Sestava senzorů pro hodnocení parametrů pěší cesty s centrálním uzlem pro sběr senzorických dat s mikrokontrolérem a GNSS modul

Kód výsledku v IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F62690094%3A18450%2F21%3A50018934" target="_blank" >RIV/62690094:18450/21:50018934 - isvavai.cz</a>

Výsledek na webu

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Jazyk výsledku

čeština

Název v původním jazyce

Sestava senzorů pro hodnocení parametrů pěší cesty s centrálním uzlem pro sběr senzorických dat s mikrokontrolérem a GNSS modul

Popis výsledku v původním jazyce

Senzorický systém byl iteračně vyvíjen do současné podoby prototypu. Obsahuje snímač teploty na bázi NTC, snímač osvětlení, víceosé akcelerometry a gyroskopy typu MEMS, senzor barometrického tlaku, snímač teploty a vlhkosti, sensor Fusion, který disponuje dalším 3osým gyroskopem a 3osým akcelerometrem na stejném křemíkovém jádru spolu s integrovaným Digitálním Pohybovým Procesorem (DMP). Součástí je napájecí zdroj typu DCDC BUCK s technologií Sunchronous Rectifier pro omezení převodních ztrát a zvýšení účinnosti a prodloužení chodu na baterie. Samozřejmostí jsou ochrana proti přepólování, zkratu a přepětí. Součástí zdroje je také ochrana proti ESD a BURST výbojům. Detaily jsou na následujících obrázcích. Přídavné zařízení se k centrálnímu uzlu připojuje pomocí komunikačního rozhraní SPI pro oboustranné předávání dat. Přídavné zařízení obsahuje vstupní ochranu na napájecí větvi, zejména proti přílišnému vybití akumulátoru, proti přepólování a proti zkratu, DCDC spínaný zdroj typu BUCK, který z napájecího napětí tvoří napájecí napětí pro mikroprocesor a všechny moduly. Dále zařízení obsahuje také GNSS modul L26-DR, GNSS modul LG69-T, LTE modul EG91. Všechny moduly jsou od výrobce Quectel. Každý modul je připojen k mikroprocesoru pomocí svého komunikačního rozhraní pro nezávislé ovládání každého modulu zvlášť. Dále má každý modul možnost odpojení napájení pomocí řízení tranzistorů z mikroprocesoru. Je tak možné v případě nepoužívání některého z modulů jej odpojit od napájecího napětí a šetřit tím tak baterii. Zařízení také obsahuje převodník UART na USB, pro možnost komunikace s PC, či jiným nadřazeným systémem pomocí USB rozhraní. Tuto komunikaci obsluhuje mikroprocesor. Pro LTE modul obsahuje zařízení také slot pro SIM kartu standartní velikosti a SMA anténní konektor. Pro GNSS moduly BNC konektory pro připojení GNSS antény ke každému GNSS modulu zvlášť. Je možné připojit jak aktivní, tak pasivní antény. Zařízení bylo koncipování jako přídavný prvek pro zlepšení přesnosti polohy místa sběru dat z hlavního senzorického uzlu a přidání možnost tato naměřená data odeslat přes síť LTE a internet do vzdáleného serveru případně jiného nadřazeného systému. Pro větší univerzálnost, je zařízení napájeno pouze napětím jednoho článku Li-Ion baterie – 4,2V. Proto také zařízení obsahuje ochrany a obvody pro optimální provoz baterie vzhledem k její výdrži na jedno nabití.

Název v anglickém jazyce

Set of sensors for evaluation of footpath parameters with a central node for sensor data collection with microcontroller and GNSS module

Popis výsledku anglicky

The sensor system was iteratively developed into the current form of the prototype. Includes NTC-based temperature sensor, illumination sensor, MEMS multi-axis accelerometers and gyroscopes, barometric pressure sensor, temperature and humidity sensor, Fusion sensor, which has another 3-axis gyroscope and 3-axis accelerometer on the same silicon core together with integrated Digital Motion Processor (DMP) . It includes a DCDC BUCK power supply with Sunchronous Rectifier technology to reduce transmission losses and increase efficiency and extend battery life. Reverse polarity, short circuit and overvoltage protection are a matter of course. The source also includes protection against ESD and BURST discharges. Details are in the following pictures. The accessory connects to the central node via the SPI communication interface for two-way data transmission. The accessory contains input protection on the supply branch, especially against excessive battery discharge, against polarity reversal and short circuit, DCDC switched power supply type BUCK, which from the supply voltage forms the supply voltage for the microprocessor and all modules. The device also contains GNSS module L26-DR, GNSS module LG69-T, LTE module EG91. All modules are from Quectel. Each module is connected to the microprocessor via its communication interface for independent control of each module separately. In addition, each module has the ability to disconnect power by controlling the transistors from the microprocessor. It is thus possible to disconnect one of the modules from the supply voltage and thus save the battery. The device also contains a UART to USB converter, for the possibility of communication with a PC or other superior system via the USB interface. This communication is handled by a microprocessor. For the LTE module, the device also contains a slot for a standard-size SIM card and an SMA antenna connector. For GNSS modules BNC connectors for connecting the GNSS antenna to each GNSS module separately. It is possible to connect both active and passive antennas. The device was designed as an additional element to improve the accuracy of the location of the data collection point from the main sensor node and add the ability to send this measured data over the LTE network and the Internet to a remote server or other parent system. For greater versatility, the device is powered by only one cell Li-Ion battery - 4.2V. Therefore, the device also contains protections and circuits for optimal operation of the battery due to its endurance on a single charge.

Druh

G_funk - Funkční vzorek

CEP obor

—

OECD FORD obor

20201 - Electrical and electronic engineering

Projekt

<a href="/cs/project/CK01000190" target="_blank" >CK01000190: Senzorové měření pěších komunikací v městském prostředí pro podporu mobility osob se zdravotními omezeními</a><br>

Návaznosti

P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)

Rok uplatnění

2021

Kód důvěrnosti údajů

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Interní identifikační kód produktu

2021-UHK-FIM-Funkcni-Vzorek-001

Číselná identifikace

2021-001

Technické parametry

Napájení: 4,1 V/2 A; Pracovní napětí: 3,3 V/2 A; Typ zdroje: DCDC BUCK, synchronní usměrňovač; Moduly: LTE – EG91, GNSS L26-DR, GNSS LG69-T; Připojení: SPI, IIC, UART, USB; Mikrokontrolér: ARM 32b, STM32F417VGT6

Ekonomické parametry

Prototyp je v ceně 5 200 Kč, při výrobní sérii 100 ks klesne výrobní cena na hodnotu 3 550 Kč.

Kategorie aplik. výsledku dle nákladů

—

IČO vlastníka výsledku

62690094

Název vlastníka

Univerzita Hradec Králové. Fakulta informatiky a managementu

Stát vlastníka

CZ - Česká republika

Druh možnosti využití

A - K využití výsledku jiným subjektem je vždy nutné nabytí licence

Požadavek na licenční poplatek

Z - Poskytovatel licence na výsledek nepožaduje v některých případech licenční poplatek

Adresa www stránky s výsledkem

—