Designdokument PROSJEKT. Signal Communication Unit OPPDRAGSGIVER. Kongsberg Maritime AS UTFØRT VED. Høgskolen i Buskerud og Vestfold, avd.

Transkript

1 Designdokument PROSJEKT Signal Communication Unit OPPDRAGSGIVER Kongsberg Maritime AS UTFØRT VED Høgskolen i Buskerud og Vestfold, avd. Kongsberg MEDLEMMER Marius Johanssen, Stefan Dasic, Eivind Nielsen, Armaan Kamboj & Dan Filip Solberg DOKUMENTHISTORIKK REVISJON UTGITT BESKRIVELSE Første offisielle utgave

2 2 Designdokument INNHOLDSFORTEGNELSE 1 Dokumenthistorie Innledning Kretsdesign Digitalt inngangssignal med motstand (RIO) Risikoanalyse Hva har vi tenkt? Generelt om kretsen Digitalt inngangssignal med motstand (Stahl) Risikoanalyse Hva har vi tenkt? Generelt om kretsen Digitalt utgangssignal (RIO & Stahl) Risikoanalyse Generelt om kretsen Analogt inngangssignal (RIO & Stahl) To-tråds Tre-tråds Analogt utgangssignal (RIO & Stahl) Risikoanalyse Hva har vi tenkt? Generelt om kretsen Spenning 0-10V Risikoanalyse Hva har vi tenkt? Generelt om kretsen RIO PT100-signal Risikoanalyse Hva har vi tenkt? Generelt om kretsen Digitalt inngangssignal uten motstand (RIO & Stahl) Risikoanalyse... 20

3 3 Designdokument Hva har vi tenkt? Generelt om kretsen Andre kretser Bryterkrets Strømforsyning Kretskort Risikoanalyse Kretsskjema «Footprints» Design Programmering Innledning Oppstartsfasen Valg av kontrollenhet Valg av display Utfordringer Boksdesign Idéskisser Beregninger Utførelse D-modell... 35

4 4 Designdokument 1 DOKUMENTHISTORIE Revisjon Rev. Skrevet av: Sjekket av: Godkjent av: Beskrivelse: Dato Sign. Dato Sign. Dato Sign STD DFS MAR Første utkast Vi forbeholder oss retten til å kunne endre på dokumentet gjennom hele prosjektet. Varsel vil bli gitt bare i tilfelle en slik endring anses å være av betydning for kunden. 2015

5 5 Designdokument 2 INNLEDNING Designdokumentet skal gi et innblikk i gruppen sin tankegang om design og funksjonalitet i forhold til produktet. Dokumentet tar for seg kravene for valg av nødvendig funksjonalitet, oppbygging, testing, programmering og implementasjon. Vi vil fortelle hvordan kretsene har blitt bygget opp og hvordan vi har designet kretskortet. Videre vil ta for oss programmeringen, og til slutt implementasjonen av alt dette til ett system. Risikoanalyser har blitt utført før påbegynnelse av nye kretser og i starten av kritiske aktiviteter i prosjektet, som for eksempel programmering og kretskortdesign. Risikoanalysene er til som et hjelpende verktøy for prosjektgruppen slik at prosjektgruppen tidlig kan avdekke risiko før påbegynnelse av aktiviteten starter. Disse analysene finnes i designdokumentet sammen med aktiviteten analysen gjelder for. Vi håper at dette dokumentet vil gi oppdragsgiveren et nærmere innblikk på produktet, i tillegg til at vi selv regner med å få tilbakemeldinger på hva som eventuelt kan forbedres.

6 6 Designdokument 3 KRETSDESIGN Vi skal i dette kapittelet presentere hvordan vi har valgt å designe alle kretsene, hvordan vi har tenkt, hvilke komponenter vi har brukt og et kretsskjema til hver krets. Vi har tilegnet kretsene i en rekkefølge slik at implementasjonen mellom «hardware» og «software» gir best mulig resultat. For å illustrere hvordan vi har løst dette, vil for enkelthets skyld kapittel 3.1 være modus 1 på enheten. Tilsvarende vil kapittel 3.2 vil være modus 2 osv.

7 7 Designdokument 3.1 DIGITALT INNGANGSSIGNAL MED MOTSTAND (RIO) Risikoanalyse Siden dette er et minstekrav, ett A-krav, når det gjelder funksjonalitet, er det viktig å oppfylle kravet for at produktet skal gjøre det det skal. Kravets viktighet, og det at kravet igjen er forbundet med ytterligere krav, betyr at prosjektgruppen må arbeide med kretsen helt til den er unnagjort. Dette gir en nokså lav sannsynlighetsfaktor. Om prosjektgruppen likevel mislykkes, så er konsekvensene av utfallet enorme. S K R Kvalitetssikring Sørge for at kretsen ikke påvirkes av noe eksternt under drift Hva har vi tenkt? Vi får et 24V-signal fra RIO-kortet. Dette skal i en løkke i vår krets og tilbake til RIO-kortet, og ut ifra hvor høyt signal RIO-kortet får tilbake vil den tolke dette som logisk 1 eller 0. Kretsen er derfor satt sammen av to motstandere og en bryter. En motstand på 2.7kΩ er i parallell med bryteren og en på 820Ω er i serie med bryteren. Tanken er da at når bryteren er lukket vil 2.7kΩ- og 820Ω-motstanden ligge i parallell, og impedansen i kretsen vil da være 629Ω og et mindre spenningsfall (RIO-kortet vil tolke det som logisk 1) enn om bryteren er åpen. Er bryteren åpen vil impedansen ligge på 2.7kΩ og et større spenningsfall (RIO-kortet vil tolke det som logisk 0) Generelt om kretsen Denne kretsen skal bruke en realistisk spenningsverdi, og spenningsfallet over motstandene vil da bestemme om utgangsspenningen skal leses som en logisk 1 eller 0. Altså, når bryteren er lukket, vil vi få et lavere spenningsfall og modulen vil lese dette som en logisk 1. Om bryteren er åpen vil det motsatte skje. Komponenter Motstand, 820Ω Motstand, 2.7kΩ Bryter 7201SYZBES Figur 3-1: Digitalt inngangssignal med motstand (RIO).

8 8 Designdokument 3.2 DIGITALT INNGANGSSIGNAL MED MOTSTAND (STAHL) Risikoanalyse Stahl digitalt inngangssignal er et C krav og er sånn sett ikke det mest essensielle signalet som skal simuleres, men det er et krav vi ønsker å få til. Før vi går i gang med å designe kretsen har vi en god plan på hvordan kretsen kan løses, så sannsynligheten for at vi ikke skal klare kretsen er liten. S K R Kvalitetssikring Om kretsen krever mer tid eller er vanskeligere enn antatt kan den løses med jobbing en helg Hva har vi tenkt? Vi får et høyt signal fra Stahl-kortet, som skal sendes gjennom motstandere i en løkke og tilbake på lav inngang i Stahl-kortet. Stahl-kortet vil lese signalet som 1 eller 0 avhengig av spenningsfallet motstandene i løkken utgjør; en bryter i løkken er derfor nødvendig. Vi har satt opp en 1.2kΩ-motstand i serie med bryteren og en 15kΩ-motstand i parallell med bryteren. På denne måten kan vi regulere spenningsfallet i kretsen. Når bryteren står åpen vil det bli et spenningsfall over 15kΩ-motstand, og Stahl-kortet vil tolke dette signalet som en 0. Når bryteren er lukket vil vi ha en 15kΩ-motstand i parallell med 1.2kΩ-mostand. Vi får da en samlet impedans i kretsen på 1.11kΩ, altså mindre motstand og da også lavere spenningsfall og Stahlkortet vil tolke dette signalet som Generelt om kretsen Kretsen består av to motstandere og en brytere. Kretsen er koblet opp som vist i Figur 3-2. Komponenter Motstand, 1.2kΩ Motstand, 15kΩ Vippebryter (P2021B) Figur 3-2: Digitalt inngangssignal med motstand (Stahl).

9 9 Designdokument 3.3 DIGITALT UTGANGSSIGNAL (RIO & STAHL) Risikoanalyse Siden dette er et minstekrav, ett A-krav, når det gjelder funksjonalitet, er det viktig å oppfylle kravet for at produktet skal gjøre det det skal. Kravets viktighet, og det at kravet igjen er forbundet med ytterligere krav, betyr at prosjektgruppen må arbeide med kretsen helt til den er unnagjort. Dette gir et nokså lav sannsynlighetsfaktor. Om prosjektgruppen likevel mislykkes, så er konsekvensene av utfallet enorme. S K R Kvalitetssikring Sørge for at kretsen ikke påvirkes av noe eksternt under drift. Om nødvendig blir det satt av ekstra ressurser til å gjennomføre denne aktiviteten Generelt om kretsen Denne kretsen skal kunne lese et digitalt signal som er simulert fra IO-kortet, men også ha mulighet for testing av kortslutning og brudd. Vi har koblet opp kretsen for å simulere digitalt utgangssignal på IO-kortet. Hensikten med kretsen er å kunne lage en sløyfe som vil kunne sende et signal inn på kortet i form av en 1 eller 0. 1 tilsvarer 24V, som gjør at reléet vil lukke seg og en LED-lyspære vil starte å lyse. Dette indikerer at kretsen er godkjent. Når man setter signalet i 0, altså 0V, vil LED-lyspæren slukke fordi reléet vil åpne seg. Det er også lagt inn en motstand på 470Ω før LED-lyspæren, for beskyttelse. Komponenter Motstand, 470Ω LED-lyspære Relé G6L-1F Figur 3-3: Digitalt utgangssignal (RIO & Stahl).

10 10 Designdokument 3.4 ANALOGT INNGANGSSIGNAL (RIO & STAHL) Her har vi laget to kretser; en som tar to-, og en som tar andre tre tråder. Vi har også satt opp tre-tråds kretsen slik at den kan fungere med to tråder også. Det vil derfor i utgangspunktet ikke være nødvendig for oss å ta i bruk to-tråds kretsen. Det vil likevel være et alternativ om problemer skulle oppstå med tretråds kretsen Risikoanalyse De analoge signalene er blant de viktigste krav til funksjonalitet fra oppdragsgiver om dette ikke er oppfylt vil ikke produktet gjøre det det skal. Det er derfor viktig å sette seg godt inn i kravet før man setter i gang arbeidet. Kravets viktighet tilsier at prosjektgruppen må arbeide med kretsen i atskillige timer. Mange timer satt av gir også et nokså lav sannsynlighetsfaktor. Om prosjektgruppen likevel mislykkes, så er konsekvensene av utfallet store, men ikke katastrofale, da dette er ett B-krav fra oppdragsgiver. S K R Kvalitetssikring Sørge for at kretsen ikke påvirkes av noe eksternt under drift samt at justeringsmekanisme er optimalt kalibrert To-tråds Hva har vi tenkt? Ut ifra databladet har vi tenkt at inngangsspenningen VIN på pinne 2: IIN i kombinasjon med motstanden RIN styrer utgangsstrømmen IO som vi vil variere mellom 4mA og 20mA. Dette har vi da tenkt å gjøre ved å variere spenningen inn mellom 0 og 5V Generelt om kretsen Denne kretsen består først og fremst av XTR117-komponenten. Denne komponenten skal generere 4-20mA til strømsløyfen som dannes med IO-enheten til KM. IO-enheten til KM sender 24VDC fra sin HSD-terminal (HIGH) på den respektive kanalen til pinne 7 på XTR (V+); dette er forsyningsspenningen til strømsløyfen. Inngangsspenningen, som nevnt i avsnittet over, reguleres ved hjelp av et 2KΩ-potmeter som styrer utgangsstrømmen fra pinne 4 (IO) som går inn på Signal-terminalen (LOW) på IO-enheten til KM som lukker strømsløyfen. Den eksterne transistoren Q1 er lagt til i henhold til databladet for å drive signalet i strømsløyfen.

11 11 Designdokument Komponenter Potmeter, 2kΩ BJT-transistor (BC107) XTR117 (4-20mA-transmitter) Figur 3-4: Analogt inngangssignal (RIO & Stahl), to-tråds Tre-tråds Hva har vi tenkt? I likhet med to-trådskretsen, bruker vi her en komponent fra XTR-serien, i dette tilfellet stod det mellom XTR110 («through hole») og XTR111 (SMD) for å klare å sende 4-20mA-signal i strømsløyfen. Grunnen til at vi har valgt disse komponentene er fordi de er ment til 3 wire transmission og vil ikke bli forstyrret når det blir introdusert et jordpotensial; faktisk er komponenten avhengig av at jord er med for at den skal fungere. Vi har på samme måte som med XTR 117 tenkt at vi skal styre inngangen på komponenten slik at vi kan justere utgangsstrømmen i det respektive måleområdet vi da har tenkt Generelt om kretsen Denne kretsen består i hovedsak av XTR111-komponenten som er 4-20mA-senderen vår. Som nevnt i avsnittet over, styrer vi spenningen på Vin for å regulere utgangen i det området vi vil. Utgangsstrømmen, inngangsspenningen og motstanden Rset henger direkte sammen, og utgangsstrømmen Io = 10 ( Vin ), så vi har valgt å bruke et Vin område mellom 0-5V. Da Rset henter vi 5V fra Arduino og justerer den med et potmeter, R13 i dette tilfellet, hvor 5V på Vin skal tilsvare 20mA ut, og har ut ifra dette beregnet Rset-verdien. En annen fordel med XTRkomponenten er at den tåler en forsyningsspenning opp til 44V som er, med veldig god margin, over den forsyningsspenningen vi henter fra IO-modulene til KM. Videre er det koblet inn to transistorer, en P-kanals MOSFET og en PNP BJT. MOSFET-en er i hovedsak en driver, og som navnet tilsier vil den drive signalet vårt. BJT-en er der for å beskytte ved eventuell overstrøm. Hvis spenningen på «source»-inngangen på MOSFET-en blir for stor vil BJT starte å lede og kortslutte kretsen for å beskytte.

12 12 Designdokument Komponenter Potmeter, 2kΩ BJT-transistor (BC107) XTR117 (4-20mA-transmitter) Figur 3-5: Analogt inngangssignal (RIO & Stahl), tre tråds. Begrunnelsen på hvordan vi landet på den valgte komponenten er vist under: Kriterier Vektlagt (1-10) XTR110 XTR111 XTR105 XTR117 DAC Potmeter Nøyaktighet S Implementasjon S S + - Kostnad 5 S S S S + S Størrelse 5 S S S S + - Forventet levetid 3 S S S S S + Total Total Total sum Total vektlagt Total vektlagt Total vektlagt sum

13 13 Designdokument 3.5 ANALOGT UTGANGSSIGNAL (RIO & STAHL) Risikoanalyse RIO analogt utgangssignal er en viktig del av kravene til oppgaven. Det er viktig at vi klarer å lage en slik kretsløkke. Sannsynligheten for at vi ikke skal klare å lage en tilfredsstillende kretsløkke er veldig liten; kretsen blir påbegynt tidlig i prosjektet og vil bli prioritert om vi begynner å få problemer. S K R Kvalitetssikring Fordele ressurser slik at kretsen blir fullført tidlig i prosjektet Hva har vi tenkt? Strømmen som RIO-kortet leverer ønsker vi å skrive ut på en skjerm. Det første vi måtte tenke på var hvordan vi på en enkel måte kan måle strømmen med vår mikrokontroller, slik at vi kan skrive resultatet på skjermen. Mikrokontrolleren vi bruker har porter laget til AD-konvertering med spenning 0-5V. På samme tid som vi jobbet med analogt utgangssignal jobbet vi også med analogt inngangssignal, og på den kretsen brukte vi en 4-20mA-transmitter. I samme familie som 4-20mA-transmitteren fantes det også 4-20mA-mottakere. Vi prøvde å bruke en slik mottaker i første omgang, noe som ga et greit resultat, men med litt linearitetsfeil. Linearitetsfeil er det mulig å gjøre noe med, men for å gjøre kretsen så enkel som mulig valgte vi å lese strømmen i form av spenningsfall over en motstand. Siden RIO sender ut 4-20mA fant vi ut at en motstand på 240Ω gir et veldig fint spenningsfall; vi får da en spenning fra 1-5V, noe vi kan konvertere i mikrokontrolleren til strøm igjen og skrive resultatene ut på en skjerm. Resultatene ble også lineart Generelt om kretsen Kretsen består av en motstand på 240Ω som er koblet inn i en løkke med RIO-kortet fra høyt signal til jord. Mikrokontrolleren er koblet inn rett før 240Ω-motstanden, slik at den vil måle spenning fra 1-5V. Komponenter Motstand, 240Ω

14 14 Designdokument Begrunnelsen på hvorfor vi har valgt 240Ω er vist i matrisen: Kriterier Vektlagt (1-10) 240Ω Mottaker Nøyaktighet 10 + S Implementasjon til mikrokontroller 7 + s Kostnad Størrelse 4 S S Forventet levetid 6 + S Total Total Total sum 4-1 Total vektlagt Total vektlagt Total vektlagt sum 28-5

15 15 Designdokument 3.6 SPENNING 0-10V Risikoanalyse Denne kretsen er et D-krav fra oppdragsgiveren, hvilket betyr at kretsen ikke kommer til å prioriteres om tiden blir knapp. Det er heller ingen krise om denne sløyfen ikke er med i kretsen. I så tilfelle kan prosjektet likevel fullføres tilfredsstillende, som betyr at konsekvensen får en lav verdi i denne analysen. S K R Kvalitetssikring Vi kan planlegge godt, slik at vi har tid til å jobbe med denne kretsen Hva har vi tenkt? Vår teori går ut på at vi sender digitale signaler serielt til en DA-konverter (DAC). Om dette stemmer i praksis, skal bitsverdiene vi sender kunne bestemme spenningen som går ut fra konverteren. For eksempel tar vår DAC 12 bits. Ut ifra 12 enere som bitsverdi, sendes det ut maksimal spenning, mens 12 nullere gir minimal spenning. Siden bitslengden er 12, vil det gi oss desimalt Med dette tallet kan vi enkelt regne ut bitsverdiene vi trenger å sende ut for å oppnå ønsket spenning. Denne vil gå videre til LOW-kanalen på RCU-en. Skal DAC fungere fra 0-10V må vi ha en referanse spenning in til DAC på minimum 10V, vi vil ligge litt over det og legger oss på 12V. Referanse inngangen på DAC tåler en spenning på 2.7V mindre enn det vi kobler VCC til, da ønsker vi en klaring på rundt 3V, så vi må koble Vcc til 15V. Vcc-inngangen på DAC, kobles til en spenningsdelingskrets som består av en motstand på 820Ω og 1.5KΩ, 24V er koblet på 820Ω (R1) motstanden og 1.5kΩ (R2) er koblet til jord. Gitt av formelen Vout = ( R2 R1+R2 ) Vin vil vi kunne hente ut 15.51V mellom motstandene. På grunn av indre motstand i DAC vil spenningen synke til omtrent 15V. Vi hadde også en «plan B» som gikk ut på å bruke to spenningsregulator (linear omformere) selve regulatorene ville hatt behov for kjøleelement. Da ville vi brukt et potmeter til å regulere spenningen fra 0-10V. Om ingen av de to planene fungerte slik vi har sett det for oss, og for sikkerhetsskyld, har vi kommet opp med en «plan C». Denne vil eventuelt inneholde en spenningsdelingskrets som ble regulert av et potmeter og en kjent motstand, men da måtte vi også tatt hensyn til indre motstand i RIO-kortet. Dette er en mer ustabil løsning som lettere ville blitt påvirket av elementer utenfor kretsen.

16 16 Designdokument «Plan D» var å bruke en spenningsregulator, LM317, og et potmeter til å regulere spenningen, men vi ville da bare hatt mulighet til å regulere mellom 1.2V til 10V. Kriterier Vektlagt (1-10) DA-konverter Potmeter Nøyaktighet 8 S S Behov for kjøleelement 3 S S Implementasjon med "software" 7 + S Digitalt styrt 5 + Kostnad 4 S Størrelse 4 S Forventet levetid 6 S + Total Total Total sum 2-2 Total vektlagt Total vektlagt Total vektlagt sum Generelt om kretsen Vi har med tre innganger fra Arduino til DAC (heretter LTC1257) samt én input fra spenningskilden. Referansespenningen på LTC1257, altså pinne nummer 6 i tegningen er koblet til 12V. Vcc på LTC1257 er koblet til 15V mellom R32 og R33 i spenningsdelingskretsen. LTC1257 vil konvertere bits fra Arduino-en sende ut analoge signaler til LOW-kanalen på RIO-kortet.

17 17 Designdokument Komponenter DA-konverter (LTC1257CN8) DC/DC-omformer (12 VDC) Motstand, 820Ω Motstand, 1.5kΩ Arduino MEGA Figur 3-7: Spenning 0-10V.

18 18 Designdokument 3.7 RIO PT100-SIGNAL Risikoanalyse PT100 er en temperatursensor (RTD) som baserer seg på å endre resistansen ut ifra temperaturen den er utsatt for. Vi skal kunne simulere et slikt signal, noe vi tenker ikke skal være så altfor vanskelig å utføre. Samtidig er dette et D-krav og kommer ikke til å prioriteres om tiden blir knapp. Det er heller ingen krise om denne sløyfen ikke er med i kretsen. S K R Kvalitetssikring Vi kan planlegge godt, slik at vi har tid til å jobbe med denne kretsen Hva har vi tenkt? Ettersom PT100 er en temperatursensor som baserer seg på å endre resistansen, måtte vi ha noe vi lett kunne endre resistansen på manuelt. Måleområdet til PT100 på Kongsberg Maritime sin software er fra 0-320Ω, men siden 320Ω ikke er en standard verdi har valget falt på et 500Ω potmeter, da dette dekker hele måleområdet. Videre har vi tenkt at signalet som går fra høy til lav igjennom potmeteret skal inn på en av de analoge pinnene på Arduino, hvor spenningen inn på denne pinnen tilsvarer en ohmsk verdi, denne ohmske verdien tilsvarer da også en temperatur som vi også vil skrive ut på vår skjerm. Forholdet mellom den ohmske verdien er gitt av funksjonen Y = 0.385X + 100, hvor Y er den ohmske verdien og X er temperatur i grader celsius. Ser ut ifra denne funksjonen at ved 0 grader vil den ohmske verdien være lik 100Ω, derav navnet også PT100. Ser også at for en ideell PT100 uten linearitetsfeil vil resistansen øke med 38.5Ω per 100 grader celsius. Denne funksjonen benyttes i algoritmen i koden for å konvertere fra Ω til grader Generelt om kretsen Kretsen består i hovedsak av et potmeter på 500Ω koblet i en sløyfe fra HIGH- til LOW inngangen på RIO-modulen. Signalet som kobles inn i LOW er også koblet inn i en operasjonsforsterker for å forsterke dette signalet slik at Arduino klarer å lese dette signalet. Operasjonsforsterkeren (µa741) opererer med dual-supply som vil si at den krever en positiv og en negativ spenning for å operere. Dette er ikke noe vi kan gjøre med strømforsyningen til KM, der vi kun kan hente en positiv spenning. Derfor har vi måttet modifisere oppkoblingen av denne. Vi har koblet den positive forsyningsspenningen på 10V til VCC+-pinnen og koblet jord til VCC-. Vi har også introdusert et virtuelt jordpotensial som ligger i midten av 10V og 0V, altså 5V, slik at 0V blir betraktet som en negativ forsyningsspenning.

19 19 Designdokument Komponenter Potmeter, 500Ω Vishay 534 Series µa741 (op-amp) Kondensator (0.1 µf) Figur 3-8: RIO PT100-signal.

20 20 Designdokument 3.8 DIGITALT INNGANGSSIGNAL UTEN MOTSTAND (RIO & STAHL) Risikoanalyse Siden dette er et minstekrav, ett A-krav, når det gjelder funksjonalitet, er det viktig å oppfylle kravet for at produktet skal gjøre det det skal. Kravets viktighet, og det at kravet igjen er forbundet med ytterligere krav, betyr at prosjektgruppen må arbeide med kretsen helt til den er unnagjort. Dette gir et nokså lav sannsynlighetsfaktor. Om prosjektgruppen likevel mislykkes, så er konsekvensene av utfallet katastrofale, og vil påvirke hele prosjektet. S K R Kvalitetssikring Sørge for at kretsen ikke påvirkes av noe eksternt under drift Hva har vi tenkt? Denne kretsen skal sende et digitalt signal inn på den respektive kanalen på IO-enheten, i form av 1 eller 0 hvor 1 tilsvarer 24V og 0 tilsvarer 0V. Dette for å verifisere at IO-enheten mottar det samme signalet som vi sender Generelt om kretsen I denne kretsen representerer spenningskilden IO-enheten; denne er koblet på en bryter. Når kretsen er lukket vil vi sende 24V i sløyfen, men ved åpen krets vil det være 0V i kretsen. Videre er det også koblet på en last, denne lasten er resistiv og vi har valgt å sette den der for å kunne måle spenningen i denne kretsen. Komponenter Bryter 7201SYZBES Figur 3-9: Digitalt inngangssignal uten motstand (RIO & Stahl).

21 21 Designdokument 3.9 ANDRE KRETSER De to neste kretsene inngår ikke i de åtte forskjellige modusene enheten vår vil ha, men er essensielle for at hele systemet skal fungere som det skal Bryterkrets Risikoanalyse Bryterkretsen er essensiell for oppgaven klarer vi ikke dette vil det ha svært stor konsekvens. Uten en bryterkrets som fungerer vil vi ikke ha mulighet til å bytte moduser på boksen, og det vil kun være mulig å bruke én modus, noe som gjør at boksen vår ikke vil fungere slik den må. Selv om dette er en vanskelig del av oppgaven, er sannsynligheten lav for at vi ikke klarer dette. På grunn av kretsens viktighet, må vi sette alt av ressurser til å få det i orden om problemene skulle oppstå. Vi ønsker at bryterkretsen skal kunne fortelle mikrokontrolleren hvilken modus brukeren har valgt, slik at vi til enhver tid skal kunne vise hvilken modus vi er i. Det kan bli en utfordring med tanke på at flere kretsløkker har en 24V spenning og vår mikrokontroller har 5V inngangsspenning. Det er ikke et direkte krav fra kunden, men de har et krav om brukervennlighet, og dette vil øke brukervennligheten. Det er derfor ingen krise om vi ikke klarer dette, vi kan også få det til indikasjon ved hjelp av lamper, men vi føler at dette vil øke brukervennligheten ganske mye og ønsker derfor å få dette til. S K R Kvalitetssikring Får vi problemer må vi sette alt av ressurser til å ferdigstille denne delen av oppgaven, den er essensiell for å få et tilfredsstillende produkt Vurdere flere måter å sette opp bryterkretsen, slik at vi sikrer oss kunnskap til å kunne gjøre en god vurdering og komme frem til en krets som vil gi oss indikasjoner til mikrokontrolleren om valg av modus Hva har vi tenkt? Vi ønsket å lage en logikk som gjorde det mulig for oss å ha to (i noen tilfeller tre) kabler inn og ut av boksen vår, men samtidig ha mulighet til å bytte mellom flere kretser inne i boksen. Inne i boksen skal vi ha åtte forskjellige kretser som skal gjennom de samme kablene inn og ut av boksen.

22 22 Designdokument Her møtte vi på mange utfordringer, og vi har hatt mange idéer som ikke helt har tilfredsstilt våre ønsker for boksen. Vi har vurdert bruken av «Solid state relay», men vi fant fort ut at det innebar en del begrensninger som blant annet at i de fleste tilfeller av disse komponentene er de beregnet som en av/på bryter (én pol, én posisjon), og i noen sjeldne tilfeller fungerer de med en inngang og to forskjellige utganger (én pol, to posisjoner). I tilfellet med én inngang og to utganger var det selvfølgelig mulig å bygge opp en logikk med flere enheter som kunne gjort jobben for oss, men da ville vi trengt minimum åtte og maks 16 «solid state relay», noe som tar opp unødvendig med plass, unødvendig ressursbruk og kan gi kortere levetid ved bruk av flere komponenter enn nødvendig. Vi vurderte også bruken av to roterbare brytere; en som styrte inngangskabel og en til å styre utgangssignaler. Dette ga oss fine kretsløkker med få komponenter som kunne blitt ødelagt. Det vi fant som en stor ulempe med denne måten å legge opp bryterkretsen på var at det ble vanskelig å sende nødvendig informasjon til mikrokontrolleren uten å tukle for mye med løkkene. Vi valgte å gå bort fra denne ideen også, men hadde den i bakhodet om vi ikke skulle klare å lage en krets som kan sende informasjon til mikrokontrolleren. En logikk satt opp av «demultiplexer» (heretter demux) og «multiplexer» (heretter mux) fant vi som en veldig god idé, da vi kan bruke en roterbar bryter koblet til en enkoder som vil gi et tre bits signal som styrer både demux og mux, samt informere mikrokontrolleren om hvilken modus boksen befinner seg i. Problemet med denne kretsen er at demux og mux stort sett er brukt til digitale kretser med 5V-signaler. Etter å ha gransket noen komponenter som kan brukes fant vi til slutt en mux/demux som tåler 30VDC. Problemet med denne muxen var at resistansen internt var i det høyeste laget (omtrent 400Ω), samt at den tålte maks 30mA, noe som vil bli i grenseland for våre kretser. Vi fant aldri en mux/demux som passet til dette formålet; om den tålte høy strøm og hadde liten intern resistans tålte den ikke en spenning på 24V. Vi ville ikke ha noen komponenter som hele tiden måtte arbeidet i grenseland av dens kapasitet, slik at vi ville fått et lite holdbart produkt, så vi gikk nok en gang i tenkeboksen. Etter en del tenking, undersøkelser og forsøk kom vi frem til en plan som vil gi et solid og pålitelig produkt. Logikken er inspirert av både kretsen med to roterbare brytere, samt litt av mux/demux kretsen. Istedenfor å bruke to roterbare brytere fant vi ut at vi kunne finne brytere med flere etasjer. Vi fant da en roterbar bryter med tre etasjer, hvor hver etasje har én pol og 11 posisjoner. Når man vrir på bryteren flytter alle tre etasjene posisjon. Grunnen til at vi har tre etasjer er at vi har en etasje til inngangssignalet, en etasje til utgangssignalet og en etasje vi kobler på et 5V-signal. 5V-signalet blir sendt til en mikrokontroller og ut ifra inngangen 5V-

23 23 Designdokument signalet blir sendt til kan vi vite hvilken modus brukeren har valgt på bryteren, siden alle tre etasjene roterer likt. Vi kan da indikere på en skjerm hvilken modus brukeren har valgt. Begrunnelsen på hvorfor vi har valgt den bestemte bryteren er vist i Pugh-matrisen under: Kriterier Vektlagt (1-10) Roterbar bryter Solid state relé Mux/Demux Funksjonalitet Implementasjon med "software" 7 S + + Kostnad 5 S S + Størrelse 6 - S + Forventet levetid 6 + S - Total Total Total sum Total vektlagt Total vektlagt Total vektlagt sum Generelt om kretsen Kretsen er vist i figuren under; legg merke til den avringede komponentene. Den roterbare bryteren er satt opp slik at første etasje sender signalet videre til riktig krets, mens andre etasje henter utgangen fra valgt krets og sender den til RIO eller Stahl, avhengig av hvem boks som skal testes. Tredje etasje brukes som indikasjon til Arduino-en på hvilken krets som er valgt.

24 24 Designdokument Figur 3-10: Bryterkrets. Komponenter Roterbar bryter (TS3N-RO NKK) Arduino LED-display

25 25 Designdokument Strømforsyning Risikoanalyse Dette er et A-krav fra oppdragsgiver, hvilket betyr at kretsen må prioriteres. Dette er også et selvfølge for å få systemet til å fungere som det skal. Det vil si at kretsen er essensiell for oppgaven, og i takt med dette er konsekvensene enorme. Likevel er denne oppgaven verken stor eller vanskelig, noe som gir lav sannsynlighet for fiasko. S K R Kvalitetssikring Sette inn flere ressurser om problemer begynner å oppstå Hva har vi tenkt? I utgangspunktet ble denne kretsen sett på som enkel. Det som utgjorde forskjellen, var hvilken løsning vi valgte til slutt. Gitt at vi bruker rekkeklemmer til å fordele inngangsspenning til alle kretsene, skal vi måle 24V når strømforsyningen kobles til en 230V 50Hz stikkontakt. Det vi måtte finne en løsning på var å regulere denne spenningen ned til 5V, for at Arduino-en skulle ha noen muligheter for overleve. Vi var ikke i tvil hva vi skulle bruke når vi fant en DC/DComformer, som tåler en inngangsspenning fra 7-28VDC, og sender ut 5VDC Generelt om kretsen 24V fra strømforsyningen vil gå gjennom DC/DC-omformeren som regulerer spenningen ned til 5V. Denne vil gå til Arduino, som vil fordele spenningen videre til de andre kretsene som også trenger 5V. Komponenter DC/DC-omformer (5VDC) Figur 3-11: Strømforsyning.

26 26 Designdokument 4 KRETSKORT 4.1 RISIKOANALYSE Før et kretskort kan sendes til produksjon er det utallige momenter der feil kan oppstå. For å være fullstendig klar over hvor og hvilke feil som kan oppstå, har prosjektgruppen valgt å utføre en risikoanalyse. Ved hjelp av denne kan gruppen forsikre seg om at de fleste feil blir unngått, eventuelt redusert. Da designen av ett kretskort er et oppdrag med mange faremomenter, har vi i dette kapitlet valgt å utføre risikoanalyse for noen av de mest kritiske punktene; de som potensielt vil trenge øyeblikkelig handling. 4.2 KRETSSKJEMA Før man kan starte å produsere et kretskort er man nødt til å lage et kretsskjema. Dette er en tidkrevende prosess og er en veldig kritisk fase i kretskortproduksjonen. Uten et perfekt kretsskjema, vil mest sannsynlig kretsen være defekt. Dette kan skyldes mange forskjellige faktorer. Dette er tross alt menneskelagde kretser, og ikke noe standardkretser som er forhåndslagt av en datamaskin. Bare dette øker prosenten for å gjøre feil. Om bare den minste kabel som man kobler med er feil, kan dette føre til store feil og hele kretsen kan gå tapt. Plutselig er det en komponent som får for mye spenning og dette kan da fører til at det svir seg. Dette er jo selvsagt noe man vil unngå i alle høyeste grad. Det finnes flere forskjellige metoder å gjøre dette på. En viktig faktor som sier seg selv er å være nøye fra starten, opprettholde et system på kretsen og ha god oversikt. Vi har benyttet oss av et program som heter Allegro OrCad. Dette er et ganske så komplisert, men bra program. Grunnen til at vi valgte å bruke Allegro OrCad er at vi har benyttet dette i tidligere sammenhenger, så valget ble ganske enkelt. Så fort man har utført alt arbeidet som kretsskjema skal inneholde vil man kjøre en DRC («Design Rules Check»). Ved å utføre denne testen får man identifisert forskjellige feil. Dette er type feil, som for eksempel at to komponenter har samme navn, verdiløs komponent verdi osv. Dette gjør at systemet har en liten form for kvalitetssikring før man skal gå over på å lage selve kretskortet. Prosessen for å lage et kretsskjema er ikke så lett. Først er man nødt til å lage forskjellige kretser på brødbrett og verifisere at dette funker som planlagt. Deretter må man begynne å tegne i OrCad. Når dette blir tegnet, er det vanvittig viktig å faktisk følge alt av pinnenummer riktig. Om ikke dette opprettholdes kan det føre til fatale feil i arbeidet som utføres senere i prosessen. Men det som fører til mest slit unner denne prosessen er alle endringene man

27 27 Designdokument foretar seg. Kretser kan endres hele veien, da nye og kanskje bedre løsninger blir erstattet med gamle. Dette fører til ekstra mye arbeid. Man kan være heldig og oppleve dette kun i denne fasen, men om man er uheldig har man startet på PCB-en. Dette kommer vi inn på igjen senere. Alle komponentene som skal være med på kretskortet er avhengig av å ha et «footprint». Dette er altså «skoene» til komponentene på selve kretskortet. Dette er noe man indikerer i kretsskjemaet på hvert enkelt komponent. Noen komponenter som er like i form kan bruke samme type «fotavtrykk», men noen komponenter krever spesielle typer. Videre skal vi ta for oss hvordan disse typene «fotavtrykk» lages og blir til. S K R Kvalitetssikring Kontrollere kretsen gjentatte ganger før den sendes videre. Vi skal også frese en betaversjon av kretskortet for test. 4.3 «FOOTPRINTS» Som nevnt tidligere er det forskjellige typer «fotavtrykk» på et kretskort. Et eksempel på standard «fotavtrykk» er motstander. I vårt tilfelle har vi brukt overflate monterte motstander med en pakke som heter «805» Dette er en standard størrelse på motstander. Dette gjør jobben til kretskortdesigneren mye lettere når slike komponenter blir brukt. Da får man oppgitt av leverandør at dette er en 805-pakke og man kan bare legge dette rett inn i selve kretsskjema og det blir ikke noe feil med tanke på at dette er standarder. I andre tilfeller er man avhengig av å lage egne «fotavtrykk». Vi ble nødt til å lage en del «fotavtrykk» for å kunne produserer kortet til våre krav. Denne fasen er veldig kritisk da dette er så små størrelser at det ikke er store feilrommet man har å gå på. Man starter med å bruke et program som heter Allegro Pad Designer. Noen ganger når komponenter er overflatemontert er dette en veldig enkel sak. Som regel vil alle datablad inneholde «anbefalte fotspor». Det gjelder å følge disse og skrive inn de forskjellige verdiene i Pad Designer. Overflatemonterte- krever heller ikke så mye jobb som hullmonterte komponenter. Her må man bruke forskjellige formler og regne ut dette ut i fra databladet. Når dette er utført kan man starte å produsere loddeputene. Måleenheten man bruker i disse tilfellene er mils. Dette fører til mye mer nøyaktighet enn da man bruker millimeter og centimeter. Siste fasen er å sette de forskjellige «fotavtrykkene» på plass i nøyaktig stilling som databladet viser til. Her leser man databladet og finner hva målene skal være fra det ene «fotavtrykket» til det andre. I denne prosessen må man lage noe som heter «symbol» i Allegro PCB Editor. Dette

28 28 Designdokument programmet brukes også til å ferdigstille kretskortdesignet. Men da lager man et nytt «symbol» plasserer ut «fotavtrykkene». Så må man legge til referanse på komponentene og silkscreen så man kan se hvor de forskjellige komponentene skal ligge når de skal loddes på ved senere anledning. Dette er den enkleste fasen i hele prosessen ved produsering av «fotavtrykk». Når dette er gjort har man et ferdig «fotavtrykk» som man kan legge inn i kretsskjemaet. S K R Kvalitetssikring Forstå databladet til det fulle. Være forsiktig med verdiene. 4.4 DESIGN Til slutt har vi kommet til den mest kritiske og avgjørende fasen i hele prosessen. Som nevnt tidligere er det PCB Editor som blir brukt her. Når denne prosessen starter, kan man begynne å estimere hvor stort kretskortet vil bli. Det første stadiet er å plassere ut de forskjellige komponentene på en smartest mulig måte, så dette skal bli lett å rute alle kabler til slutt. Dette er en fryktelig tidskrevende oppgave. Det er om å gjøre å danne seg et bilde av hvordan kortet skal se ut inni hodet, for deretter å plassere ut dette med minst mulig kabelkrysninger. Etter alt er lagt ut på brettet, må man starte å rute dette. Her må man holde seg innenfor visse regler og forhøre seg med leverandør om hva de leverer av størrelser på kabelbaner. Som sagt tidligere, hvis det blir endringer i kretsdesignet kan dette føre til store endringer i PCBdesignet. En liten endring i kretsskjemaet kan føre til at alt må gjøres om i PCB-designet. Dette er noe vi har opplevd opptil flere ganger, nærmere bestemt så har vi endret på PCB-designen og rutet om seks ganger. En grunn til dette er at vi måtte lage et helt eget design for vårt betakort. Dette kortet ble frest på Fagskolen Tinius Olsen i Kongsberg. Vi var avhengig av å bruke større kabelbaner enn vi først hadde planlagt. Som et betakort, vil et frest kort fungere greit for testing, men ikke som et ferdig produkt. Nå gjenstår det å produsere det siste kortet som skal bli laget profesjonelt. Kortet skal da etses slik at alt blir 100% nøyaktig i forhold til våre krav. S K R Kvalitetssikring Bruke god tid. Fordele oppdraget på flere medlemmer.

29 29 Designdokument 5 PROGRAMMERING 5.1 INNLEDNING Om kunden vil redigere programvaren ved senere anledning, enten ved å legge til nye funksjoner eller fjerne feil, har koden nødt til å følge programmeringsskikk. Koden må være: Oversiktlig Kommentert Komprimert Å løse dette fra starten er vanskelig. Det beste er å ha en visjon over hvordan det skal være komponert, og være klar over dette gjennom hele prosessen og utøve nødvendige endringer etterhvert som koden blir dannet. Hovedsakelig er det løst ved å lage åtte hovedfunksjoner hvorav våre «moduser» er implementert samt nødvendige underfunksjoner. Disse underfunksjonene er helt nødvendig med tanke på oversiktlighet for å se hva som skjer og kommenteringer er lettere å føre. De åtte hovedfunksjonene er planlagt å være «interrupt»-styrt med tanke på hovedbryteren (moduser). 5.2 OPPSTARTSFASEN I begynnelsen ble de forskjellige komponentene implementert hver for seg. Først lagde vi et program som skulle indikere moduser og verdier til et midlertidig 16x2 LED-display. Grunnen til at dette ble lagd først var å kunne se om programmet var i riktig modus og gjorde de beregningene den skulle når vi ved senere anledning implementerer løkkene. For at programmet skulle vite hvilken modus den skulle være i ble det opprinnelig tenkt at vi skulle bruke en 8-til-3-enkoder for å redusere antall inngangspinner. Senere ble det oppdaget at vi hadde feil type enkoder. Vi kunne løst dette tungvint ved å invertere alle innganger og utganger, men siden vi hadde tilstrekkelig med pinner uansett (Arduino MEGA), valgte vi bare å ha én pinne for hver modus. Siden løkkene ble koblet opp på brødbrett og satt på hver sin «fellespinne» som styres fra bryteren hvem som skal påføres strøm, var det viktig å starte programmeringsbasisen med å uttrykke de åtte hovedløkkene og feilsøke deretter. Neste steget var å fylle hver løkke med nødvendig data for å få distinkte indikasjoner, brytere

30 30 Designdokument og knapper. På dette tidspunktet har hver løkke en «if-else» for å identifisere hvilken modus bryteren står i og deretter en «while»-løkke for å holde den i samme modus til signalet fra hovedbryteren går «LOW». Dette er for å resette og sette opp nødvendig data for hver enkelt modus én gang i «if-else», og deretter ha en kontinuerlig oppdatering av nødvendig indikering i «while». For eksempel: If (digitalread(mode1)==high) { «fjerne informasjon på display» «sette ny data på display» «oppdatere variable med ny modus» while (digitalread(mode1)==high) { «oppdatere variabel fra sensor input» «registrere knappetrykk» «pause» } } elseif (digitalread(mode2)==high){... while (digitalread(mode2)==high) { } } Disse «if-else»-erklæringene ble senere omgjort til «interrupt»-baserte funksjoner. Siden pausene i «while»-løkkene var veldig små så merket man ikke oppholdet mellom modusen når man vridde på bryteren. Det eneste problemet var når ingen av modusene var «HIGH» mellom to indikasjoner. Da ville den gå til «else» hvor det er bare resetting av alt og skjermen blir blank. Dette ble med «interrupt»-basering løst enkelt ved at den er i samme modus helt til et annet signal blir «HIGH», men det kunne også gjøres om på ved å endre betingelsene for hver «while»-løkke til å kjøre så lenge alle andre signaler er «LOW». 5.3 VALG AV KONTROLLENHET I første presentasjon sa vi at valget ble en MSP-mikrokontroller. Dette var hovedsakelig på grunn av dens analoge behandling. Etter å ha fått med informasjon om denne typen, er det veldig tidskrevende å bruke disse som råformat. Man er nødt til å ha kretser og ekstrautstyr som kommuniserer med den med tanke på dens lille størrelse og kommunikasjonspinner. Vi måtte bruke en kontrollenhet som er basert på en MCU (mikrokontroller), bare at det er

31 31 Designdokument tilrettelagt på en krets vi kan bruke. Derfor falt valget på Arduino, siden det bare er én i gruppen som har softwarebakgrunn og vi får tilgangen til de analoge pinnene. De analoge pinnene på en MCU-basert kontroller er hovedgrunnen for dette valget ovenfor et «gatearray»-basert kontroller som en FPGA. I ettertid viste det seg også at de analoge utgangspinnene er vanskelig å implementere uten å manipulere signalet på grunn av PWM. Derfor fikk vi ikke brukt disse, men de analoge inngangssignalene ble brukt som sensorer. Kriterier Vektlagt (1-10) Arduino FPGA MCU Språk Interface 7 + Signalbehandling 3 S + + Brukervennlighet 10 S S Kostnad 3 S S + Størrelse 8 S Forventet levetid 5 S S S Total Total Total sum Total vektlagt Total vektlagt Total vektlagt sum

32 32 Designdokument 5.4 VALG AV DISPLAY Denne prosessen ble litt spesiell. Vi var litt usikre på hvor stor dimensjon vi trengte og TFTdisplay var noe ingen hadde erfaring med fra før av. Først så vi på et display fra 4D-systems som det kunne monteres et «shield» på Arduino-en og lett implementeres på Arduinon-en, med det var avhengig av et «mounting shield» som fører til større tykkelse på boksen. I tillegg var det lett å få implementert bakgrunnsbilder/knapper/slidere/indikatorer ved hjelp av et dataprogram. Når det gikk mot innkjøp av komponenter viste det seg at KM kunne bare bruke faste leverandører. Om vi ikke brukte det, ville utgiftene måtte gå fra vår egen lomme. Derfor bestilte innkjøpsansvarlig et display til oss som måtte være ca. 3 tommer og måtte ha «touch». Displayet vi fikk var en 3.2 tommer edip TFT fra EA. Denne viste seg å være vanskelig å få lagt til bakgrunnsbilder på, siden det å få tilgang til flashminnet var vanskelig uten ekstrautstyr som kostet vesentlig. Etter kort tid fant vi ut at vi hadde fått feil display uten «touch». KM bestilte derfor et nytt display fra MIDAS som vi selv fant blant deres leverandører. Denne hadde tilstrekkelig med valgmuligheter som er knyttet mot vår bruk. Kriterier Vektlagt (1-10) EA TFT 4D-systems Midas TFT Brukervennlighet 8 + S Interface 7 + S Kostnad 4 S + Størrelse 6 + S + Produkttilgjengelighet Forventet levetid 5 S S S Total Total Total sum Total vektlagt Total vektlagt Total vektlagt sum

33 33 Designdokument 5.5 UTFORDRINGER Det mest tidskrevende på dette tidspunktet var programmeringen med DA-konverteren (DAC) som skulle kunne variere mellom 0-10V utgang. Implementasjonen krevde en «Serial Peripheral Interface» (SPI) som er en type kommunikasjon med tre ledninger mellom komponenter som sender serielle bits med «DIN», og en «Clock» og «Selector» som kontrollerer kommunikasjonen. Problemet oppsto da konverteren ikke «shifta» inn bits som vi ville. Den tar 12 bits og man må sende inn 8 bits av gangen. Dette vil si at vi må sende fire «junkbits» før den virkelige kommandoen «shiftes» på plass; hvor 8 første blir «highbyte» (4 junk og resterende 4 som starter med MSB) og 8 siste er «lowbyte» (hvor den siste er LSB) siden konverteren tar inn MSB først. Disse bitsene vil representere en verdi som «Vout» på konverteren skal gi. Først var det problemer med «Vref», som er en referanse av «Vcc» for hva som skal deles opp av spenning. Denne var for høy noen ganger og CMOS-brikken ble ødelagt. Andre problemet var «highbyte» og «lowbyte» som skulle sendes; disse ble ikke mottatt riktig og dermed ble forskjøvet videre til neste 16 bits-sending. Etter mye jobb ble det funnet ut at programmet sendte i 16MHz og DACen kunne bare registrere oppimot 1.4MHz. Når dette ble endret fungerte DAC-en som den skulle.

34 34 Designdokument 6 BOKSDESIGN Lenge før vi begynte å designe boksen, fant vi en stor inspirasjon i multimeteret. Kravene til boksen var at den skulle vært håndholdt, i tillegg til at den måtte være lett anvendelig under bruk. Krav 8.1 og 8.2 i tabell 3-3 presiserer dette. 6.1 IDÉSKISSER Bildet til høyre viser den første skissen. Den har i etterkant vært gjennom flere revurderinger og endringer. Ettersom designen på kretsene var i stadig forvandling, var vi også nødt til å videreutvikle boksdesignen også. Ett eksempel at to av potmetrene ble fjernet. Skissen illustrerer vår tankeprosess av hvordan grensesnittet bør være. På dette tidspunktet visste vi ikke eksakte dimensjoner på komponentene. Hovedsak så er jo dette fortsatt vårt mål med tanke på utformingen av boksen. Ut ifra våre tester og utviklingen i prosjektet har vi klart å redusere antall potmetre med to stykker og er nå nede i kun et potmeter. Dette skyldes at vi har implementert funksjonene de to potmetrene hadde før til en berøringsskjerm, som gjør det enklere og mer nøyaktig for den som bruker produktet. Jo flere fysiske komponenter vi klarer å fjerne fra boksen, jo mer brukervennlig blir den. Den vil i tillegg få et bedre utseende til slutt. 6.2 BEREGNINGER Figur 6-1: Den første skissen. Per dags dato er ikke de eksakte størrelsene på boksen klargjort. Dette skyldes at vi må få en bekreftelse fra oppdragsgiver om at de er tilfredsstilt på alle felt før vi kan gå videre. Boksen vil bli konstruert ut i fra størrelsen på kretskortet. Disse størrelsene vil komme mer frem i nærmeste fremtid. Hva vi har tenkt den dag i dag, er at vi vil ligger på en bredde på omtrent 8 cm på kretskortet. Da vil vi antakeligvis ligge på rundt 10 cm på selve boksen. Lengden er noe mer uvisst. Det vi har sett litt på hittil er et kretskort på rundt 12 cm, så om det skulle være tilfelle blir boksen noen centimeter lengre enn dette. Det er ikke så enkelt å ta en endelig avgjørelse på det enda. Høyden vi har tenkt oss ut vil ligge et sted rundt 5 cm. Dette skyldes at vi har en bryter på 42 mm som må få plass. En høyde på rundt 5 cm vil være ganske realistisk per dags dato.

35 35 Designdokument 6.3 UTFØRELSE Designet har blitt utført av prosjektgruppen, men for å digitalisere det helt nøyaktig har vi fått hjelp fra en tidligere student ved høgskolen med å lage det med 3D-modellering. Dette skyldes at vi har begrenset kunnskap på dette feltet. Vi har laget en veldig grov skisse til denne personen som han kan jobbe videre på. Det er utrolig viktig at alt er gjort til punkt og prikke, så vi kan ikke prøve å ta en sjanse og risikere store feil. Vi har tenkt å printe skallet til boksen hos Kongsberg Maritime i ABS-plast. Dette er heller ikke et billig materialet, så det er viktig å få gjort dette skikkelig første gangen. Tidsrammen vår gir oss heller ingen mulighet til å kunne lære oss nye programmer nå, så vi tok en avgjørelse i gruppen og satt dette bort. Dette er også til fordel for Kongsberg Maritime da de ønsker et så bra produkt som overhodet mulig D-MODELL Figurene under inneholder bilder fra 3D-modellen så langt. Figurene viser innholdet til boksen; det som gjenstår er den faktiske boksen som skal designes rundt innholdet. 3D-modellen vil oppdateres fortløpende. Figur 6-2: Innhold i boksen sett ovenfra.

36 36 Designdokument Figur 6-3: Innhold i boksen sett fra siden. Figur 6-4: Innhold i boksen sett fra undersiden.