Kannettava kaiutinyksikkö

Opinnäytetyön tarkoituksena oli suunnitella ja toteuttaa laite, jolla pystyy toistamaan audioraitoja miltä tahansa 3,5 millimetrin audioliitännän omaavalta laitteelta. Laitteen oli tarkoitus olla kannettava, eli sen oli oltava ladattava ja sen käyttöiän yhdellä latauksella oli oltava mahdollisimman pitkä. Laitteessa oli myös tarkoitus olla pari aurinkopaneelia, jotka lataisivat akkuja. Tarkoituksena oli tutustua eri komponentteihin ja piireihin teoreettisella tasolla. Teoreettisen tutustumisen jälkeen oli tarkoitus suunnitella ja luoda piirilevyt, valittava komponentit sekä tutustua reflow-tekniikkaan fyysisen kokonaisuuden tuottamiseksi. Tuloksia pyrittiin havainnollistamaan esimerkkien, kaavojen, kuvioiden ja taulukoiden avulla. Laitteessa on kaksi akkupakettia, kaksi latausyksikköä, boost-hakkuri, vahvistin, mikrokontrolleriyksikkö ja lcd-näyttö, jota mikrokontrolleri ohjaa. Laitteessa oli tarkoitus olla myös pari aurinkopaneelia, joiden integroiminen laitteeseen jäi aikataulun puitteissa kesken. Mikrokontrollerin ohjelma tehtiin C-ohjelmointikielellä.The objective of this Bachelor’s Thesis’ was to design and implement a device which can play audio tracks from any device that has a 3.5 millimeter audio jack. The device was meant to be portable so it should have batteries that are rechargeable and the batteries should last as long as possible with one charge. There was also meant to be a few solar panels to charge the batteries. The first step was to examine different components and circuits to get theoretical information about them. The next step was to design and implement printed circuit boards, choose the required components to them and to examine reflow soldering to create the circuit boards. The results are demonstrated with examples, equations, figures and tables. The device has two rechargeable battery packs, two charger units, a boost converter, an amplifier, a microcontroller unit and a liquid-crystal display which is controlled by the microcontroller. There was meant to be a few solar panels but they were not implemented because of lack of time. The program on the microcontroller was coded with the C programming language

Monitasotutkielma sulautetuista järjestelmistä

Sulautetut järjestelmät koostuvat useista osioista ja tasoista. Näitä mahdollisia tasoja ovat mm. elektroniikka, mikrokontrolleriohjelmointi, tietoliikenne, Linux-ohjelmointi, erilaiset rajapinnat, valmiiden ohjelmistojen konfigurointi, web-ohjelmointi ja skriptikielet. Useat sulautettujen järjestelmien parissa työskentelevät insinöörit erikoistuvat yleensä jossain vaiheessa yhteen näistä tasoista, mutta kattava perusymmärrys eri osioista ja niiden yhteenliittämisestä on tärkeää alalla. Tässä työssä käsitellään kaikki nämä tasot käytännön toteutuksen kautta. Työ pyrkii osoittamaan koulutuksen tuomaa osaamista ja toisaalta myös työn aikana kertynyttä tietotaitoa. Työ kattaa yksittäisten tasojen lisäksi kokonaisuuden rakentamisen näistä yksittäisistä tasoista ja niiden toteutusten yhteenliittymisen. Järjestelmä on toteutettu Raspberry Pi –minitietokoneen ja PSoC-mikrokontrollerin ympärille. Lisäksi työssä on toteutettu logiikkatason muuttaja näiden kahden välille. Mikrokontrolleri lukee kahdelta lämpötila-anturilta lämpötilat ja välittää ne SPI-väylää pitkin minitietokoneelle, joka web-kameralta saamansa kuvan ohella päivittää ne verkkosivuille.Embedded systems consist of several parts and levels. Possible levels are electronics, microcontroller programming, data transmission, Linux programming, frameworks and APIs, configuration of third party software, web programming and script languages. Several engineers working with embedded systems specialize in one or more of these levels, but a certain level of understanding of all of these levels and their connections is important for everyone working in the field. This thesis goes through all of these levels via the means of a practical application. The thesis is meant to present the skills brought by the studies, but also the knowledge gained while working on it. In addition to going through all of the levels it also covers building a whole system from them and how they connect to each other. The system has been has been implemented using a Raspberry Pi minicomputer and a PSoC microcontroller as the basis. Also a logic level converter has been built between them. The microcontroller reads the values of two temperature sensors and sends them to the minicomputer via SPI bus. The computer updates the values with a picture from a webcam to a website

Virranjakomoduulin suunnittelu ja toteutus

Tässä insinöörityössä suunniteltiin ja toteutettiin virranjakomoduuli autosähköjärjestelmään. Virranjakomoduuli toimii ajoneuvon sähköpääkeskuksena ja korvaa auton perinteiset releet ja sulakkeet puolijohdetekniikalla. Saavutettavat hyödyt ovat yksinkertaisempi sähköjärjestelmä, pieni koko, painonsäästö, helppo ja nopea asennus sekä älytekniikan hyödyt. Työhön liittyi myös laitteen käyttöön tarvittavan Windows-ohjelman tekeminen. Tämän insinöörityön tavoitteena on taloudellisesti kannattava, autosähköympäristöön soveltuva laite, joka on parempi kuin perinteisillä sulakkeilla ja releillä toteutettu sähköjärjestelmä. Työssä tutustutaan ensin lyhyesti autosähköhistoriaan ja tärkeimpiin autosähköjärjestelmän laitteisiin. Tämän jälkeen otetaan laajempi katsaus häiriöihin ja erilaisiin kuormiin. Selvitetään minkälaisia ongelmia erilaiset kuormat aiheuttavat elektroniselle laitteelle. Kuormien aiheuttamat häiriöt todennetaan mittaamalla. Tämän jälkeen käydään läpi virranjakomoduulin toimintaperiaate ja suunnitteluperusteet. Tätä seuraa virranjakomoduulin sähköisen toteutuksen läpikäyminen siihen liittyvien komponenttien kautta. Tämän insinöörityön päätteeksi virranjakomoduulia verrattiin perinteisillä releillä ja sulakkeilla toteutettuun sähköjärjestelmään. Virranjakomoduuli todettiin teknisesti ylivertaiseksi kaikilla osa-alueilla. Kustannuslaskelmat osoittivat, että virranjakomoduulin valmistaminen on taloudellisesti kannattavaa. Tämä insinöörityö todettiin onnistuneeksi. Virranjakomoduuli otetaan testikäyttöön ja sen kehitystä jatketaan tulevaisuudessa. Suunnitelmissa on perustaa oma yritys ja myydä virranjakomoduulia pientuotantona. Laite hinnoitellaan kilpailukykyiseksi ja suunnataan autoharrastajille, joille markkinoilla olevat kilpailukäyttöön suunnatut virranjakomoduulit ovat liian kalliita.The goal of this study work was to design and fabricate power distribution module that is commercially viable and technically superior compared to traditional fuses and relays. The power distribution module is intended for 12 V automobile environment and it replaces traditional fuses and relays with semiconductor technology. Power distribution module brings benefits of weight reduction, small physical size, easy and fast installation and smart technology. Program code for the microcontroller and Windows-software is not included in this thesis work because of commercial reasons. This thesis will first introduce the reader briefly to automotive electrical history and basics of automotive electrical system. This is followed by a deeper look at automotive electrical disturbances and different loads in automotive environment. Problems with different loads will be analyzed with measurements. Basic functionality of power distribution module will be explained to the reader. Development and electrical design will be studied in detail along with all of the components and circuitry. Power distribution module was compared to automotive electric system with traditional relays and fuses. Through measurements and tests it was possible to prove that power distribution module is technically superior compared to old relay and fuse technology that dates from the 1940s. Based on material and labour costs this thesis work is commercially viable. I plan to start small business and start selling the power distribution module. Target customers are hobbyists who can´t afford expensive commercial power distribution modules intended for automotive motorsport

Langattoman termostaatin prototyypin suunnittelu

Langattomuuden kuvitellaan usein liittyvän pelkästään radio - ja teleliikenteeseen. Nykyään kotitalouksissa on useita laitteita, jotka lähettävät ja vastaanottavat tietoa langattomasti. Ne ovat pääsääntöisesti viihde-elektroniikkaa, mutta kotiautomaation sovellukset ovat kasvattamassa osuuttaan selvästi. Tässä työssä tutkittiin, kuinka voidaan valmistaa langaton termostaatti edullisesti. Suuri painoarvo asetettiin laitteen energiankulutukselle, sillä laitteen tulisi toimia paristoilla vähintään kolme vuotta. Työssä tutkittiin erilaisia tiedonsiirtotapoja, modulointimenetelmiä, antenniteoriaa ja lainsäädäntöä. Laitteen teknisten vaatimusten määrittelyn jälkeen valittiin sopiva tiedonsiirtomenetelmä. Lähettimen ja vastaanottimen valmistuksen jälkeen laite testattiin laboratoriossa ja oikeassa ympäristössä. Tulosten perusteella oli nähtävissä, että laite toimii hyvin. Laitteelle on tehtävä muutamia parannuksia ennen kuin sitä voidaan tarjota mahdollisille asiakkaille. Parannusehdotuksina mainittakoon parempi suojaus tiedonsiirtoon ja monikanavaisuus vastaanottimeen. Lisäksi näyttö voisi olla hiukan isompi.Wireless communication is often associated with radio and telecommunications. These days there is plenty of equipment in the households, which transmit and receive information wirelessly. This is mainly entertainment electronics, but home automation applications are increasing clearly. The purpose of this thesis is to find out how a wireless thermostat can be built cost effectively. The energy consumption of the devices was critical, because the device should operate for at least a period of three years on batteries. Communication methods, modulation methods, antenna theory and legislation were also studied. After analysing the technical specification of the device, a suitable communication method was selected. The transmitter and receiver were tested in the laboratory and in a real world environment. According to the test results the devices operated correctly to specification. Before the devices are presented to potential customers, minor improvements should be made. Those improvements include better protection of communication and multi channel properties to the receiver. Also the display could be a little bit bigger

Sovellus lämpötilan mittaamiseen

Insinöörityön tarkoituksena oli suunnitella ja kehittää lämpötilan mittaamiseen liittyvä sovellus. Tavoitteena oli perehtyä työhön valitun mikrokontrollerin eri osa-alueisiin käytännön toteutuksen kautta, mikä tehtiin osana opinnäytetyötä. Insinöörityössä perehdyttiin mikrokontrollerin tarjoamiin mahdollisuuksiin ideasta lopulliseen versioon asti ja siihen miten sen tuottama lämpötilatieto esitetään dynaamisesti mobiilissa päätelaitteessa. Sovellus jaettiin kahteen osaan, mikrokontrollerin sketsi-ohjelmaan ja mobiilioptimoituun lämpötilaa mittaavaan verkkosovellukseen. Sketsi-ohjelma ohjelmoitiin mikrokontrollerin omalla ohjelmointikielellä, joka perustuu C++-ohjelmointikieleen. Mobiilioptimoidussa lämpötilaa mittaavassa verkkosovelluksessa hyödynnettiin PHP-ohjelmointikieltä. PHP-ohjelmointikielen lisäksi verkkosovelluksessa käytettiin CSS3-tyyliohjeita, HTML5-merkintäkieltä ja jQuery-kirjastoa, joilla pystyttiin luomaan verkkosovellukseen dynaamisuutta. MySQL-tietokantaa käytettiin sovelluksen tietokantana. Sovelluksen tekeminen aloitettiin opinnäytetyön tekijän omasta harrastuneisuudesta ja kiinnostuksesta mikrokontrolleihin ja niihin perustuviin kotiautomaatioratkaisuihin. Insinöörityön tuloksena valmistui mobiilioptimoitu lämpötilaa mittaava verkkosovellus, joka lukee tietokantaan tallennettua lämpötilatietoa. Lämpötilatieto tuotetaan mikrokontrolleriin kytketyllä lämpötila-anturilla ja tallennetaan tietokantaan. Insinöörityö osoitti, että mikrokontrollerilla ja siihen liitettävillä moduuleilla voidaan rakentaa mielenkiintoisia kotiautomaatioratkaisuja. Niillä voidaan säästää energiaa, lisätä mukavuutta ja turvallisuutta kotona ja loma-asunnoissa.The goal of the study was to design and develop an application for measuring air temperature. The aim was to become more familiar with all the various functionalities of the microcontroller. The study presents the development steps of the application using the microcontroller from the first idea to the final release and how the temperature value created by microcontroller is presented dynamically in a mobile device. The application was divided into two parts, a sketch program and a mobile optimized web application to measure the air temperature. The sketch program was programmed with the microcontrollers own programming language which is based on the C++ programming language. The optimized mobile web application to measure the air temperature was programmed with PHP. CSS3 style sheets, the HTML5 markup language and the jQuery library were also used in the web application which made it possible to create dynamic functionality into the web application. The MySQL database was used as the database of the application. The development of the application began as a hobby and general interest in microcontrollers and home automation solutions based on them. As a result of the study, a mobile optimized application to measure the air temperature was designed. The application reads temperature values stored in its database. The temperature values is read from the temperature sensor connected to the microcontroller and stored into a database. The study showed that the microcontroller and its different modules can be used to build interesting home automation solutions. These solutions can save energy, increase comfort and safety at home and holiday houses

Automaattinen kosteuden mittausjärjestelmä

Työn tarkoituksena oli tutkia ja suunnitella vesivahinkoja ja kosteusvaurioita ennaltaehkäisevä kiinteä automaattinen kosteusmittausjärjestelmä asuintilojen kosteisiin tiloihin. Tavoitteena oli suunnitella järjestelmä, jolla rakenteisiin tunkeutuva kosteus voitaisiin havaita jo hyvissä ajoin, sekä ennalta ehkäistä kosteusvauriot useamman vuoden ajalta betonirakenteista. Työssä tutkittiin kosteuden mittaamista ilman erillistä kosteuden mittausanturia. Työssä mitattiin eri materiaaleista valmistettuja johtimia, kuten alumiini- sekä kuparijohtimia ja ruostumattomia teräslankoja. Tarkoituksena oli löytää luotettavin sekä kestävin vaihtoehto betonirakenteisiin. Johtimista mitattiin kapasitiivisuutta sekä resistanssia, riippuen johdin tyypistä. Lisäksi mitattiin kosteuden vaikutusta niihin valussa.The objective of the project is to design a fixed preemptive moisture measurement system for wet spaces in residential facilities, which would measure and detect moisture and water damages automatically. The aim is to design the most effec-tive system with which you can detect moisture that is starting to penetrate into the structures, as well as to prevent any moisture damages for a number of years. The aim was to measure humidity without moisture sensors. The measurements were taken from the wires made of different materials, such as aluminum, copper and stainless steel. The aim was to find the most reliable and durable alternative for concrete structures. The capacitance and resistance were measured from the wires, depending on the cable type. Also Moisture’s effect on the casting was measured

Langattoman termostaatin prototyypin suunnittelu

Langattomuuden kuvitellaan usein liittyvän pelkästään radio - ja teleliikenteeseen. Nykyään kotitalouksissa on useita laitteita, jotka lähettävät ja vastaanottavat tietoa langattomasti. Ne ovat pääsääntöisesti viihde-elektroniikkaa, mutta kotiautomaation sovellukset ovat kasvattamassa osuuttaan selvästi. Tässä työssä tutkittiin, kuinka voidaan valmistaa langaton termostaatti edullisesti. Suuri painoarvo asetettiin laitteen energiankulutukselle, sillä laitteen tulisi toimia paristoilla vähintään kolme vuotta. Työssä tutkittiin erilaisia tiedonsiirtotapoja, modulointimenetelmiä, antenniteoriaa ja lainsäädäntöä. Laitteen teknisten vaatimusten määrittelyn jälkeen valittiin sopiva tiedonsiirtomenetelmä. Lähettimen ja vastaanottimen valmistuksen jälkeen laite testattiin laboratoriossa ja oikeassa ympäristössä. Tulosten perusteella oli nähtävissä, että laite toimii hyvin. Laitteelle on tehtävä muutamia parannuksia ennen kuin sitä voidaan tarjota mahdollisille asiakkaille. Parannusehdotuksina mainittakoon parempi suojaus tiedonsiirtoon ja monikanavaisuus vastaanottimeen. Lisäksi näyttö voisi olla hiukan isompi.Wireless communication is often associated with radio and telecommunications. These days there is plenty of equipment in the households, which transmit and receive information wirelessly. This is mainly entertainment electronics, but home automation applications are increasing clearly. The purpose of this thesis is to find out how a wireless thermostat can be built cost effectively. The energy consumption of the devices was critical, because the device should operate for at least a period of three years on batteries. Communication methods, modulation methods, antenna theory and legislation were also studied. After analysing the technical specification of the device, a suitable communication method was selected. The transmitter and receiver were tested in the laboratory and in a real world environment. According to the test results the devices operated correctly to specification. Before the devices are presented to potential customers, minor improvements should be made. Those improvements include better protection of communication and multi channel properties to the receiver. Also the display could be a little bit bigger

Lisamälu ühendusvõimaluse loomine Mindstroms platvormile

http://tartu.ester.ee/record=b2656611~S1*es

Saatja-vastuvõtja tüüpi Foucault' kardiograafi saatjaploki ehitamine

http://tartu.ester.ee/record=b2655805~S1*es

Firmware uploading station for the use in mass production of variable-frequency drives

Työssä tutustutaan Flash-muistiteknologiaan ja suunnitellaan asema, joka lataa ohjelmiston taajuusmuuttajan Flash-muistiin. Flash-muistien käsittely rajataan kahteen yleisimpään tyyppiin: NAND- ja NOR-muisteihin. Flash-muisteja tarkastellaan perusteiden lisäksi siltä kannalta, että voidaanko taajuusmuuttajissa siirtyä käyttämään NAND-tyyppistä Flash-muistia nykyisen NORin sijaan, ja kuinka suuri operaatio on elektroniikan ja vaadittavien ohjelmistojen kannalta. Latausasema suunnitellaan tukemaan usean taajuusmuuttajan yhtäaikaista ohjelmointia tuotannon tehostamiseksi. Se on tarkoitus ottaa käyttöön työn toimeksiantajan tuotantolinjalla. Työ keskittyy latausaseman elektroniikan ja ohjelmiston suunnitteluun. Mekaniikka ja laitteen käyttöönotto eivät kuulu työn rajaukseen. Flash-muisteja tutkitaan tieteellisten julkaisujen, alan kirjallisuuden ja muistivalmistajien datalehtien sekä sovellusohjeiden perusteella. Valmistajien julkaisemaa tietoa käytetään Flash-muistien nykyaikaisten ominaisuuksien selvittämiseen. Latausasema toteutettiin käyttäen mahdollisimman paljon toimeksiantajalla olevaa teknologiaa sekä painottaen helppoa ylläpidettävyyttä. Työn tuloksena todetaan NANDien olevan varteenotettava vaihtoehto teollisuudessa, erityisesti jos pidättäydytään NAND-muisteissa, jotka tallentavat vain yhden bitin tietoa yhteen muistisoluun, eli ovat yksitasoisia. Latausasemalla saavutetaan kuusinkertainen ohjelmiston latausnopeus samalla tehtaan pinta-alalla kuin mitä laitteen edeltäjä vaatii.This thesis examines Flash memory technology and a firmware uploading station for variable-frequency drives is designed. Only two of the most common Flash memory types are considered: NAND and NOR. It is investigated, could NAND type Flash memories be used in industrial applications instead of NOR, and how difficult would the migration be. The device is designed to support uploading firmware to multiple variable-frequency drives simultaneously. It is intended to be used in an actual factory environment. The focus is on the design of electronics and software for the station. Mechanical and deployment aspects are not included. Flash memories are studied from scientific articles, appropriate literature, and the datasheets and application notes published by various memory manufacturers. Information from the datasheets is useful in learning the properties of the latest Flash memory integrated circuits. The firmware uploading station is implemented by using existing technology as widely as possible and focusing on the ease of maintenance of the device. It is concluded that NAND type Flash memories could be used in industrial applications, especially if single level cell NAND memories are used. Single level cell means that each memory cell stores only one bit of information. The uploading station achieves sixfold throughput when compared to its predecessor which has similar mechanical dimensions