sulautettuun järjestelmään. Työ tehtiin Trelab Oy:lle, joka suunnittelee ja valmistaa seuraavan sukupolven langattomia mittalaitteita. Kompassi oli suunniteltava siten, että se toimisi osana Trelabin Oloni-järjestelmää ja täyttäisi yrityksen vaatimukset langattoman mittalaitteen ohjelmiston suhteen. Koska varsinainen mittalaite sensoreineen oli jo olemassa, elektronisen kompassin toteuttaminen oli käytännössä ohjelmistoprojekti.
Oloni-järjestelmän käyttökohteet ja mittalaitteen arkkitehtuuri määrittelivät ominaisuudet ja vaatimukset kompassiohjelmistolle. Keskeisimmät vaatimukset ohjelmistolle olivat kallistuksen ja magneettisten häiriöiden kompensointi sekä kompassisuunnan alipäästösuodatus. Kallistuksen kompensointi oli tarpeen, sillä kohdejärjestelmää käytetään joko kiinteästi asennettuna tai esimerkiksi ranteeseen kiinnitettynä, jolloin sen asento voi muuttua jatkuvasti. Samasta syystä tarvittiin alipäästösuodatusta, joka poistaa liikkeessä olevan mittalaitteen rekisteröimät lyhytaikaiset häiriöt, esimerkiksi kävelyn aiheuttaman tärinän. Suurin osa kompensoitavista magneettisista häiriöistä syntyi itse mittalaitteen aktiivisista komponenteista, kuten lähettimestä.
Kallistuksen kompensointi toteutettiin käyttämällä kiihtyvyysanturin dataa, Eulerin kulmia ja alipäästösuodatusta. Näin saatiin aikaan kompensointi, joka takaa kohtuullisen vakaan tuloksen, on mittalaite sitten liikkeessä tai paikallaan. Lisäksi toteutettu toisen asteen alipäästösuodin suodattaa lähes kaikki lyhytkestoiset mittalaitteeseen kohdistuvat impulssit lasketusta kompassisuunnasta. Myös toteutettu magneettinen kompensointi toimii hyvin, eivätkä mittalaitteen muut aktiivikomponentit vaikuta laskettuun kompassisuuntaan.
Valmis kompassiohjelmisto ylittää kaikki odotukset ja siinä toteutuvat kaikki sille asetetut vaatimukset. Heti valmistuttuaan ohjelmistosta tuli osa kaupallista tuotetta. Mahdollinen jatkokehitys kartoitetaan ja toteutetaan ensimmäisten asiakaskokemusten jälkeen.
Oloni-järjestelmän käyttökohteet ja mittalaitteen arkkitehtuuri määrittelivät ominaisuudet ja vaatimukset kompassiohjelmistolle. Keskeisimmät vaatimukset ohjelmistolle olivat kallistuksen ja magneettisten häiriöiden kompensointi sekä kompassisuunnan alipäästösuodatus. Kallistuksen kompensointi oli tarpeen, sillä kohdejärjestelmää käytetään joko kiinteästi asennettuna tai esimerkiksi ranteeseen kiinnitettynä, jolloin sen asento voi muuttua jatkuvasti. Samasta syystä tarvittiin alipäästösuodatusta, joka poistaa liikkeessä olevan mittalaitteen rekisteröimät lyhytaikaiset häiriöt, esimerkiksi kävelyn aiheuttaman tärinän. Suurin osa kompensoitavista magneettisista häiriöistä syntyi itse mittalaitteen aktiivisista komponenteista, kuten lähettimestä.
Kallistuksen kompensointi toteutettiin käyttämällä kiihtyvyysanturin dataa, Eulerin kulmia ja alipäästösuodatusta. Näin saatiin aikaan kompensointi, joka takaa kohtuullisen vakaan tuloksen, on mittalaite sitten liikkeessä tai paikallaan. Lisäksi toteutettu toisen asteen alipäästösuodin suodattaa lähes kaikki lyhytkestoiset mittalaitteeseen kohdistuvat impulssit lasketusta kompassisuunnasta. Myös toteutettu magneettinen kompensointi toimii hyvin, eivätkä mittalaitteen muut aktiivikomponentit vaikuta laskettuun kompassisuuntaan.
Valmis kompassiohjelmisto ylittää kaikki odotukset ja siinä toteutuvat kaikki sille asetetut vaatimukset. Heti valmistuttuaan ohjelmistosta tuli osa kaupallista tuotetta. Mahdollinen jatkokehitys kartoitetaan ja toteutetaan ensimmäisten asiakaskokemusten jälkeen.