[Høgskolen i Sør-Trøndelag] [Avdeling for teknologi] [Institutt for elektroteknikk]


Hovedprosjekt 2000

Oppgave 1 : Dimensjonering av kraftforsyning til operasjonsavdeling på sykehus.

Ved dimensjonering av kraftforsyning til operasjonsavdelinger på sykehus stilles det strenge krav til den elektrotekniske installasjonen. Dette er gjort for å ivareta pasientsikkerheten før, under og etter en operasjon.

For å oppfylle disse kravene er det viktig å kunne dimensjonere installasjonen så nøyaktig som mulig. For å få til dette, tar rapporten for seg målinger på enkeltutstyr, i tillegg til logging av effektforbruket ved en eksisterende operasjonsavdeling på Regionsykehuset i Trondheim.

Rapportens anbefaling når det gjelder det dimensjonerende effektforbruket, er at det må sees i sammenheng med det begrensede antallet av elektromedisinsk enkeltutstyr som en operasjon benytter. Det er viktig å tenke igjennom hvor mye utstyr som skal summeres for å finne effektforbruket, og videre benytte samtidighetsfaktoren som rapporten anbefaler for å finne den dimensjonerende effekten.

Når det gjelder anbefaling av transformatorstørrelsen er denne knyttet opp mot den dimensjonerende effekten. Det som det imidlertid er viktig å tenke på er at denne representerer en stor kilde til lekkstrømmer i anlegget, og bør således velges så liten som mulig.

Et sentralt punkt i jordingssystemet er gode utjevningsforbindelser. Dette er forbindelser som ofte må tilkobles for hver operasjon, ettersom utstyr rigges på plass til hver enkelt operasjon. Dermed er det opp til brukerne av operasjonsstuene å koble disse til. Ved å bygge operasjonsstuene med mest mulig stasjonært utstyr kan utjevningsforbindelsene være tilkoblet permanent, og på en slik måte at de ikke er til hinder for fremkommeligheten inne på operasjonsstuen.

Utført av: Kai-Olav Simonsen, Espen Løvberg, Magne Kirkholt og Mads André Larsen, 3EK.
Oppdragsgiver: InterConsult Group ASA, avd. Trondheim, Att. Odd Arnesen
Veileder ved HIST/AIN-Elektro: Oddbjørn Hansen, Tlf. 73559591, e-mail: oddbjorn.hansen@iet.hist.no

 

Oppgave 3 : ISM Kommunikasjonsenhet for 433.92 MHz

Oppgaven gikk ut på å skrive en applikasjonsnota for Nordic VLSI som beskriver en mulig anvendelse av deres integrerte digitale radiotranceiverkrets nRF-401 til å overføre tale. Vi måtte derfor konstruere en krets som omformet det analoge signalet til et egnet digitalt signal. Applikasjonsnotaen skulle skrives etter Nordic VLSI’s maler slik at de kunne legge den ut på hjemmesiden deres.

Vi så på flere ulike måter å løse problemet på, men på grunn av krav til kostnader måtte vi forkaste de fleste. Den løsningen vi til slutt gikk for var å bruke CVSD (Continuously Variable Slope Delta) modulasjon. Denne metoden viste seg å være egnet til vårt bruk fordi den blant annet er realisert i en rimelig integrert krets fra Consumer Microcircuits Ltd. Dette muliggjorde en enkel og kostnadseffektiv løsning. Hovedsakelig består løsningen vår av tre integrert kretser: nRF-401 tranceiver fra Nordic VLSI, AT90S2313 mikrokontroller fra Atmel og FX-609 CVSD codec fra Consumer Microcircuits Ltd.

To prototyper av kretsen ble produsert ved HIST/IET og en rekke målinger og tester ble utført på disse. Oppgaven anses løst siden kretsen overfører forståelig tale. En naturlig følge av CVSD og en enkel synkroniseringsalgoritme er at det demodulerte signalet er noe forvrengt.

Utført av: Geir Tore Bjørnes, Gunvald Kjølstad og Bent Andre Støyva.
Oppdragsgiver: Nordic VLSI ved Frank Karlsen.
Veileder ved HIST/AIN-Elektro: Stein Øvstedal , tlf 73559615., e-mail: steino@iet.hist.no

 

Oppgave 4 : Trådløst konfigurerbart tidtakingssystem for motorsport

Dette prosjektet gikk ut på å konstruere et komplett trådløst tidtakingssystem for dragrace.

I dragrace kjører to kjøretøy mot hverandre i to parallelle baner. Disse banene kan ha lengder på ca 200m og ca 400m. Eksisterende tidtakingssystem benytter kabelstrekk mellom start og mål. En viktig del av oppgaven bestod i å gjøre denne forbindelsen trådløs. Videre skulle det konstrueres mikrokontroller enheter, en i startområdet og en i målområdet. Disse skulle kommunisere trådløst med hverandre vha en nRF-transceiver fra Nordic. I tillegg skulle de være tilkoblet sensorer for regisrering av passeringstider og sørge for styring av startindikeringslys og vinnerindikeringslys. Som et grensesnitt mellom bruker og systemet skulle det være en løpskontroll-PC. Denne kunne ha kabelforbindelse til startenheten.

Første del av prosjektet gikk med til å se på sensorløsninger. Det var i utgangspunktet meningen å kjøpe inn ferdigvare her. Men mye leting til tross ga ingen brukbare resultater, så sensorer måtte konstrueres. Etter ønske fra bruker ble det konstruert optiske sensorer for synlig lys.

En sentral utfordring ved oppgaven var å finne en måte å synkronisere tidtakingen mellom start- og målområde. Dette ble løst ved at både start- og målenhet brukte en 24 bit teller internt i mikrokontroller for å telle klokkepulser fra referanseoscillatoren. Disse tellerene fungerte da som to uavhengige klokker. Løpskontroll-PC ble programmert for å holde rede på differansen mellom disse ved stadig å spørre om innholdet i begge tellerene samtidig.

Valg av mikrokontroller og utforming av start- og mål enheter var neste post. Det ble valgt en AVR mikrokontroller fra Atmel pga forhåndskunnskap om denne og fordi den hadde mange nok inn- og utganger for formålet. For å spare tid valgte vi å bruke evalueringskort for denne kontrolleren og evalueringskort for nRF-kretsen i start- og mål enheter. I tillegg til dette måtte det konstrueres relekort for lysstyring.

Kommunikasjonsløsningen var kanskje det aller viktigste med prosjektet siden mye av hensikten var å unngå mye kabel. Vi besluttet tidlig at vi ville gjøre forbindelsen mellom løpskontroll-PC og start-/målenheter trådløs pga en stor brukervennlighet ved dette. Vi fikk da 3 enheter som skulle kommunisere trådløst med hverandre, så en utfordring var å kontrollere at bare en enhet skulle sende om gangen (pga bare en frekvens/kanal). Måten dette ble løst på var å bruke en master/slave konfigurasjon der PCen ble valgt som naturlig master. De andre enhetene ble programert for kun å svare på forespørsel fra PCen. For kommunikasjon til/fra PC ble det brukt et nRF-modem med RS-232 grensesnitt. Modemet var konstruert på Nordic, men en liten modifikasjon måtte gjøres for å ta det i bruk.

Det var helt nødvendig med en feilfri overføring av data mellom de forskjellige enheter. For å oppnå dette ble det valgt å bruke CRC-8 kode på alle overførte data.

Det ferdige tidtakingssystemet fungerte godt og i henhold til oppgaveteksten, bortsett fra at ikke tidsnøyaktigheten ble testet pga at vi ikke hadde utstyr for en slik test.

Utført av: Pål Henning Kvalsvik, Eirik Løland
Oppdragsgiver: Nordic VLSI ASA,ved Frank Karlsen
Veileder ved HIST/AIN-Elektro: Antony Morgan

 

Oppgave 7 : Prosesstyring av kombimølle.

Oppgaven gikk i korte trekk ut på å lage en ny skjermstyring for kombimølla ved Norgesmøllene DA avdeling Buvika. De grafiske grensesnittene er laget ved hjelp av et program som heter Citect. Det ble bestemt at det skulle være 5 prosessbilder, ett alarmbilde og ett menybilde. Til kommunikasjonen skal det benyttes Ethernett og SINEC protokollen. Rapporten inneholder utskrift av alle skjermbildene og en beskrivelse av bildene. Tag lister er lagt ved. Prosjektet er ikke ferdig testet da Ethernett oppkoplingen ikke er klar før juni. Det er mulighet for gruppe medlemmene å da del i oppkoplingen i sommer. Arbeidsoppgavene er fordelt på gruppemedlemmene.

Utført av: Ståle Sveen og Robert Halvorsen
Oppdragsgiver: Norgesmøllene DA, Buvika
Veileder ved HiST/AFT/IET: Pål Gisvold, tlf 73559588, e-post: paal@iet.hist.no

 

Oppgave 15 : Feilfri overføring av NMEA0183-meldinger over radiosamband.

Etter ønske fra Seatex har vi fått anledning til å gjennomføre et hovedprosjekt på feildetekterende/korrigerende koding/dekoding. Hensikten er å gjennomføre en vurdering av ulike typer koder, dernest demonstrere muligheten for mest mulig feilfri overføring av data på simplex radiosamband. Kjernen i oppgaven er koding og dekoding av digital informasjon med moderat hastighet og liten informasjonsmengde.

Gruppen har studert forskjellige typer koder for feildeteksjon og feilkorreksjon, og ut fra disse studiene konstruert en mikrokontrollerbasert krets for å ta seg av koding og dekoding. Programvare for implementering i mikrokontrolleren har blitt fremstilt ved hjelp av ferdige rutiner for koding/dekoding.

For kodingsteorien sin del ble det fort oppdaget at det var liten vits i å ta med alt for mange kodingstyper. Det ville blitt alt for omfattende, og det ble derfor tidlig valgt å kun se på blokk-koder. Videre ble det valgt å konesntrere seg om sykliske koder, før det tilslutt ble innsnevret til Reed-Solomon kode.

Hardware ble fremstilt, og ved hjelp av simuleringsverktøy funnet å fungere etter spesifikasjonene. Software ble delvis konstruert av gruppen, men noe er lettere modifiserte utgaver av ferdige rutiner.

Implementering av software i mikrokontrollerne ble hindret av årsaker utenfor gruppens kontroll.

Utført av: Steven Solanki, Børge Fagerli og Magnus Peveri
Oppdragsgiver: Navia Maritime ASA (SEATEX) ved Per Berntsen
Veileder ved HiST/AFT/IET: Herman Ranes , tlf 73559606., e-mail: herman@iet.hist.no

 

Oppgave 17 : Brukergrensesnitt for program som beregner dråpestørrelsesfordeling og vannkonsentrasjon i prosessutstyr

Vår hovedoppgave gikk ut på å lage et brukergrensesnitt for en eksisterende simulator ved hjelp av programmet LabVIEW.

Simulatoren beregner dråpestørrelse og vannkonsentrasjon i separatorer.

Slik som denne simulatoren virket før dette prosjektet var man nøtt til å bruke MS dos for å kunne forandre på parametere, kjøre simulatoren og for å se på resultatene.

Resultatet for dette prosjektet var at det skulle være mulig å kjøre simulatoren direkte i fra skjermbildet samt se resultatene grafisk og kunne forandre parametrene i prosessen i fra dette skjermbildet.

I tillegg skal det være mulig å lagre simuleringsresultater på fil og hente de fram for senere bruk.

Gruppen har utarbeidet dokumentasjon for prosessen.

Utført av Are Rigstad, Trond J. Emmerhoff, Frode Venn og Roy Dahlen
Oppdragsgiver: Statoil Forskingssenter, Trondheim, v/Einar E. Johnsen
Veileder ved HIST/AIN-elektro: Morten C. Svensson, tlf. 73 55 96 09, email: morten@iet.hist.no

 

Oppgave 19 : NCB – støymåler

SINTEF Telecom and Informatics ønsker en ny type støymåler (NCB – støymåler).

Vår hovedoppgave gikk ut på å konstruere en NCB – støymåler (Noice Criteria Balanced) ved hjelp av digital signalbehandling.

NCB – støymåleren skal måle støy i frekvensområdet 31,5Hz til 8000Hz for 1/1 – oktavbåndnivåer.

Den endelige løsningen består av en ATMEL mikrokontroller som kommuniserer med en RTA – 114 støymåler (vanlig dBA – støymåler) og viser NCB – verdien ut på displayet.

I tillegg har man grafikkfunksjon (grafisk display) som viser NCB – verdien som funksjon av tid.

Produktet er testet opp mot kravene. Resultatet må vi si er tilfredsstillende, da vår oppdragsgiver er interessert i å kjøpe, og ta i bruk produktet.

Gruppa har utarbeidet dokumentasjon for NCB – støymåleren med utgangspunkt i matlabrutiner vi fikk av oppdragsgiver.

Utført av Erik Sæbø, Rolf Halvorsen og Trond Hagen
Oppdragsgiver: SINTEF Telecom and Informatics, v/Svein Sørsdal
Veileder ved HiST IET elektro : Tonni F. Johansen, tlf. 73 55 04 15, email: tonni.f.johansen@medisin.ntnu.no

 

Oppgave 21 : Bærbar avlesningsenhet.

Oppdragsgiveren Autronica er totalleverandør for maritime alarmløsninger som skal bedre sikkerheten til sjøs verden over. De forestår både utvikling, produksjon og installering.

Oppgaven er gitt som et utviklingsprosjekt og har som formål å utvikle, konstruere og prosjektere et simplex digitalradiosystem med stasjonær sender og bærbare avlesningsenheter med en rekkevidde på rundt 1000 meter. Hensikten er at operatører om bord på tankskip skal ha mulighet til å holde seg oppdatert på tankenes alarmstatus på trykk, temperatur og nivå til enhver tid.

Måldefinisjonen var løst formulert, så prosjektgruppen måtte først ta stilling til hvilke halvfabrikatløsninger

som vi skulle basere oss på. Her ble det lagt vekt på å utvikle en mottakerkrets med lavt effektforbruk og

pålitelig dataoverføring. I tillegg har vi gjort løsningene så rimelige som mulig med hensyn til kundens og bedriftens lønnsomhet. Dette tvang oss til å vurdere mange alternativer.

Valget falt på en transceiverkrets fra Nordic VLSI som sammen med en mikrokontroller fra Atmel er i stand til å tolke utsendte seriedata ved hjelp av en egendefinert protokoll. Dette fører til at data kan leses ut i form av en tekststreng på mottakerens display.

For å sette sammen en kretsløsning for sender og mottaker er det benyttet et kretskonstruksjonsprogram som heter OrCad. Det stilles store krav til sertifisering av denne type utstyr, noe vi måtte ta hensyn til for å oppfylle bl.a Ex-krav.

Programvaren til kontrolleren har vi valgt å skrive i C-kode. Her var det avbruudshåndtering og I/O-konfigureringen, samt utvikling av nye displayrutiner som krevde størst arbeidsinnsats.

Selv om prosjektet ikke resulterte i et ferdig produkt, vil nok Autronica tjene mye på å hente opp tråden der vi måtte avrunde. Rapporten er disponert slik at det skal være mulig for andre å ferdigstille produktet.

Utført av Tom A. Lauritsen, Frode Nygård, John K. Jensen og Jonas Syrstad.
Oppdragsgiver: Autronica, Trondheim, v/ Sverre Svendsen
Veileder ved HIST/AIN-elektro: Petter Brækken, tlf. 7355 9585 eller 7355 9580, email: petter@iet.hist.no

 

Oppgave 22 : Ex-beskyttelse av kontainere

Hovedprosjektoppgaven er gitt av Technor ASA i Stavanger. Technor er en av landets ledende innen Ex-teknologi. Med Ex-teknologi menes her den teknologien som må til for å kunne anvende elektroteknisk utstyr i eksplosjonsfarlige områder uten å skape tennkilder.

Utstyr som brukes på installasjoner i Nordsjøen blir ofte spesifisert etter NORSOK standarder.

Elektrisk utstyr i eksplosjonsfarlige områder er dessuten underlagt en rekke andre forskrifter og direktiver. Mye av oppgaven har gått ut på å sette seg inn i disse forskriftene og standardene.

Det har blitt laget PLS-baserte styringssystemer for Ex-beskyttelse av kontainere. De er realisert med overtrykkskapsling, audiell og visuell alarm, trykkvakt, og gassdetektorer.

Oppgdragsgiver ønsket et programvarebasert system, for valg av nødvendig utrustning til kontainere / utstyr etter NORSOK standard Z-015. Brannslokking og ventilasjon skulle være en del av løsningen. Likeså var det et krav at alt utstyr kunne brukes i eksplosjonsfarlig område.

Løsningen er laget med HTML, og har over femti sider med løsningsforslag. Prosjektgruppas deltakere har fått inngående kjennskap til de forskrifter og standarder som er relevante for oppgaven, samt lært hovedinnholdet i den aktuelle NORSOK standard. Videre har gruppa lært mye innen brannslokking, brann- og gassdeteksjon, HTML, Ex-beskyttelse og utforming av styresystemer med PLS for bruk i eksplosjonsfarlige områder.

Utført av: Tor Erik Næbb, Anders Olsen og Geir Thomas Johansen
Oppdragsgiver: Technor ASA, Stavanger, ved Steinar Grøndal
Veileder ved HIST / AFT / IET: Dag Aune , tlf. 73559583, e-mail: dag.aune@iet.hist.no

 

Oppgave 43 : Alarmsystem for fjernvarmeanlegg

Bakgrunn for oppgaven er at TEV Fjernvarme AS har et nettverk med fjernvarmerør med en samlet lengde på 85 km. De har et ønske om å forbedre alarmsystemet som varsler lekkasjer.

Ut fra dette har det blitt utarbeidet en rapport hvor vi går gjennom mulige løsninger som oppdragsgiver kom med, og de muligheter til løsninger som lå innebygd i alarmsystemet.

Da disse løsningene ikke førte frem, valgte gruppen i samarbeid med oppdragsgiver å se på alternative løsninger til forbedring av alarmsystemet.

De alternative løsninger krever at det bygges en signalomformer spesielt tilpasset alarmsystemet. Signalomformeren kan så tilpasses tre mulige løsninger for overføring av alarmer til PC, og alternativene er:

1. Programmere en egen mikroprosessor for kommunikasjon mot PC.

2. Bruk av PLS.

3. Bruk av LabVIEW og I/O - kort.

Alle disse løsninger krever at det lages et dataprogram som logger alarmene som blir gitt.

Ut fra disse mulige løsninger har vi anbefalt oppdragsgiver å jobbe videre med alternativ 2 og 3. Dette er løsninger som kan brukes for å nå den endelige målsettingen til oppdragsgiver.

Utført av Børre Johansen og Tore Gudmundsen
Oppdragsgiver: Trondheim Energiverk Kraft AS
Veileder ved HIST/AIN-elektro: Leif Thore Larssen Tlf.73 55 95 98, email: leif.thore.larssen @iet.hist.no

 

Oppgave 45 : Styring av kraftfôrproduksjon

Norgesfôr Bolkan er en bedrift som produserer kraftfôr til landbruket. All produksjon foregår i et anlegg som styres av en PLS, og styringen skjer ved hjelp av noen styretavler. Disse styretavlene er meget tungvinte med henhold på utvidelse og endringer.

Dagens PLS består av en Mitsubishi A3N-CPU PLS, samt to satellitter – noe som totalt gir ca 1700 I/O. Ved å erstatte styretavlene med skjermstyring vil mange av disse I/O’ene bli frigitt.

Grunnet en brann i bedriften for noen år tilbake måtte et nytt PLS program programmeres i all hast. Dette førte til en meget ustrukturert og dårlig dokumentert program.

Denne rapporten er fase 2 av et større prosjekt. Våren 1999 ble fase 1 av prosjektet gjennomført og her ble hele bedriften grundig dokumentert. Fase 2 tar for seg jobben med å programmere et helt nytt PLS program, samt å utvikle en skjermapplikasjon som erstatter de eksisterende styretavlene.

Gruppen måtte i prosjektets innledende fase gjennomføre en evaluering av hvilke programløsninger som skulle benyttes samt hvilket datautstyr som skulle anskaffes.

PLS programmeringen ble gjennomført med programmet Melsec Medoc Plus, mens utviklingen av skjermapplikasjonen ble gjort med programmed InTouch.

Etter endt programmering ble det gjennomført oppkobling, testing og lettere feiljusteringer. Ved prosjektets slutt fungerte programmet til full tilfredsstillelse.

Utført av: Per-Otto Larsen, Espen G. Pedersen, Ola Endre Reitstøen og Thommy Liabø
Oppdragsgiver: Norgesfôr Bolkan v/Jon Flægstad. Tlf: 74 80 71 79
Veileder ved HiST/AFT - elektro: Dag Aune, tlf: (73 5)5 95 83, e-post: dag.aune@iet.hist.no

 

Oppgave 52 : Styresystem blandetank

Ved Nidar AS i Tronheim blir det produsert blant annet sjokolade. Som det første leddet i denne prosessen må de forskjellige ingrediensene sukker, tilsetningsfett, tørrmelk, kakaosmør og kakaomasse (bitter) blandes sammen.

Sukker og tørrmelk blir tilført fra råstofftanker som står i etasjen over gjennom to mateverk.

Tilsetningsfett, kakaosmør og kakaomasse blir tilført fra tre forskjellige råstofftanker gjennom hver sin pumpe. Råstoffene blir matet inn til tanken gjenom ventiler med tre stillinger: stengt, finmating og grovmating.

En vanlig blanding er på ca 1500 kg.

Den gamle styringen til blandetanken var vanskelig å omprogrammere og leveringstiden på reservedeler begynte å bli noe usikker.

Dette blandeverket er selve hjertet ved Nidar og man er derfor avhengig av meget stor driftssikkerhet.

I forprosjektet skulle det undersøkes hvilket skjerm styringssystem som egnet seg best, det ble da skaffet informasjon og prøvd ut flere mulige løsninger. Visualiseringen av prosessen skjer ved hjelp av Touch Panel der man har mulighet for å velge ønsket resept samt kjøre anlegget i manuelt eller auto.

Det ble besluttet at man skulle bytte ut det gamle styresystem med en Siemens S-300 (PLS) og Siemens TP27 (touch panel).

Veiing av råstoffet som blir fylt i skjer med tre veie celler som er montert under blandetanken. Det blir brukt et Siwarex-M veiekort til innveiing av riktig mengde råstoff, styringen til innmatingen av ønsket råstoff skjer i PLS programmet.

Data fra PLS’en skal hentes ut over Ethernett slik at man kan laste ønskede data inn til Excel og ha mulighet for feilsøking på PLS fra vedlikeholdsverkstedet.

Prosjektet krevde at man måtte sette seg grundig inn i den gamle dokumentasjonen, siden Nidar ønsket at man med relativ stor sikkerhet skulle kunne garantere at styringen skulle fungere på første forsøk.

Simulering av prosessen ble gjort ved hjelp av en egenutviklet simulator av blandetanken.

Alt elektrisk arbeide som ble utført er dokumentert i Elprocad., dette er et bibliotek til Autocad.

Prosjektet i sin helhet med igangkjøring og fysisk kobling ble utført av prosjektgruppen.

Utført av: Trond Aarbø, Hans Engan, Dag Arne Rødsjø, Bjarne Åkerholm og Stian Sjøli.
Oppdragsgiver : NIDAR.
Veileder ved HIST/AFT/IET : Arnfinn Hofstad.

 

Oppgave 55 : Leveringskvalitet – analyse av spenningskvaliteten i fordelingsnettet i Leksvik

Prosjektgruppen har, etter ønske fra Nord-Trøndelag Elektrisitetsverk, utført en undersøkelse av spenningskvaliteten ved en industribedrift tilknyttet deres nett i Leksvik. Dette med bakgrunn i bedriftens havariproblemer med elektronisk utstyr.

For å avdekke om spenningsforstyrrelser er årsaken til disse problemene, ble det benyttet et måleinstrument av typen BMI PQ-Node. Dette instrumentet registrerer forstyrrelser som er interessante for vurdering av spenningskvalitet.

Etter målinger med dette instrumentet ble det avdekket at en elektrisk motor hadde en periodevis defekt startanordning (stjerne/trekant starter), som førte til unormalt høye strømmer ved start.

I tillegg til øvrig last bidro dette til at bedriftens forsyningstransformator ble overbelastet

med opptil 100%.

Som en følge av dette ble spenningen til tider noe deformert.

Dette er den mest fremtredende spenningsforstyrrelsen som ble registrert. En feil ved den nevnte startanordning ble rettet og den tilhørende forstyrrelsen ble borte.

Til tross for dette tilfellet av spenningsforstyrrelser har spenningskvaliteten hele tiden, med god margin, ligget innenfor de krav som gjeldende norm (EN50160) setter.

Dvs. svært bra spenningskvalitet.

De problemer som bedriften har hatt kan derfor ikke tilskrives spenningskvaliteten på NTE’s nett.

Utført av: Asle Magnussen, Roger Herringbotn og Stein Olsson 3 EK
Oppdragsgiver : Nord-Trøndelag Elektrisitetsverk v/ Erling Tønne og Terje Pynten
Veileder ved HIST/AFT/IET : Per Rindalsholt, tlf : 73559607, email : per.rindalsholt@iet.hist.no

 

Oppgave 56 : Spektrumanalysator

I denne oppgaven har vi konstruert en spektrumanalysator og skrevet programvare for denne. Oppgaven har vært todelt, hvor RF-delen i hovedsak har vært bygd opp rundt elementer fra Mini Circuits og Analog Devices mens den digitale delen var bygd rundt Atmels RISC-baserte AVR mikrokontroller AT90S8535.

Analysatoren skal kunne foreta målinger i området 0 til 500 MHz. Brukeren kan selv velge verdier for senterfrekvens, båndbredde og det området som vises på displayet. Det målte spektrum presenteres på et grafisk LCD-display.

Brukeren har mulighet til å endre innstillinger via et tastatur. Det er også mulig å benytte seg av en cursorfunksjon eller koble inn ekstra forsterking eller demping av inngangssignalet.

Utført av: Stein-Joakim Log, Anders Sirum, Bjørn Andre Storøy og Suad Hodzic
Oppdragsiver: Q-Free v/ Anders Hagen.
Anders.Hagen@Q-Free.com, Tlf. 73 82 65 00
Veileder ved HiST/AFT-elektro: Jon Digernes.
Jon.Digernes@iet.hist.no, Tlf. 73 55 95 86

 

Oppgave 58 : Introduksjon av spredt spektrum.

Vi lever i en verden hvor den teknologiske utviklingen skjer i et stadig økende tempo, og hvor ytelsen til de teknologiske systemene stadig forbedres. Som teknologistudenter var prosjekt-gruppen nysgjerrige på hvilke teknikker som kan være aktuelle å benytte i morgendagens kommunikasjonssystemer.

Denne hovedprosjektoppgaven har til hensikt å gi prosjektgruppens deltakere den grunnleggende prinsipielle forståelsen for spredt spektrum-teknikk. Oppgaven omhandler også aktuelle aksess metoder og det er gitt et lite innblikk i noen av de systemene som i dag benytter spredt spektrum-teknikk. Det er også en intensjon fra prosjektgruppens side at dette arbeidet skal kunne benyttes som et kompendium i faget radiokommunikasjon på ingeniørhøgskolenivå. Det forutsettes da at kompendiets leser har generelle kunnskaper innenfor elektronikk/telekommunikasjon på dette nivået.

Kompendiet omhandler de grunnleggende teknikker som benyttes i spredt spektrum-systemer som; direkte sekvens, frekvenshopping, tidshopping og hybride systemer. For å øke forståelsen for hvordan spredt spektrum-teknikk implementeres i aktuelle systemer, er aksess metoden Code Division Multiple Access beskrevet. De mer tradisjonelle aksess metodene som Frequency Division- og Time Division Multiple Access er også omtalt i korte trekk, dette som et sammenlikningsgrunnlag. Oppgaven omtaler til slutt dagsaktuelle systemer som UMTS, GPS, Forsvarets nye feltradio, MRR og tråløse datanettverk. Dette for å illustrere at metodene benyttes, og at spredt spektrum-teknikk har gyldighet også i framtidige systemer.

I denne oppgave er det benyttet en kvalitativ metode, basert på studie av litteratur som var tilgjengelig på biblioteker og institusjoner som HiST, SINTEF, NTNU og FFI. Internett er også aktivt benyttet for informasjonssøk.

De resultater og konklusjoner som kan trekker etter endt arbeide, er at de belyste temaer har gitt prosjektgruppen større forståelse for spredt spektrum-teknikk. Samt de fordeler og ulemper disse teknikkene gir. Prosjektgruppen er også av den oppfatning at framtidige ingeniører innen telekommunikasjon bør ha kjennskap til, og forståelse av, denne teknikken. Dette fordi teknikkene etter all sannsynlighet stadig oftere vil bli benyttet i fremtidige kommunikasjonssystemer.

Utført av Yngve André Lorentsen og Geir Kvanli
Oppdragsgiver: Egent forslag til oppgave.
Veileder ved HIST/AFT: Herman Ranes, tlf. 73559606, email: herman@iet.hist.no

 

Oppgave 60 : FOSON

Overføring av audiosignaler mellom forforsterker og effektforsterker foregår i dag ved hjelp av metalliske kabler, noe som gjør at signalet er følsomt for støy over større avstander.

I dette prosjektet har vi forsøkt å løse dette problemet ved å benytte oss av fiberkabel i stedet for metalliske kabler.

Vi bestemte oss tidlig i prosessen for å benytte oss avden optiske utgangen som etter hvert finnes på nye cd-spillere. Vi fikk da den fordelen at signalet er på digital fram til det siste trinnet i systemet.

Den største utfordringen i prosjektet ble å lage et system for kontroll av volumnivået på signalet som går inn på effektforsterkeren. Dette ble gjort ved å legge til informasjon om volumnivået til audiosignalet før det sendes over fiberen. Informasjonen om volumnivået ble representert ved et 24-bits volumord som ble generert av en PIC-prosessor.

VI fikk ikke realisert volumkontroll men tror dette kunne ha blittrealisert med riktig utstyr og bedre tid.

Utført av: Vidar Johansen, Olav Otterstad, Roar Rønning, Geir Trana
Oppdragsgiver: Egen oppgave
Veileder ved HIST/AIN-Elektro: Håkon Grønning , tlf 73559590 . e-mail: hakon.gronning @iet.hist.no

 

Oppgave 61 : Realisering av 5.8GHz forsterker

Hovedprosjektet bestod i å realisere en forsterker for 5.8GHz som benytter en spesiell tilbakekopling for å bedre lineære egenskaper. Designet er hentet fra en hovedoppgave utført ved institutt for teleteknikk, NTNU. Oppdragsgiver var Q-Free ASA i Trondheim.

Ved bruk av hovedoppgaven og "reverse engineering" ble detaljer om designet funnet og en enkel signalmodell er utarbeidet for å forklare prinsippet i tilbakekoplingen.

Systemspesifikasjon og testspesifikasjon ble utarbeidet som egne dokumenter for Q-Free.

En laboratorieoppstilling ble koplet opp for å demonstrere effekten av tilbakekoplingen. Denne viste effekten av tilbakekopling og justering og ga demping av 3. ordens intermodulasjons-produkter med 20dB til nivå -40dBc. Kravet til forsterkeren er -60dBc.

De enkelte modulene av forsterkeren ble målt for å verifisere designet. Impedanstilpasnings-nettverket for FET virket ikke og ble forkastet. Datafiler fra simuleringer av dette var slettet på NTNU. Ny impedanstilpasning ble laget med manuelle metoder og mye måling og justering. Modifisert lineærforsterker ga nok gain men holdt ikke kravene til S11 og S22.

Spekteret til lineærmodulen viste 3. ordens intermodulasjonsprodukter med nivå -45dBc ved to-tone inngangssignal med nivå -10dBm. Dette fenomenet ble undersøkt og jeg fant at designet ikke hadde nok margin mellom utgangsnivå fra lineærmodul til 1dB-kompresjons-punktet til FET. En ny signalmodell viste at dette ikke kunne rettes av tilbakekoplings-prinsippet og forsterkeren har en designfeil som gjør at den ikke vil klare kravene til lineære egenskaper.

Effekttrinnet ga nok gain med over 15dB for det spesifiserte frekvensområdet, men hadde for dårlig impedanstilpasning i inn- og utgang. Dette skyldes lite plass til å realisere den nye strukturen innenfor eksisterende kretskortutlegg sine baner. Målinger på passive moduler viste god overensstemmelse med design og simuleringer. Ytelsen til hele forsterkeren ble ikke målt.

For å benytte tilbakekoplingsprinsippet må forsterkeren designes på nytt med nye aktive komponenter. Laboratorieoppstillingen og målingene har vist at det er mulig å realisere denne typen forsterkere for 5.8GHz.

Utført av: Torfinn Horn
Oppdragsgiver: Q-Free ASA, Trondheim ved Sigmund Ellingsen, tlf. 73826575
Veileder ved HIST/AFT-Elektro: Stein Øvstedal, tlf. 73559615, e-mail: steino@iet.hist.no

 

Oppgave 66: Switch mode power supply basert på AVR Tiny 15

Denne rapporten omhandler utvikling av en switch mode strømforsyning basert på Atmel’s nye mikrokontroller AT tiny 15, som er spesielt designet for å brukes i puls bredde modulerte applikasjoner.

Atmel ønsket således å få laget en switch mode strømforsyning basert på tiny 15, som kunne brukes som et referansedesign mot kunder.

Kravspesifikasjonen var som følger:

Switch mode strømforsyninger finnes i mange forskjellige konfigurasjoner og den første delen av prosjektperioden gikk med til studier av forskjellige typer for å finne den som var mest egnet til å oppfylle kravspesifikasjonen.

Det var flere typer som var aktuelle men valget falt til slutt på en flyback regulator.

En ting som viste seg å by på problemer var å få tak i passende transformator, og mye tid ble brukt for å studere transformatortyper slik at vi kunne vikle trafo selv.

Det som også etter hvert ble et problem var å få utgangsspenningen til å bli stabil på setpunktet ved forskjellige laster og inngangsspenninger.

Vi oppnådde en regulering av utgangsspenningen som fungerte noenlunde bra, dvs den hadde en del støy og oscillasjoner som følge av samspillet mellom hardware og software.

Dette tror vi at kan forbedres atskillig ved tuning av trafo og software.

I og med at vi konsentrerte oss om å få selve reguleringen til å virke fikk vi dårlig med tid til å konstruere og teste kretser for strømforsyning til mikrokontrolleren, men ideer til hvordan dette kan gjøres blir beskrevet i rapporten.

Gruppemedlemmer: Eirik Rasmussen, Frode Sørengen
Oppdragsgiver: Atmel Norway
Veileder : Jon Digernes,  Tlf : 73 55 95 86,  e-post:
jon.digernes@iet.hist.no

 

Oppgave 72: Stasjonær CD/MP3-spiller

I denne selvdefinerte oppgave har vi konstruert en CD spiller med støtte for avspilling av filer av MP3 format fra en vanlig data CD.

Vi har brukt den aller nyeste RISC mikrokontrollerteknologi, både for kontrollerbrikker og dekoderbrikker. Dette er flettet sammen mot avansert CD-ROM og MPEG dekoderteknologi for å skape en rask og brukervennlig enhet.

Utviklingen har vært preget av tildels mye hardwarenær programmering i Assemblerkode og komplisert kretsutvikling.

 

Utført av: Brage Blekken, Tom Roger Larsen, Arild Hegvik og Arve Eliassen.
Oppdragsgiver: Eget prosjekt.
Veileder ved HIST/AIN-Elektro: Valdemar Finanger.

 

Oppgave 75 : Koalition Amp 2000 (Surround-sound-forsterker).

I denne egendefinerte oppgaven har vi konstruert og bygget en surround forsterker. De

Denne forsterkeren baserer seg på syntetisk bearbeidning av et stereosignal til et surround signal (5+1). For å realisere dette benyttes filterteknikk.

Forsterkeren har også implementert en volum kontroll som kan styre volum på hver kanal samt et hovednivå for hele forsterkeren.

Brukeren benytter en fjernkontroll til å styre forsterkeren, dvs at det ikke er noe annet enn tonekontroll justeringer av funksjoner som kan betjenes direkte på forsterkeren.

Hjernen i kontrollenheten er en AT90S8515.

Utført av: Kjetil Holstad og Kjetil Knutsen.
Oppdragsgiver: Eget prosjekt.
Veileder ved HIST/AIN-Elektro: Valdemar Finanger E-mail: valdemar.finanger@iet.hist.no

 

 

Oppgave 77 : RF-komunikasjonsmodul for Atmels mikrokontrollere

Oppgaven gikk ut på å lage en kommunikasjons programvare (protokoll) med tilhørende eksempel design for Atmel. Denne skulle brukes til trådløs kommunikasjon mellom AVR mikrokontrollere. Den ferdig utviklede programvaren kan brukes som en byggestein i framtidige prosjekter som vil fjerne unødvendige kabler til sine applikasjoner.

I programvaren løses det følgende problemer :

På grunn av at de fleste komponentene som brukes er SMD (surface mounted device) er det en utfordring å lage printkortene til eksempel designet. Ettersom det er radio kommunikasjon som blir brukt har printkortet stor betydning for overføringseffekten.

Eksempel designet som ble laget er en trådløs fjernkontroll til pc. Behovet for å kunne styre pc med fjernkontroll blir større og større etter hvert som man får mulighet til å bruke den som lyd og video spiller. Et eksempel på dette er at mp3 spilleren eller DVD’en (Digital Video Disc) blir brukt opp i mot stereo anlegget og TV-en i stua. Eksempel designet har følgende gode egenskaper:

Utført av : Fredrik Strand og Vidar Henriksen
Oppdragsgiver: Atmel Norway, Trondheim, v/Ingar Fredriksen
Veileder ved HIST/AIN-elektro: Jon Digernes

 

Oppgave 81: Digitalt radiosamband

Oppgaven har vi selv funnet på, og går ut på å finne en bra teknisk løsning, for så å bygge og teste ut et digitalt radio samband.

Vi valgte å bruker ISM båndet på 433MHz, fordi det ble for vanskelig å få tak i nok informasjon om 2.4GHz båndet. Vi valgte å bruke Gran-jansen sin RF-chip; GJRF418 som har en maksimal bitrate på 128kbit/s, andre alternativer ble også vurdert.

Vi bestilte 2 stk DSP’er, Philips PCD5032 og DSP1609-AR fra Lucent Tecnologies.

Vi mottok bare PCD5032 fra Hatteland. Som mikrokontroller valgte vi Atmels AT90S8515, som er en 8 bits FLASH kontroller.

Det ble konstruert 2 prototyper til DSP og mikrokontrolleren, og det ble bygd 2 ferdige enheter av den siste prototypen. Vi fikk 2 printkort av Gran-jansen, det ene ble bygd ferdig, men virket ikke. Det meste av programmeringen ble ferdiggjort, bortsett fra Les/Skriv til DSP, som vi ikke fikk helt til å virke. Programmeringen ble hovedsakelig gjort i C, mens noe ble gjort i assembler. Skjemautlegget ble laget i Ultimate.

Utført av Bjørn Anton Lybeck, Halvor Dingsøyr og Odd Harry Kvendbø
Oppdragsgiver: Eget prosjekt.
Veileder ved HIST/IET-elektro: Stein Øvstedal, tlf. 73 55 96 15, email: stein.ovstedal@iet.hist.no


Sist endret 29.05.00 (Knut)