Hordozható, nagy pontosságú hőmérsékletmérő rendszer
Precíz energiaközlés, hőmérséklet-figyelés és alacsony fogyasztású adatgyűjtés
Az EMP Designst egy olyan hordozható mérőeszköz elektronikájának fejlesztésére kérték fel, amely mind az energiaközlés, mind a hőmérsékletmérés rendkívül precíz szabályozását igényelte.
Az alkalmazás egy kis fűtőelemen alapult, amelyet gondosan szabályozott mennyiségű elektromos energiával kellett meghajtani. A felmelegítést követően a rendszernek pontosan figyelnie kellett, hogyan változik a hőmérséklet az idő függvényében.
Az így kapott hőmérséklet-csökkenési adatokat ezután az ügyfél saját fejlesztésű algoritmusai dolgozhatták fel, lehetővé téve számára a vizsgált anyag jellemzőinek értelmezését.
Bár az elv egyszerűnek tűnik, a szükséges pontosság elérése egy kompakt, akkumulátoros eszközben számos jelentős mérnöki kihívást jelentett.
Az energia precíz szabályozása
Az első kihívást a fűtőelem vezérlése jelentette.
Ahelyett, hogy egyszerűen egy rögzített ideig tápfeszültséget kapcsolt volna rá, az eszköznek nagyon pontosan szabályozott energiamennyiséget kellett a fűtőelembe juttatnia.
Az áramerősség, a feszültség vagy az időzítés kis eltérései is befolyásolhatták a kiindulási hőmérsékletet, és ezáltal a későbbi mérést.
Ezért olyan elektronikát fejlesztettünk ki, amely pontosan és megismételhetően képes vezérelni a fűtési ciklust, biztosítva, hogy minden mérés ismert és szabályozott energiabevitellel induljon.
A hőmérséklet-csökkenés mérése
A fűtési ciklus befejeztével a következő lépés a hőmérséklet természetes csökkenésének figyelése volt.
A rendszernek ezt a változást kellő pontossággal és állítható mérési időközönként kellett rögzítenie, részletes hőmérsékletprofilt készítve az idő függvényében.
Ezeket az adatokat ezután az ügyfél saját elemzőszoftvere és saját fejlesztésű algoritmusai számára megfelelő formátumba lehetett alakítani.
Az elektronikának tehát gyakorlatilag két, egymástól meglehetősen eltérő feladatot kellett kiválóan ellátnia:
precízen szabályozott energiaimpulzust kellett leadnia, majd azonnal nagy pontosságú mérőrendszerré kellett válnia.
E követelmények összehangolása egyetlen kompakt kialakításon belül a fejlesztési munka jelentős részét tette ki.
Hosszú távú akkumulátoros működésre tervezve
Az eszköznek emellett hosszú ideig, önállóan, távoli helyszínen is működnie kellett.
Egyes alkalmazásokban a mérések heteken, akár hónapokon át is tarthattak, így az energiafogyasztás a tervezés fontos szempontjává vált.
Nem volt elég csupán az aktív állapotban működő elektronikát optimalizálni. A mérések közötti energiafogyasztást is minimálisra kellett csökkentenünk.
Ezért jelentős fejlesztési munkát fordítottunk a következőkre:
az alvó állapotbeli energiafogyasztás csökkentése
a rendszer különböző üzemmódjainak kezelése
annak optimalizálása, hogy az egyes áramkörök mikor kapnak tápellátást
a mérési pontosság megőrzése az energiafogyasztás csökkentése mellett
az adattárolás és a kommunikáció hatékony kezelése
A cél az volt, hogy az eszköz hosszú időn át számos mérési ciklust végezhessen anélkül, hogy gyakran kellene tölteni vagy cserélni az akkumulátort.
Alacsony energiaigényű vezeték nélküli adatátvitel
A rendszer képes a mérési adatokat belsőleg tárolni, de követelmény volt az összegyűjtött információk számítógépre történő továbbítása is.
Egy akkumulátoros termékben a vezeték nélküli kommunikáció lehet az egyik legnagyobb energiafogyasztó, ezért megvizsgáltuk, hogyan alkalmazhatók újabb Wi-Fi-kommunikációs módszerek úgy, hogy a rádiós rendszernek a lehető legrövidebb ideig kelljen aktívnak maradnia.
A kommunikáció bekapcsolásának gondos időzítésével az adatátvitel megvalósulhatott, miközben az eszköz teljes energiafogyasztása alacsony maradt.
Egy kísérleti igényből hordozható elektronika
Az eredmény egy kompakt elektronikai platform lett, amely egyesíti a következőket:
szigorúan szabályozott energiaközlés
pontos hőmérsékletmérés
állítható mintavételi időközök
hosszú távú adatnaplózás
belső adattárolás
vezeték nélküli adatátvitel számítógépre
alacsony alvóáramú működés
hosszan tartó, akkumulátoros üzemű terepi alkalmazás
A projekt az analóg méréstechnika, a precíziós teljesítményszabályozás, a beágyazott firmware, az energiagazdálkodás, az adatgyűjtés és a vezeték nélküli kommunikáció területén egyaránt fejlesztést igényelt.
Jó példa arra, milyen munkákat vállalunk az EMP Designsnál: egy speciális mérési igényből kiindulva kifejlesztjük azt az elektronikát és azokat a beágyazott rendszereket, amelyek ahhoz szükségesek, hogy gyakorlatias, hordozható eszköz váljon belőle.
Egyedi elektronikai tervezés
Ha az Ön alkalmazása szokatlan érzékelést, precíziós mérést, adatgyűjtést vagy alacsony fogyasztású beágyazott elektronikát igényel, az EMP Designs kifejleszti azt az elektronikát, firmware-t és hardvert, amely ahhoz szükséges, hogy az ötletből működő rendszer legyen.
