|
|
Komunikační a řídicí karta k elektronovému mikroskopu
Robotka, Jan ; Petyovský, Petr (oponent) ; Macho, Tomáš (vedoucí práce)
Hlavním cílem této práce bylo navrhnout novou komunikační a řídicí kartu pro elektronový mikroskop, případně pro další zařízení firmy Delong Instruments a.s., která se zabývá jejich vývojem a výrobou. Tato karta by měla nahradit stávající komunikační kartu, jejíž výpočetní výkon již začíná být nedostačující. Současně nahradí i řídicí a měřicí kartu s A/D a D/A převodníky. Bude tedy umožňovat nejen komunikaci s nadřazeným počítačem a ostatní elektronikou, ale i řízení dalších subsystémů elektronového mikroskopu, zjišťování jeho provozních stavů a měření vnitřních fyzikálních veličiny. V úvodu práce byly nejprve stanoveny požadavky karty, na jejichž základě byla navržena základní koncepce včetně jednoduchého blokového schématu. Důležité bylo vybrat vhodný mikrokontrolér, který bude celou kartu řídit a je tedy její nejdůležitější částí. Důraz byl kladen především na dostatečný výpočetní výkon, velkou modularitu z hlediska jeho periferií, vidinu inovace a podpory do budoucna a samozřejmě cenu. Dále bylo požadováno, aby v sobě zahrnoval rozhraní Ethernet, pomocí kterého bude karta komunikovat s nadřazeným počítačem. Vybrán byl mikrokontrolér s jádrem ARM Cortex-M3, jehož vlastnostem je věnována samostatná kapitola. Další část práce se zabývá hlavním komunikačním rozhraním karty, kterým je již zmíněné rozhraní Ethernet. Po obecném popisu je toto rozhraní stručně prostudováno v souvislosti s vybraným mikrokontrolérem a dále je řešena otázka vyšších vrstev komunikace, kterou představují protokoly rodiny TCP/IP. Nedílnou součástí práce byl výběr důležitých komponent, kterými jsou zejména A/D a D/A převodníky. Jejich parametry budou mít velký vliv na konečné vlastnosti karty. V závěrečné, stěžejní fázi bylo navrženo obvodové schéma, které je v práci detailně popsáno a vysvětleno. Toto schéma je hlavním výsledkem celé práce a je hlavním podkladem pro následnou realizaci navržené karty. Navržená karta bude schopná zpracovat a řídit 16 diferenciálních analogových vstupních signálů, 16 diferenciálních analogových výstupních signálů, 8 digitálních vstupů, 8 jednoduchých digitálních výstupů a 4 digitální výstupy spínané přes optické oddělovače. Bude komunikovat s nadřazeným počítačem přes rozhraní Ethernet rychlostí až 100 Mbit/s, s ostatní elektronikou přes sériovou linku UART s využitím optických kabelů a s dalšími zařízeními přes rozhraní RS-485 a RS-232.
|
|
|
Řízení piezomotoru
Robotka, Jan ; Richter, Miloslav (oponent) ; Macho, Tomáš (vedoucí práce)
Práce má za cíl navrhnout a realizovat řídicí systém pro nový typ piezomotoru s akčními prvky MPA za účelem naměření charakteristik tohoto piezomotoru, potřebných pro jeho využití v praxi. V textu jsou nejprve zpracovány teoretické podklady potřebné pro návrh řídicího systému. V nich autor popisuje princip piezoelektrického jevu a zabývá se problematikou piezomotorů, které jsou na tomto principu založeny. Jsou zpracovány především teoretické poznatky týkající se daného piezomotoru. Dále popisuje vlastnosti mikrokontroléru C8051F015 založeném na procesorovém jádru 8051, který tvoří základní kámen celého řídicího systému. Ve větší míře jsou popsány jeho periférie, které jsou v řídicím systému využity. Jednou z hlavních částí textu je návrh obvodu analogové desky vytvářející pilový průběh napětí na piezokrystalech piezomotoru. Postupně jsou pomocí obrázků popsány jeho jednotlivé části. Celý obvod je řízen digitálními a analogovými výstupy z mikrokontroléru. Další část práce je zaměřena na propojení mikrokontroléru s nadřazeným PC, který mu po sériové lince předává pokyny od uživatele. Jsou ukázány možnosti navržené aplikace a popsány důležité programové komponenty, které jsou v této aplikaci použity. Neméně důležitý je samotný program do mikrokontroléru, který zpracovává příchozí zprávy z PC a podle nich ovládá své digitální a analogové výstupy. V následující kapitole je ukázána konstrukce řízeného piezomotoru a realizace prototypu řídicího systému. Závěr práce je věnován měření charakteristik piezomotoru, které zobrazují závislosti délky jednoho kroku piezomotoru na frekvenci, amplitudě napětí a svislém přítlaku. Výsledkem projektu, který je v této práci zpracován, je funkční řídicí systém pro daný piezomotor s možností řízení uživatelem přes aplikaci v PC. Získané charakteristiky piezomotoru budou použity pro jeho uvedení do praxe.
|
|
|
Řízení piezomotoru
Robotka, Jan ; Richter, Miloslav (oponent) ; Macho, Tomáš (vedoucí práce)
Práce má za cíl navrhnout a realizovat řídicí systém pro nový typ piezomotoru s akčními prvky MPA za účelem naměření charakteristik tohoto piezomotoru, potřebných pro jeho využití v praxi. V textu jsou nejprve zpracovány teoretické podklady potřebné pro návrh řídicího systému. V nich autor popisuje princip piezoelektrického jevu a zabývá se problematikou piezomotorů, které jsou na tomto principu založeny. Jsou zpracovány především teoretické poznatky týkající se daného piezomotoru. Dále popisuje vlastnosti mikrokontroléru C8051F015 založeném na procesorovém jádru 8051, který tvoří základní kámen celého řídicího systému. Ve větší míře jsou popsány jeho periférie, které jsou v řídicím systému využity. Jednou z hlavních částí textu je návrh obvodu analogové desky vytvářející pilový průběh napětí na piezokrystalech piezomotoru. Postupně jsou pomocí obrázků popsány jeho jednotlivé části. Celý obvod je řízen digitálními a analogovými výstupy z mikrokontroléru. Další část práce je zaměřena na propojení mikrokontroléru s nadřazeným PC, který mu po sériové lince předává pokyny od uživatele. Jsou ukázány možnosti navržené aplikace a popsány důležité programové komponenty, které jsou v této aplikaci použity. Neméně důležitý je samotný program do mikrokontroléru, který zpracovává příchozí zprávy z PC a podle nich ovládá své digitální a analogové výstupy. V následující kapitole je ukázána konstrukce řízeného piezomotoru a realizace prototypu řídicího systému. Závěr práce je věnován měření charakteristik piezomotoru, které zobrazují závislosti délky jednoho kroku piezomotoru na frekvenci, amplitudě napětí a svislém přítlaku. Výsledkem projektu, který je v této práci zpracován, je funkční řídicí systém pro daný piezomotor s možností řízení uživatelem přes aplikaci v PC. Získané charakteristiky piezomotoru budou použity pro jeho uvedení do praxe.
|
|
|
Komunikační a řídicí karta k elektronovému mikroskopu
Robotka, Jan ; Petyovský, Petr (oponent) ; Macho, Tomáš (vedoucí práce)
Hlavním cílem této práce bylo navrhnout novou komunikační a řídicí kartu pro elektronový mikroskop, případně pro další zařízení firmy Delong Instruments a.s., která se zabývá jejich vývojem a výrobou. Tato karta by měla nahradit stávající komunikační kartu, jejíž výpočetní výkon již začíná být nedostačující. Současně nahradí i řídicí a měřicí kartu s A/D a D/A převodníky. Bude tedy umožňovat nejen komunikaci s nadřazeným počítačem a ostatní elektronikou, ale i řízení dalších subsystémů elektronového mikroskopu, zjišťování jeho provozních stavů a měření vnitřních fyzikálních veličiny. V úvodu práce byly nejprve stanoveny požadavky karty, na jejichž základě byla navržena základní koncepce včetně jednoduchého blokového schématu. Důležité bylo vybrat vhodný mikrokontrolér, který bude celou kartu řídit a je tedy její nejdůležitější částí. Důraz byl kladen především na dostatečný výpočetní výkon, velkou modularitu z hlediska jeho periferií, vidinu inovace a podpory do budoucna a samozřejmě cenu. Dále bylo požadováno, aby v sobě zahrnoval rozhraní Ethernet, pomocí kterého bude karta komunikovat s nadřazeným počítačem. Vybrán byl mikrokontrolér s jádrem ARM Cortex-M3, jehož vlastnostem je věnována samostatná kapitola. Další část práce se zabývá hlavním komunikačním rozhraním karty, kterým je již zmíněné rozhraní Ethernet. Po obecném popisu je toto rozhraní stručně prostudováno v souvislosti s vybraným mikrokontrolérem a dále je řešena otázka vyšších vrstev komunikace, kterou představují protokoly rodiny TCP/IP. Nedílnou součástí práce byl výběr důležitých komponent, kterými jsou zejména A/D a D/A převodníky. Jejich parametry budou mít velký vliv na konečné vlastnosti karty. V závěrečné, stěžejní fázi bylo navrženo obvodové schéma, které je v práci detailně popsáno a vysvětleno. Toto schéma je hlavním výsledkem celé práce a je hlavním podkladem pro následnou realizaci navržené karty. Navržená karta bude schopná zpracovat a řídit 16 diferenciálních analogových vstupních signálů, 16 diferenciálních analogových výstupních signálů, 8 digitálních vstupů, 8 jednoduchých digitálních výstupů a 4 digitální výstupy spínané přes optické oddělovače. Bude komunikovat s nadřazeným počítačem přes rozhraní Ethernet rychlostí až 100 Mbit/s, s ostatní elektronikou přes sériovou linku UART s využitím optických kabelů a s dalšími zařízeními přes rozhraní RS-485 a RS-232.
|
host ::
RSS.