Беспроводная система передачи результатов измерений анемометра

 

Заказчик 

Общество с ограниченной ответственностью "ТестЭйр"

 

Проект 

Проектирование, разработка и изготовление устройств, образующих систему беспроводной передачи показаний анемометра.

 

Цели и задачи 

Анемометр — это измерительный прибор для определения скорости направленных воздушных и газовых потоков. 
  
Цель работы состоит в том, чтобы разработать систему устройств, которая позволяла бы: 

  • в непрерывном режиме передавать показания подключенного к радиопередатчику анемометра на удалённый ПК с последующей математической обработкой показаний;
  • удалённо с помощью запущенного на ПК специального ПО "перепрошивать" анемометр, т.е. изменять параметры и характеристики анемометра, напрямую влияющие на точность и качество формируемых показаний;

 

Решение

Разрабатываемую систему можно представить в следующем виде:

Система состоит из трёх узлов: 

 

  • оформленные конструктивно в виде одного портативного (питаемого от батареи/аккумулятора) устройства  анемометр и приёмопередатчик (в дальнейшем, Передатчик);
  • подключаемый и питаемый от USB2.0 используемого ПК радиоприёмник (в дальнейшем, Приёмник);
  • запускаемое на ПК разработанное приложение;

Радиоканал построен по схеме "точка-точка" и работает на частоте 2.4 ГГц. В роли приёмопередатчика на обеих сторонах радиоканала выступают сборки производства Aurel, позволяющие передавать до 64 кБит/с при вполне разумном энергопотреблении. Данные приёмопередатчики управляются через SPI (Serial Peripheral Interface) и в каждом из случаев подключаются к соответствующим ножкам микроконтроллеров. 

Как уже отмечалось выше, Передатчик представляет собой оформленные в виде одного портативного устройства анемометр и приёмопередатчик. Это означает, что на одной печатной плате разведены как непосредственно сам измерительный прибор анемометр (на базе принципиальных схем, предоставленных непосредственно Заказчиком), так и подключенный к нему приёмопередатчик на базе STM32F1. Поскольку устройство портативное, был реализован ряд мер как аппаратного, так и программного характера, позволяющих существенно снизить энергопотребление Передатчика в целом. 

Приёмник представляет собой устройство, подключаемое к ПК через USB2.0. При подключении к ПК установленная на нём операционная система (Windows или Linux) распознаёт подключенное устройство как виртуальный последовательный порт. Большую часть своего времени Приёмник ожидает получения данных от Передатчика, сразу же передавая их при получении по USB на верхний уровень. 

Приложение для ПК выполняет ряд параллельных задач: 

  • опрос последовательного порта на предмет наличия подключенного Приёмника;
  • математическая обработка поступающих с Приёмника результатов измерений;
  • графическое представление накопленных результатов измерений
  • отображение качества последнего сеанса связи (индикатор RSSI) и уровня заряда батареи Передатчика;

Разработка топологий печатных плат приёмника и передатчика выполнялась с использованием свободного ПО KiCAD.

 

Разработка ПО для микроконтроллеров выполнялась с использованием: 

  • программатор/отладчик ST-LINK;
  • среда разработки - Eclipse;
  • компилятор/ассемблер/компоновщик - от Mentor Graphics/CodeSourcery;
  • система контроля версий - Git;
  • дополнительно используемые библиотеки:
    • STM32F10x Standard peripheral library;
    • STM32F10x USB Full speed device library


Разработка ПО для компьютера под управлением ОС семейства Windows выполнялась с использованием: 

 

Результаты 

Внешний вид запускаемого на ПК приложения:

Несколько фотографий печатной платы USB-приёмника:

© ООО "Контроль-В" 2012 - 2018