Vapastii ohjelmoitavan automaatioyksikön suunnitteluprosessi
Koskinen, Jari (2014)
Diplomityö
2014
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2014052025925
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2014052025925
Tiivistelmä
Rakennusautomaatiossa tulee esiin sovelluksia, joissa järjestelmän ohjaus-, säätö- tai valvontaratkaisun toteuttaminen ohjelmoitavilla logiikoilla ei ole riittävän edullista. Tällöin vaihtoehtona on oman laitteen suunnittelu.
Työn tavoitteena oli suunnitella ja toteuttaa kustannustehokas CAN-väylään liitettävä vapaasti ohjelmoitava automaatioyksikkö. Suunnittelua ohjasivat asiakkaan laatimat vaatimusmäärittelyt. Niistä laitteen konfigurointimahdollisuudet ja piirilevyn tavoitekoko asettivat suurimmat haasteet laitteen suunnittelulle.
Työn tuloksena toteutettiin asiakkaan tarpeisiin soveltuva automaatioyksikkö. Tavoitteisiin päästiin komponenttivalinnoilla ja hyödyntämällä tehokkaasti mikro-ohjaimen integroituja ominaisuuksia. Näiden avulla pystyttiin karsimaan monia yksiköitä, joita tavanomaisesti toteutetaan erilliskomponenteilla.
Työssä perehdyttiin sulautetun järjestelmän elektroniikan tuotekehitysprosessiin ideasta prototyyppiin. Samalla on kuvailtu valittuja ratkaisuja sekä suunnittelussa tapahtuneita virheitä ja miten ne on ratkaistu. In building automation, there are situations where a system’s control, regulation or supervision implementation using a programmable logic controller is too expensive. In this kind of situation an alternative solution is to engineer a custom device.
The goal of this master’s thesis was to design and implement a cost-effective, freely programmable CAN-bus connected automation system. The design was guided by the customer’s requirements definitions. The biggest design challenges were the extensive configurability of the device and the predefined dimensions of the printed circuit board.
The result of this thesis was that an automation system that fulfilled the needs of the customer was implemented. Goals were met by smart component selection and effective utilization of integrated features of the microcontroller. The flexibility of the design ensures that many units traditionally implemented with discrete components could be easily replaced.
This thesis is focused on electronics and the embedded systems product development process from idea to prototype. The design choices, flaws and how they were corrected are described.
Työn tavoitteena oli suunnitella ja toteuttaa kustannustehokas CAN-väylään liitettävä vapaasti ohjelmoitava automaatioyksikkö. Suunnittelua ohjasivat asiakkaan laatimat vaatimusmäärittelyt. Niistä laitteen konfigurointimahdollisuudet ja piirilevyn tavoitekoko asettivat suurimmat haasteet laitteen suunnittelulle.
Työn tuloksena toteutettiin asiakkaan tarpeisiin soveltuva automaatioyksikkö. Tavoitteisiin päästiin komponenttivalinnoilla ja hyödyntämällä tehokkaasti mikro-ohjaimen integroituja ominaisuuksia. Näiden avulla pystyttiin karsimaan monia yksiköitä, joita tavanomaisesti toteutetaan erilliskomponenteilla.
Työssä perehdyttiin sulautetun järjestelmän elektroniikan tuotekehitysprosessiin ideasta prototyyppiin. Samalla on kuvailtu valittuja ratkaisuja sekä suunnittelussa tapahtuneita virheitä ja miten ne on ratkaistu.
The goal of this master’s thesis was to design and implement a cost-effective, freely programmable CAN-bus connected automation system. The design was guided by the customer’s requirements definitions. The biggest design challenges were the extensive configurability of the device and the predefined dimensions of the printed circuit board.
The result of this thesis was that an automation system that fulfilled the needs of the customer was implemented. Goals were met by smart component selection and effective utilization of integrated features of the microcontroller. The flexibility of the design ensures that many units traditionally implemented with discrete components could be easily replaced.
This thesis is focused on electronics and the embedded systems product development process from idea to prototype. The design choices, flaws and how they were corrected are described.