Rev 3043 Rev 3044
Line 20... Line 20...
20 \addtolength{\headsep}{30 pt} 20 \addtolength{\headsep}{30 pt}
21 \addtolength{\footskip}{50 pt} 21 \addtolength{\footskip}{50 pt}
22   22  
23 \fancyfoot{} 23 \fancyfoot{}
24 \fancyfoot[L] 24 \fancyfoot[L]
25 {\raisebox{-0.75cm}{\includegraphics[width=1.5cm]{img/datamatrix.png}} \begin{tabular}{cc} 25 {\raisebox{-0.75cm}{\includegraphics[width=1.5cm]{img/datamatrix.png}} \footnotesize { \begin{tabular}{cc}
26 pomiceva & jichapav \\ 26 pomiceva & jichapav \\
27 kakonjak & poskozby\\ 27 kakonjak & poskozby\\
28 hanuson1 & \\ 28 hanuson1 & \\
29 \end{tabular} 29 \end{tabular}}
30 } 30 }
31 \fancyfoot[R] {\thepage} 31 \fancyfoot[R] {\thepage}
32   32  
33   33  
34 \begin{document} 34 \begin{document}
Line 134... Line 134...
134 Výhodným řešením by také mohlo být využití fotovoltaických článků, které by v případě umístění na odsuvné střeše bylo možné využít k detekci zakrytí střechy. 134 Výhodným řešením by také mohlo být využití fotovoltaických článků, které by v případě umístění na odsuvné střeše bylo možné využít k detekci zakrytí střechy.
135   135  
136   136  
137 \subsection{Mechanická konstrukce} 137 \subsection{Mechanická konstrukce}
138   138  
139 Základem vypouštěče je polypropylenová krabice o rozměrech 57x39x42 cm, z obchodního řetězce IKEA. Bočnice a střecha jsou vyřezány z dutinkového polykarbonátu (má dobrý poměr hmotnosti a pevnosti). Výsledné uspořádání je vidět na obrázku \ref{fig:box} a bylo takto navrženo za účelem snadného a spolehlivého otevírání střechy. 139 Základem prototypu vypouštěče je polypropylenová krabice o rozměrech 57x39x42 cm, z obchodního řetězce IKEA. Bočnice a střecha jsou vyřezány z dutinkového polykarbonátu (má dobrý poměr hmotnosti a pevnosti). Výsledné uspořádání je vidět na obrázku \ref{fig:box} a bylo takto navrženo za účelem snadného a spolehlivého otevírání střechy.
-   140  
-   141 Bočnice mají tvar obdélníku, na kterém je posazen přesahující rovnoramenný trojúhelník. Obdélníková část je přichycena ke krabici a na trojúhelníkové části je posazena střecha, která je tvořena ze dvou desek. V produkční verzi by mela být konstrukce řešena polyfúzně svařovanou plastovou bednou z \gls{PE} desek. Krabice musí být dostatečně utěsněna, aby nebyla zajímavá pro hlodavce a další havěť. Rozměry by měly být upraveny tak, aby umožnila vypouštění i současných profesionálních balónových sond.
140   142  
141 Bočnice mají tvar obdélníku, na kterém je posazen přesahující rovnoramenný trojúhelník. Obdélníková část je přichycena ke krabici a na trojúhelníkové části je posazena střecha, která je tvořena ze dvou desek. Tyto střešní desky, které se z důvodu vodotěsnosti navzájem překrývají, jsou uvnitř ve vrcholu střechy spojeny páskou. Při přetavení pásky rezistorem, se spustí vlivem gravitační síly po bočnicích na zem. -  
142   143  
143 \subsubsection{Akční členy} 144 \subsubsection{Akční členy}
144   145  
145 Většina akčních členů je konstruována s důrazem na maximální 146 Většina akčních členů je konstruována s důrazem na maximální
146 spolehlivost. Akční členy proto jsou pružiny s 147 spolehlivost. Akční členy proto jsou pružiny s
147 přepalovacími \gls{PE} pojistkami (silonové vlákno, nebo stuha 148 přepalovacími \gls{PE} pojistkami (silonové vlákno, nebo stuha
148 přepalovaná výkonovým rezistorem) ke spínáni proudu do rezistorů 149 přepalovaná výkonovým rezistorem) ke spínáni proudu do rezistorů
149 je využit modul \href{http://www.mlab.cz/PermaLink/NFET4X01B}{NFET4X01B} 150 je využit modul \href{http://www.mlab.cz/PermaLink/NFET4X01B}{NFET4X01B}
150 Nejdříve byl vyroben prototyp odpalování pružiny pro otevírání víka pozemní vypouštěcí stanice. Na kterém byla demonstrována funkčnost takového řešení. Tento pokus nejlépe ilustruje \href{http://www.mlab.cz/redmine/attachments/download/3/video-2013-03-09-23-43-33.mp4}{video}. 151 Nejdříve byl vyroben prototyp odpalování pružiny pro otevírání víka pozemní vypouštěcí stanice. Na kterém byla demonstrována funkčnost takového řešení. Tento pokus nejlépe ilustruje \href{http://www.mlab.cz/redmine/attachments/download/3/video-2013-03-09-23-43-33.mp4}{dokumentační video}.
151   -  
152 U tohoto prototypu bylo zjištěno, že doba přepalování je poměrně dlouhá, v důsledku nízkého topného výkonu rezistoru (47 $\Omega$ @ 12 V) což nebylo vhodné. Bylo to důsledkem snahy zachovat cermetový rezistor pro opakované použití. V dalším experimentu byl rezistor nahrazen miniaturní verzí -  
153   152  
154 Při jednom z testovacích odpalů bylo zjištěno, že u tohoto řešení pro otevření střechy hrozí sesunutí stuhy či silonu mimo rezistor. Tomuto bylo zabráněno vložením plastového článku navrženého přímo pro tyto účely a vytvořeného pomocí 3D tiskárny. Tento článek usměrňuje stuhu před rezistorem (obrázek \ref{fig:3Dtiskarna}). 153 U tohoto prototypu bylo zjištěno, že doba přepalování je poměrně dlouhá, v důsledku nízkého topného výkonu rezistoru (47 $\Omega$ @ 12 V) což nebylo vhodné. Bylo to důsledkem snahy zachovat cermetový rezistor pro opakované použití. V dalším experimentu byl rezistor nahrazen \href{http://www.tme.eu/cz/details/m0.4w-10r/metalizovane-rezistory-tht-04w/royal-ohm/mff04ff0100a5/#}{miniaturní verzí} s odporem 10 $\Omega$, avšak v tomto případě došlo při napájení 12 V k okamžitému přepálení odporu bez poškození zajišťovacího pásku. Při použití 5V napájení již odpor vydržel a zároveň k přepálení zajišťovacího pásku došlo do 3s.
155   154  
156 \begin{figure}[hbtp] 155 \begin{figure}[hbtp]
157 \centering 156 \centering
158 \includegraphics[width=10cm]{img/odpalovac2.jpg} 157 \includegraphics[width=10cm]{img/odpalovac2.jpg}
159 \caption{Testovací prototyp zajišťovacího mechanismu} 158 \caption{Testovací prototyp zajišťovacího mechanismu}
160 \label{fig:odpalovac} 159 \label{fig:odpalovac}
161 \end{figure} 160 \end{figure}
162   161  
-   162 \subsubsection{Otevírání střechy pozemní stanice}
-   163  
-   164 Během návrhu optimální konstrukce pozemního vypouštěcího boxu bylo uvažováno několik metod otevírání krabice, na konec byla vybrána sedlová střecha složena ze dvou desek, které mohou vlastní vahou sklouznout po bočnicích.
-   165  
-   166 Tyto střešní desky, které se z důvodu vodotěsnosti navzájem překrývají, jsou uvnitř ve vrcholu střechy spojeny páskou. Při přetavení pásky rezistorem, se spustí vlivem gravitační síly po bočnicích na zem.
-   167  
-   168 Při jednom z testovacích odpalů bylo zjištěno, že u tohoto řešení pro otevření střechy hrozí sesunutí pásku či silonu mimo rezistor. Tomuto bylo zabráněno vložením plastového dílu navrženého přímo pro tyto účely a vyrobeného pomocí 3D tiskárny. Tento článek fixuje pásek na rezistoru viz obrázek \ref{fig:3Dtiskarna}.
-   169  
163 \begin{figure}[hbtp] 170 \begin{figure}[hbtp]
164 \centering 171 \centering
165 \includegraphics[width=10cm]{img/vodiciClanek.jpg} 172 \includegraphics[width=10cm]{img/vodiciClanek.jpg}
166 \caption{Vodící článek pro vázací balíkový pásek (stuhu)} 173 \caption{Vodící článek pro vázací balíkový pásek (stuhu)}
167 \label{fig:3Dtiskarna} 174 \label{fig:3Dtiskarna}
168 \end{figure} 175 \end{figure}
169   176  
170 V produkční verzi by mela být konstrukce řešena polyfúzně svařovanou plastovou bednou dostatečně těsnou, aby nebyla zajímavá pro hlodavce a další havěť. 177 Sedlová střecha byla zvolena na základě následujících kritérií:
171 178  
172 Rozměry by měly být upraveny tak, aby umožnila vypouštění i současných profesionálních balónových sond. -  
173   179  
174 Dalším možným řešením otevírání střechy jsou panty. Tyto panty by držely střešní desky v zavřené poloze a po přepálení pásky rezistorem by se tyto desky vyklopily do stran, jak je znázorněno na obrázku \ref{fig:oteviraniStrechy}. Pohyb, který by střešní desky musely vykonat, by byl zajištěn pružinami. Nejvhodnějším řešením je použití zkrutné pružinu u každého pantu. 180 Dalším možným řešením otevírání střechy jsou panty. Tyto panty by držely střešní desky v zavřené poloze a po přepálení pásky rezistorem by se tyto desky vyklopily do stran, jak je znázorněno na obrázku \ref{fig:oteviraniStrechy}. Pohyb, který by střešní desky musely vykonat, by byl zajištěn pružinami. Nejvhodnějším řešením je použití zkrutné pružinu u každého pantu.
175   181  
176 \begin{figure}[hbtp] 182 \begin{figure}[hbtp]
177 \centering 183 \centering
Line 284... Line 290...
284   290  
285 \subsection{Firmware pozemní stanice} 291 \subsection{Firmware pozemní stanice}
286 \label{Box_firmware} 292 \label{Box_firmware}
287   293  
288 \subsubsection{Real-time operační systém} 294 \subsubsection{Real-time operační systém}
289 Pro ovládání celého systému byl zvolen real-time operační systém (RTOS). Ten byl zvolen především pro zjednušení programování vypouštěče, konkrétně nastavování periférií procesoru a řízení vícevláknové aplikace na něm běžící.\\ 295 Pro ovládání celého systému byl zvolen \gls{RTOS}. Ten byl zvolen především pro zjednušení programování vypouštěče, konkrétně nastavování periférií procesoru a řízení vícevláknové aplikace na něm běžící.\\
290 Jako RTOS pro tuto aplikaci tak byl zvolen \href{http://www.chibios.org/dokuwiki/doku.php}{ChibiOS}, který splňuje standardní požadavky na RTOS a navíc s ním byly v týmu zkušenosti při programování jiných aplikací pod procesory ARM a ovládání modulů \href{http://www.mlab.cz/}{stavebnice MLAB}. 296 Jako \gls{RTOS} pro tuto aplikaci tak byl zvolen \href{http://www.chibios.org/dokuwiki/doku.php}{ChibiOS}, který splňuje standardní požadavky na \gls{RTOS} a navíc s ním byly v týmu zkušenosti při programování jiných aplikací pod procesory \gls{ARM} a ovládání modulů \href{http://www.mlab.cz/}{stavebnice MLAB}.
291   297  
292 \subsubsection{Funkce firmwaru} 298 \subsubsection{Funkce firmwaru}
293   299  
294 Aplikaci pro ovládání odpalování je možné rozdělit na čtyři funkční bloky, které jsou realizovány pomocí vláken. Funkční diagram je zobrazen na obrázku \ref{fig:Diag_firmware}. V následujících odstavcích bude podrobněji rozebrána funkce jednotlivých vláken aplikace. 300 Aplikaci pro ovládání odpalování je možné rozdělit na čtyři funkční bloky, které jsou realizovány pomocí vláken. Funkční diagram je zobrazen na obrázku \ref{fig:Diag_firmware}. V následujících odstavcích bude podrobněji rozebrána funkce jednotlivých vláken aplikace.
-   301  
295 \paragraph{Blikání LED} 302 \paragraph{Blikání LED}
296 V tomto vlákně je realizované prosté blikání LED, které slouží pro signalizaci běhu programu. Mezi tím, kdy dioda svítí a nebo je vypnutá, je vlákno uspáno. Tím je vyřešeno jak časování, tak úspora prostředků procesoru. 303 V tomto vlákně je realizované prosté blikání LED, které slouží pro signalizaci běhu programu. Mezi tím, kdy dioda svítí a nebo je vypnutá, je vlákno uspáno. Tím je vyřešeno jak časování, tak úspora prostředků procesoru.
-   304  
297 \paragraph{Vypouštění} 305 \paragraph{Vypouštění}
298 Toto vlákno se stará o kompletní sekvenci pro vypuštění balónu. Po spuštění a inicializaci proměnných spadne program do nekonečné smyčky, ve které je následně uspán a čeká na probuzení. To nastane ve třech případech:\\ 306 Toto vlákno se stará o kompletní sekvenci pro vypuštění balónu. Po spuštění a inicializaci proměnných spadne program do nekonečné smyčky, ve které je následně uspán a čeká na probuzení. To nastane ve třech případech:
-   307  
299 \begin{enumerate} 308 \begin{enumerate}
300 \item Příjem příkazu pro odpal 309 \item Příjem příkazu pro odpal
301 \item Příjem příkazu pro zrušení odpalu 310 \item Příjem příkazu pro zrušení odpalu
302 \item Probuzení od časovače 311 \item Probuzení od časovače
303 \end{enumerate} 312 \end{enumerate}
304   313  
-   314 \subparagraph{Příjem příkazu pro odpal}
305 \subparagraph{Příjem příkazu pro odpal} Po příjmu příkazu, který zahajuje celou sekvenci odpalování se vypíše na terminál zpráva o zahájení vypouštění a sepne se pin, na kterém je připojen aktuátor, který otevírá víko krabice, ve které je balón uložen (v době vykonávání každého kroku je na terminál vypisována informace o tom, kolik procent z daného kroku je již vykonáno). Pomocí koncového spínače je snímána informace o tom, zda se střecha opravdu otevřela, pokud se tak nestalo, je celá sekvence ukončena. Pokud snímač 315 Po příjmu příkazu, který zahajuje celou sekvenci odpalování se vypíše na terminál zpráva o zahájení vypouštění a sepne se pin, na kterém je připojen aktuátor, který otevírá víko krabice, ve které je balón uložen (v době vykonávání každého kroku je na terminál vypisována informace o tom, kolik procent z daného kroku je již vykonáno). Pomocí koncového spínače je snímána informace o tom, zda se střecha opravdu otevřela, pokud se tak nestalo, je celá sekvence ukončena. Pokud snímač
306 indikuje otevření střechy, přistupuje se k dalším kroku.\\ 316 indikuje otevření střechy, přistupuje se k dalším kroku.
307 Tím je otevření ventilu a následné zahájení napouštění balónu. Tento krok není v současné době nijak zpětnovazebně snímán - je dán pouze čas, kdy je ventil otevřen. Do budoucna by bylo vhodné použíti měření průtoku k získání informace, zda je balón opravdu napuštěn daným množstvím plynu.\\ 317 Tím je otevření ventilu a následné zahájení napouštění balónu. Tento krok není v současné době nijak zpětnovazebně snímán - je dán pouze čas, kdy je ventil otevřen. Do budoucna by bylo vhodné použíti měření průtoku k získání informace, zda je balón opravdu napuštěn daným množstvím plynu.\\
308 Třetím krokem celé sekvence je přepálení plastové pojistky, která spouští tavící lis. Po pevně dané časové prodlevě, která by měla být dostačující pro přetavení, je pomocí koncového spínače zjištěno, zda se pojistka přetavila. Pokud ano, pokračuje se posledním krokem, pokud ne, dochází opět k přerušení odpalovací sekvence a návrat do výchozího stavu.\\ 318 Třetím krokem celé sekvence je přepálení plastové pojistky, která spouští tavící lis. Po pevně dané časové prodlevě, která by měla být dostačující pro přetavení, je pomocí koncového spínače zjištěno, zda se pojistka přetavila. Pokud ano, pokračuje se posledním krokem, pokud ne, dochází opět k přerušení odpalovací sekvence a návrat do výchozího stavu.\\
309 Posledním krokem je zatavení naplněného balónu. V tomto kroku je opět nadefinován čas, po který dochází k zatavování balónu pomocí odporového drátu. Po uplynutí nadefinované doby je balón zataven, na terminál je vypsána informace o ukončení vypouštění a všechny výstupy jsou v neaktivním stavu.\\ 319 Posledním krokem je zatavení naplněného balónu. V tomto kroku je opět nadefinován čas, po který dochází k zatavování balónu pomocí odporového drátu. Po uplynutí nadefinované doby je balón zataven, na terminál je vypsána informace o ukončení vypouštění a všechny výstupy jsou v neaktivním stavu.
-   320  
310 Ad. 2. V případě příjmu zprávy, která přikazuje ukončení procesu odpalování, se deaktivují výstupy aktivní během vypouštění a uživatel je informován o úspěšném přerušení celé sekvence.\\ 321 \subparagraph{Příjem příkazu pro zrušení odpalu} V případě příjmu zprávy, která přikazuje ukončení procesu odpalování, se deaktivují výstupy aktivní během vypouštění a uživatel je informován o úspěšném přerušení celé sekvence.
-   322  
311 Ad. 3. Pro přesné časování během celého procesu odpalování je využito funkce časovače. Ten se v každém kroku odpalování sepne na určitou dobu, která je celočíselným násobkem celkové doby, jež se čeká v daném kroku. Tento postup byl zvolen z toho důvodu, aby mohla být průběžně aktualizována zpráva pro uživatele vyjadřující čas, který zbývá do ukončení daného úkolu. 323 \subparagraph{Probuzení od časovače} Pro přesné časování během celého procesu odpalování je využito funkce časovače. Ten se v každém kroku odpalování sepne na určitou dobu, která je celočíselným násobkem celkové doby, jež se čeká v daném kroku. Tento postup byl zvolen z toho důvodu, aby mohla být průběžně aktualizována zpráva pro uživatele vyjadřující čas, který zbývá do ukončení daného úkolu.
312   324  
313 \paragraph{Příjem příkazu od uživatele} 325 \paragraph{Příjem příkazu od uživatele}
314   326  
315 Pro komunikaci s uživatelem je využito sériové linky. Ta se využívá jak pro informování uživatele o aktuálním stavu programu, tak zároveň k příjmu příkazů od uživatele. Celý algoritmus příjmu příkazu spočívá ve vyčítání znaků zadaných uživatelem znak za znakem až do té chvíle, kdy je stisknut ENTER a nebo je překročena maximální délka příkazu. Poté se buď zadaný příkaz dekóduje a následně provede a nebo je vypsána informace, že příkaz nebyl rozeznán. 327 Pro komunikaci s uživatelem je využito sériové linky. Ta se využívá jak pro informování uživatele o aktuálním stavu programu, tak zároveň k příjmu příkazů od uživatele. Celý algoritmus příjmu příkazu spočívá ve vyčítání znaků zadaných uživatelem znak za znakem až do té chvíle, kdy je stisknut ENTER a nebo je překročena maximální délka příkazu. Poté se buď zadaný příkaz dekóduje a následně provede a nebo je vypsána informace, že příkaz nebyl rozeznán.
316   328  
Line 591... Line 603...
591 U tohoto konkrétního projektu byla největším nedostatkem výbava fakultních laboratoří. Balón byl svařován v dílně Fakulty strojní a finální box byl sestavován ve velice dobře vybavené \href{http://macgyver.sh.cvut.cz/}{bastlírně} bloku 9 na Strahově. Poděkování patří především provozovatelům právě této Strahovské dílny, která byla týmu k dispozici bez jakýchkoli komplikací včetně kompletního vybavení. 603 U tohoto konkrétního projektu byla největším nedostatkem výbava fakultních laboratoří. Balón byl svařován v dílně Fakulty strojní a finální box byl sestavován ve velice dobře vybavené \href{http://macgyver.sh.cvut.cz/}{bastlírně} bloku 9 na Strahově. Poděkování patří především provozovatelům právě této Strahovské dílny, která byla týmu k dispozici bez jakýchkoli komplikací včetně kompletního vybavení.
592   604  
593 http://www.chibios.org/dokuwiki/doku.php 605 http://www.chibios.org/dokuwiki/doku.php
594 \bibliographystyle{ieeetr} 606 \bibliographystyle{ieeetr}
595 \bibliography{zprava.cs} 607 \bibliography{zprava.cs}
-   608 \addcontentsline{toc}{section}{Literatura}
596   609  
597 \printglossaries 610 \printglossaries
598 \glsaddall 611 \glsaddall
599 612
600 \end{document} 613 \end{document}