Peter Korun

Senzor prisotnosti vozil za nepregledne cestne

odseke

Diplomsko delo

Maribor, december 2012

I

Diplomsko visokošolskega strokovnega študijskega programa

Senzor prisotnosti vozil za nepregledne cestne odseke

Študent: Peter Korun

Študijski program: VS Elektrotehnika

Smer: Avtomatika robotika

Mentor(ica): Prof. ddr. Denis Đonlagić

Maribor, december 2012

II

ZAHVALA

Zahvaljujem se mentorju ddr. Denisu Đonlagiću za

navdih pri aplikativni uporabi senzorjev ter za

pomoč pri ustvarjanju diplomske naloge.

Hvala ekipi LEOSS za podporo pri udejanjanju

diplomske naloge. Zahvaljujem se tudi dr. Edvardu

Cibuli za pomoč ter podporo v času ustvarjanja

diplomske naloge.

Prav posebna zahvala gre tudi staršema, ki sta

verjela vame in v namen diplomske naloge.

III

Senzor prisotnosti vozil za nepregledne cestne

odseke

Ključne besede: Mikrovalovni senzor, ojačevalnik, napajalni sistem, solarno

napajanje

UDK: 623.4.021(043.2)

Povzetek

V tej diplomski nalogi bo izpostavljen problem varnosti v nepreglednih cestnih odsekih, ter

posledično možna rešitev, kako opozarjati cestne udeležence na nevarnost trka v takšnih

odsekih v prometu. Senzor prisotnosti vozil v nepreglednih cestnih odsekih je naprava, ki v

primeru nevarnosti trka prometnih udeležencev poda opozorilo na utripajoči svetlobni

znak. Naprava za svoje delovanje uporablja mikrovalovne senzorje, led prikazovalnik ter

procesno enoto. Vse skupaj je možno implementirati na že obstoječi prometni znak-

ogledalo, lahko pa postavljena samostojno predstavlja vlogo prometnega znaka. Sama

naprava za svoje delovanje uporablja sončno energijo, kar je še posebej željeno zaradi

nizke cene ter enostavnosti implementacije.

IV

Vehicle movement detector for blind corners

Abstract

In this thesis I will expose problem in unprotected »death corner« traffic crossroads and

for that develop electronic unit, that will warn traffic participants about possible collision

in such danger crossroads. Vehicle movement detector for blind corner is device, which in

case that two traffic participants are simultaneously in danger crossroads with » death

corner « warns them with a led blinking sign -triangle and exclamation. The unit uses for

detecting participants microwave sensors , for warning them led sign and microprocessor

unit. Detector can be mounted on existing traffic sign-mirror or can be mounted

independent, and presenting traffic sign by itself. Vehicle movement sensor for blind

corners is powered with solar energy and for that is cost efficient and easy to mount on

any problematic unsafe crossroads.

V

KAZALO

1 UVOD ....................................................................................................................... 1

2 DETEKCIJA PROMETNIH UDELEŽENCEV ...................................................... 3

2.1 MIKROVALOVNI SENZOR ................................................................................... 3

2.2 RAZVRSTITEV MIKROVALOVANJ PO FREKVENČNEM OBMOČJU .......................... 5

2.3 DOPPLERJEV POJAV ........................................................................................... 6

2.4 OPIS DELOVANJA UPORABLJENEGA MIKROVALOVNEGA SENZORJA .................... 7

3 ANALOGNI ELEKTRONSKI SISTEM ............................................................... 11

3.1 IZHODNI SIGNALI SENZORJA ............................................................................. 11

3.2 ZAHTEVANE KARAKTERISTIKE OJAČEVALNEGA VEZJA .................................... 13

3.3 OJAČANJE TER DOLOČITEV PASOVNE ŠIRINE OJAČEVALNEGA VEZJA ............... 14

3.4 PREVERJANJE OJAČEVALNEGA VEZJA V SIMULACIJSKEM PROGRAMU .............. 16

3.5 PREIZKUS DELOVANJA OJAČEVALNEGA VEZJA................................................. 18

3.6 AC SKLOP NA IZHODU OJAČEVALNEGA VEZJA ................................................. 20

4 PRIMERJALNO VEZJE ........................................................................................ 20

4.1 ZAJEMANJE SIGNALOV S POMOČJO DAQ KARTICE ........................................... 21

5 KRMILNO-PROCESNA ENOTA ......................................................................... 24

5.1 ZAGOTAVLJANJE USTREZNIH NIVOJEV NAPETOSTI ........................................... 25

5.2 NAPAJANJE SENZORJEV TER KRMILJENJE PRIKAZOVALNIKA ............................ 27

5.3 NAČRTOVANJE ALGORITMA ............................................................................. 28

6 SOLARNI NAPAJALNI SISTEM ......................................................................... 32

6.1 MERITEV PORABE CELOTNEGA VEZJA .............................................................. 32

6.2 SOLARNI AKUMULATOR ................................................................................... 34

6.3 IZRAČUN NAZIVNE MOČI AKUMULATORJA ....................................................... 35

6.4 SONČNE CELICE ............................................................................................... 35

6.5 IZRAČUN USTREZNE MOČI SONČNEGA MODULA ............................................... 38

6.6 IZBIRA PRIMERNEGA REGULATORJA ................................................................ 39

VI

7 RAZULTATI .......................................................................................................... 41

8 ZAKLJUČEK ......................................................................................................... 46

9 VIRI IN LITERATURA ......................................................................................... 48

10 PRILOGA A ELEKTRONSKA VEZJA ............................................. 49

11 PRILOGA B PROGRAMSKI ALGORITEM .................................... 55

VII

UPORABLJENE KRATICE IN SIMBOLI:

Uporabljeni simboli:

– frekvenca

o – frekvenca izvora vira

v – hitrost premikajočega objekta

c – hitrost svetlobe

λ – valovna dolžina – mejna frekvenca prve stopnje

C – kapacitivnost

R – upornost

Au – napetostno ojačanje

Au(dB) – napetostno ojačanje v decibelih – izračun porabe vezja – izračun porabe vezja s prikazovalnikom

P – skupen izračun porabljene moči – skupna poraba vezja Izračun energije akumulatorja Izračun moči pri 50 % izkoristku

UPORABLJENE KRATICE

DC – enosmerna napetost

MDU – senzor

FMCW – frekvenčni modulator ponavljajoče valovne dolžine

DOD – ( globina praznitve akumulatorja)

FET – ( tranzistor z učinkom polja )

1

1 UVOD

Diplomska naloga Senzor prisotnosti vozil za nepregledne cestne odseke je nastala zaradi

zavedanja, da se na naših cestah vsak mesec pripeti skoraj 2000 nesreč pa tudi iz lastne

neprijetne izkušnje – nesreče na nepreglednem odseku.

Iz statističnih podatkov je možno razbrati, da se več kot 50% prometnih nesreč pripeti zaradi

neupoštevanja prednosti, neprilagojene hitrosti ter premikov vozil v t.i. mrtvih kotih.

Žal se večina ljudi, ki živijo v okolju z nevarnimi cestnimi odseki in nezavarovanimi

železniškimi prehodi, privadi na nevarnost neurejene cestno prometne infrastrukture, kar

lahko hitro pripelje do prometnih nesreč. Primera na slikah 1.1 in 1.2 prikazujeta število

prometnih nesreč v mesecu novembru 2011 glede na vzrok in vrsto ceste.

Slika 1.1: Število prometnih nesreč glede na vzrok

NEPR

AVILN

OSTI

NA

CESTI

NEPRI

LAGOJ

ENA

HITRO

ST

NEPR

AVILN

OSTI

PEŠCA

OSTAL

O

NEUP

OŠTEVANJE

PRAVI

L O

PRED

NOSTI

NEPR

AVILN

O

PREHI

TEVA

NJE

MRTVI

KOTI

NEPR

AVILN

OSTI

NA

TOVO

RU

NEPR

AVILN

OSTI

NA

VOZIL

U

NEUST

REZNA

VARN

OSTN

A

RAZD

ALJA

Nizi1 4 268 11 326 230 31 542 235 12 2 238

0

100

200

300

400

500

600

Na

slo

v o

si

Število pro et ih esreč glede a vzrok v mesecu Novembru 2011(skupaj 1899)

Nesreče zaradi mrtvih kotov

2

Slika1.2: Število prometnih nesreč glede na vrsto cest

Kot je iz grafa (slika 1.2) razvidno, je največ prometnih nesreč ravno v naseljih, več kot 50%!

Namen naprave je torej opozarjati prometne udeležence na nevarnost v nepreglednih cestnih

odsekih, kjer je velika možnost trka z drugimi prometnimi udeleženci. Dodaten cilj diplomske

naloge je razvoj učinkovite ter cenovno dostopne naprave, katero se enostavno namesti na

obstoječi prometni znak-ogledalo, nezavarovani železniški prehod ali pa opravlja funkcijo kot

samostojni znak, pri tem pa ni potrebno posegati v cestno infrastrukturo, kar občutno zmanjša

stroške implementacije. Prav tako je bil cilj izdelati napravo, katero bodo prometni udeleženci

prepoznali kot učinkovito ter znali razbrati njen pomen delovanja.

Pomen naprave je tako njena prilagodljivost, saj se poleg nepreglednih križišč, opremljenih z

ogledalom, lahko namesti na različne lokacije, kot so garažne hiše, železniški prehodi,

prehodi za pešce, izvozi avtocest itd.

V naslednjih poglavjih bomo predstavili sestavne dele Senzorja za nepregledne cestne odseke

ter opisali, kako je potekal razvoj.

20

107

953

4

234

163

62

78

90

101

87

Število pro et ih esreč (skupaj 1899) glede

na vrsto cest v mesecu Novembru 2011

HITRA CESTA

LOKALNA CESTA

NASELJE ) ULIČNIM SISTEMOM

TURISTIČNA CESTA

NASELJE BRE) ULIČNEGASISTEMA

3

2 DETEKCIJA PROMETNIH UDELEŽENCEV

Da bi naprava učinkovito izpolnjevala svojo nalogo, je bila pri razvoju najpomembnejši cilj

zagotovitev visoke zanesljivosti zaznavanja vozil v prometu. Tako je bila prva naloga pri

razvoju naprave izbrati ustrezne senzorje, ki bodo izpolnjevali določene pogoje, kot so:

- ustrezna stopnja zanesljivosti zaznavanja

- ustrezen domet zaznavanja

- energijsko varčni senzorji

- ustrezen certifikat

- stroškovno ugodni

- ustrezne dimenzije za lažjo implementacijo

Da bi lahko izbrali senzor, ki bo izpolnjeval pogoje, je bilo potrebo poznati senzorje, ki že

obstajajo na tržišču in so tako rekoč že v uporabi za detekcijo različnih objektov. V prometni

infrastrukturi se uporabljajo induktivne zanke za prisotnost vozil v križišču, ultrazvočni

senzorji, ki se uporabljajo za pomoč pri parkiranju vozil(t.i. park senzorji), optični senzorji za

zaznavo osi tovornih ter cestnih vozil itd. Vsi od naštetih senzorjev za to napravo niso bili

primerni, namreč pri optičnih ter indukcijskih zankah je potrebno posegati v cestno

infrastrukturo, ultrazvočni senzorji pa ne ustrezajo pogoju dometa ( pri tovrstnih senzorjih

domet znaša okoli 10 m). Zahtevan domet je namreč najmanj 100 m.

Tako smo z eliminacijo manj primernih senzorjev izbrali mikrovalovne senzorje, ki so v

današnjih časih že uporabljeni v prometni infrastrukturi, njihovo delovanje pa temelji na

principu Dopplerjevega pojava.

2.1 Mikrovalovni senzor

Mikrovalovi senzorji delujejo na principu oddajanja in sprejemanja elektromagnetnih valov .

V samem senzorju je tranzistorski dielektrični resonator, ki oddaja elektromagnetne valove,

sprejemnik pa nato sprejme odbite valove s pomočjo sprejemne antene. Uporabljeni senzor

temelji na principu Dopplerjevega pojava, ter tako lahko zazna premikajoče objekte.

Uporabljeni senzor je bi statični [1], kar pomeni, da uporablja ločeni anteni za oddajanje in

sprejemanje signalov.

4

Slika 2.1: Mikrovalovni senzor

Naprav za detekcijo objektov, ki delujejo na osnovi mikrovalov je v tehniki veliko. Tako

poznamo Pulzne radarje, radarje ki uporabljajo za detekcijo Dopplerjev efekt, FMCW radarje

[2], UWB ( ultra wideband ) sisteme, Pasivne detektorje, Resonator senzorje, Impedančne

merilnike itd.

Dopplerjev effect, katerega izkoriščajo uporabljeni senzorji je prisoten v veliko aplikacijah,

tako lahko s takšnimi senzorji merimo gostoto materialov v gradbeništvu, ugotavljamo

kakovost uporabljenih materialov, lahko merimo zelo visoke hitrosti objektov. Naprave z

Dopplerjevim efektom so po navadi nizko cenovne, hkrati pa je njihova uporaba množična.

Tako bodo v prihodnosti lahko slepim ali slabovidnim pomagale pri zaznavanju okolja, prav

tako se bo njihova uporaba v merilni tehniki še dovršila. Znanstveniki jo že uporabljajo za

detekcijo srčnega utripa, vendar je ta novost še v raziskavah.

V grafu na sliki 2.2. je prikazan razpon različnih valovanj, tako tistih, katere spekter vidimo,

ter tistih, katere s pridom izkoriščamo v različnih področjih v vsakodnevnem življenju.

5

Slika 2.2: Spekter elektromagnetnega valovanja

2.2 Razvrstitev mikrovalovanj po frekvenčnem območju

Mikrovalove delimo po pasovih glede na njihovo frekvenčno območje, v tabeli 1 je prikazana

delitev mikrovalov posamezna frekvenčna območja.

Tabela 1: Pasovi mikrovalovnih frekvenc

Oznaka f pasu Frekvenca

L 1 do 2 GHz

S 2 do 4 GHz

C 4 do 8 GHz

X 8 do 12 GHz

Ku 12 do 18 GHz

K 18 do 26,5 GHz

Ka 26,5 do 40 GHz

Q 30 do 50 GHz

U 40 do 60 GHz

V 50 do 75 GHz

E 60 do 90 GHz

W 75 do 110 GHz

F 90 do 140 GHz

D 110 do 170 GHz

Izbrani senzorji spadajo v X pas mikrovalov, kar pomeni »Extended«(razširjeni) pas. Senzorje

s tem frekvenčnim območjem uporabljajo tudi v radarski tehnologiji, kot tudi za merjenje

6

hitrosti vozil na naših cestah. Ravno zaradi preizkušenega delovanja mikrovalovnih senzorjev

v prometu so ti senzorji primerni za našo aplikacijo.

Karakteristike izbranih senzorjev so naslednje:

- domet detekcije vozil do 100m

- energetska varčnost

- preizkušeno delovanje (certifikat proizvajalca EN 300 400)

- primerna dimenzija senzorja

- cenovna sprejemljivost

2.3 Dopplerjev pojav

Dopplerjev pojav je fizikalni pojav, kjer zaradi gibanja vira, opazovalca ali obeh nastane

navidezna razlika v valovni dolžini zvoka ali svetlobe. Vsakdanji primer tega pojava je razlika

med frekvenco sirene, kadar se vozilo približuje ali oddaljuje. (slika 2.3). Kadar se vozilo s

sireno približuje poslušalcu, ta sliši višjo frekvenco in obratno, kadar se ta oddaljuje. Enak

pojav je prisoten pri mikrovalovnih senzorjih, ki delujejo kot istočasno izvor in sprejemnik

valovanja. Kadar se objekt giblje proti senzorju ali oddaljuje, se tako spreminja valovna

dolžina oz. frekvenca od vozila odbitega valovanja, ki je odvisna od smeri in hitrosti vozila.

Slika 2.3: Sprememba valovne dolžine glede na premik izvora

Frekvenco sprejetega valovanja zapišemo z enačbo:

7

2.1

kjer je frekvenca izvora in hitrost objekta.

2.4 Opis delovanja uporabljenega mikrovalovnega senzorja

Senzorska enota je produkt angleškega proizvajalca Microwave solutions ltd., kateri na trgu

ponuja mikrovalovne senzorje za najrazličnejše aplikacije. Vsi senzorji delujejo na principu

Dopplerjevega pojava ter so reda frekvenc od 9,35 GHz do 24,2 GHz . Prav tako so senzorji

tudi različnih oblik, kar je seveda pomembno pri uporabi za različne aplikacije. Na sliki 2.4 so

prikazani moduli, ki so uporabljeni v tej diplomski nalogi ter mere senzorja na sliki 2.5 .

Slika 2.4: uporabljeni mikrovalovni senzorj MDU4220

Slika 2.5: mere uporabljenega senzorja

8

Tehnične specifikacije uporabljenega senzorja so predstavljene v tabeli 2.

Transmitter Receiver 3Hz to 80Hz bandwidth

Frequency 10.587 GHz Sensitivity (10 dB S/N ratio) -89 dBm

Frequency Setting

Accuracy

3 MHz Noise < μV

Power Output (Min.) 20 dBm EIRP Receiver 3Hz to 80Hz bandwidth

Operating Voltage + V ± . V Sensitivity (10 dB S/N ratio) -89 dBm

Operating Current (CW) 60mA (max) Noise < μV

40mA (typ) Antenna : standard

Harmonic Emissions <-30dBm Gain 14 dBi

Pulse Mode Operation -3 dB Beamwidth

Average Current (5% DC) 2 mA typ. E Plane ° Pulse Width (Min.) μse s H Plane 18°

Duty Cycle (Min) 1%

Senzorji, ki so bili uporabljeni za aplikacijo detekcijo prisotnosti vozil na nepreglednih

cestnih odsekih. delujejo v frekvenčnem območju 10.587 GHz. Senzorji izpolnjujejo

normative elektromagnetnega sevanja, ki so določeni po standardu IEEE C95.1.-1991.

Izsevana moč senzorja je manj kot 15 mW, vendar je ta moč merjena neposredno na samem

senzorju. Pri oddaljenosti npr. 1 m je ta moč le 0,72 µW. Proizvajalec navaja, da je izsevana

moč senzorja tako za faktor 194.000 krat manjša od dovoljenega sevanja.

Senzor je sestavljen iz dielektričnega resonatorja ter stabiliziranega FET oscilatorja, ki

zagotavlja frekvenčno in amplitudno stabilen signal pri nazivni frekvenci 10.587 GHz. Signal

iz oscilatorja je filtriran, da zmanjšuje harmonične signale.

V sliki 2.5 je prikazan shematični diagram mikrovalovnega senzorja.

Slika 2.6: Blokovna shema mikrovalovnega senzorja

9

Filtriran signal oscilatorja se preko dodatnega filtra pelje na oddajno anteno ter na mešalnik,

kjer se primerja z zaznanim odbitim signalom. Na izhodu mešalnika »izhod« je prisoten

frekvenčni signal, ki vsebuje informacijo o hitrosti gibajočega objekta.

Oscilator po proizvajalčevih specifikacijah napajamo z napetostjo med 4.75 V - 5.25 V. V

primeru konstantne priključitve na napetostni izvor je poraba toka okoli 30 mA. Možno je tudi

napajanje v pulznem načinu obratovanja, kjer napajamo oscilator s 5 V pulzi z delovnim

razmerjem »duty cycle« 30%. S tem znižamo porabo senzorja na približno 2 mA. Te metode

se nismo poslužili, saj je bila poraba energije senzorjev pri konstantni priključitvi 5V znotraj

meja, ravno tako pa bi se na ta račun poslabšala kakovost zaznavanja prometnih udeležencev.

Na izhodu senzorja dobimo torej signal, katerega frekvenca signala je proporcionalna hitrosti

premikajočega objekta. Da pa bi lahko razločili približevanje in oddaljevanje objekta, smo

uporabili tip senzorja, ki ima na izhodu dva signala, katera sta fazno zamaknjena za 90°. Tako

v primeru približevanja eden od signalov zaostaja za 90° za drugim ali obratno.

Ker sta izhodna signala senzorja amplitudno zelo šibka (reda nekaj mV), je bilo potrebno

izdelati ojačevalno vezje, ki bo signale na izhodu vezja ojačevalo na ustrezen nivo.

Ojačevalno vezje je opisano v naslednjem poglavju.

Proizvajalec je podal nekaj napotkov za izdelavo primernega ojačevalnika. Ker je senzor

občutljiv na fluorescenčno svetlobo, proizvajalec priporoča izdelavo tako imenovanega

»notch« filtra, kateri je nastavljen tako, da je njegov zaporni pas enak dvakratni frekvenci

napajanja. Torej, v primeru frekvence 50 Hz mora biti zaporni pas pri 100 Hz. Prav tako

navaja opozorilo, da v kolikor napajamo senzor v pulzno širinskem načinu, je pri tem

zmanjšana senzitivnost zaznavanja in sicer toliko, kolikor je delež napajanja »duty cycle« .

Točnih podatkov glede zmanjšanja občutljivosti ne navaja, navaja pa, da se lahko pri takšnem

obratovanju senzorja izboljša z uporabo »sample and hold« vezja. Glede izhoda senzorja je

podal tudi DC vrednosti, ki so znotraj meja 150 mV. V primeru, da je ta napetost izven teh

meja, je senzor v okvari. To je pomemben podatek, saj lahko z meritvijo DC izhoda

preverjamo, ali je senzor v delujočem stanju. Seveda s to metodo ni mogoče 100% zagotoviti

preveritve o delovanju, je pa vsekakor pomemben doprinos.

Seveda je zelo pomemben podatek, ki ga proizvajalec navaja, tudi sevalni vzorec, ki je izražen

s kotom sevanja v stopinjah. Pri omenjenem senzorju je le ta znašal v horizontalni smeri 36°,

10

v vertikalni smeri pa 18°. Ta podatek nam pove, kako glede na zasuk senzorjev želimo pokriti

določeni spekter detekcije. Na sliki 2.7 je prikazan sevalni vzorec za uporabljeni senzor.

Slika 2.7: Sevalni vzorec mikrovalovnega senzorja

Valovna dolžina mikrovalov senzorja pri frekvenci 10,586 GHz znaša ca. 2.8 cm. Ta podatek

potrebujemo za ustrezno izvedbo ohišja senzorja. Ugotovili smo namreč, da je zaradi sevanja

senzorja v vseh smereh potrebno postaviti senzor natanko za valovno dolžino od kovinskega

dela ohišja. Na ta način smo občutljivost senzorja bistveno izboljšali. Prav tako smo morali

naknadno stanjšati debelino sprednje plastične ploskve ohišja, saj je bila pred tem debelina 3

mm, proizvajalec pa je navajal, da je priporočena debelina prednje ploskve največ 2 mm. Ta

trditev se je izkazala za pravilno, saj smo ugotovili, da je senzor pred tanjšanjem prednje

plastike zaznaval tudi do 50% slabše. Uporabili smo absorberje nemškega proizvajalca iz

poliuretanske pene s primesjo ogljika, kateri so znatno izboljšali domet senzorja kot tudi

usmerjenost. Na sliki 2.8 je prikazan uporabljen absorber.

Slika 2.8: Mikrovalovni absorber

11

3 ANALOGNI ELEKTRONSKI SISTEM

Za detekcijo vozil na ustrezni razdalji smo izdelali dvo-kanalno ojačevalno vezje in dodali

ustrezne analogne filtre za izločitev motilnih signalov izven uporabnega frekvenčnega

področja. Blokovna shema elektronskega sistema je predstavljena na sliki 3.1. MDU je

kratica, ki jo navaja proizvajalec za »Motion detector unit«, v slovenskem jeziku pa smo

označili enoto kot senzor.

i

i

Slika 3.1: Shema analognega sistema

3.1 Izhodni signali senzorja

Za pravilno dimenzioniranje ojačevalnega vezja je bilo potrebno izmeriti signale na izhodu

senzorja ter upoštevati podatke proizvajalca. Proizvajalec je glede izhodnih signalov podal

impedanco senzorja, katera je znašala 200 Ω, za dodatne podatke, ki smo jih potrebovali za

sestavo ojačevalnega vezja, pa smo opravili meritve senzorja.

Zaradi zanesljivosti meritev smo izmerili izhode štirim različnim senzorjem brez prisotnosti in

ob prisotnosti merjenega objekta. Iz Tabele 3 ter izmerjenega signala z osciloskopom (slika

3.3) je razvidno, da je senzor na izhodu podal enosmerno komponento napetosti. Ravno tako

so napetosti izhoda senzorja fazno zamaknjene, kar izkoriščamo za razlikovanje med

približevanjem ter oddaljevanjem objekta. Spodaj razvidni podatki meritve enosmerne

komponente napetosti potrjujejo podatek proizvajalca, kateri navaja, da so napetosti

delujočega senzorja znotraj ± 150mV.

Ojačevalnik

Ojačevalnik

Visoko-prepustni

filter

Nizko-prepustni

filter

Uizh Senzor

MDU Uizh

12

Tabela 3: Parametri izhodnih signalov štirih različnih senzorjev

Senzor Uvh (v) I (mA) IF1 (DC)mV Izhod 1 IF2(DC)mV Izhod 2

1 5 31 5 -91

2 5 29 -77 77

3 5 33 -83 14

4 5 30 -74 16

Slika 3.2: Meritev napetosti na izhodu senzorja pri statičnih pogojih

Za ugotovitev amplitude signala ob prisotnosti vozila smo izvedli serijo meritev v realnih

razmerah. Slika 3.3 prikazuje izmerjena signala z osciloskopom ob približevanju osebnega

avtomobila na razdalji približno 80 metrov, ki predstavlja razdaljo znotraj potrebnega

območja detekcije vozil.

Zaradi nizkih amplitud izhodnega signala smo uporabili komercialni napetostni ojačevalnik

(STANFORD RESEARCH ), s katerim smo preverili delovanje senzorjev ter določili

potrebno ojačenje in frekvenčno območje našega ojačevalnega vezja.

13

Slika 3.3: Signala na obeh izhodih senzorja ob približevanju osebnega avtomobila na razdalji

cca. 80 metrov

Senzor na obeh izhodih daje periodični signal, katerega frekvenca je odvisna od hitrosti

objekta. Frekvenca na izhodu senzorja je proporcionalna hitrosti približajočega objekta.

Amplituda signala v tem primeru z uporabljenim ojačevalnikom je v velikostnem razredu

nekaj deset mV, kar predstavlja izhodiščni podatek za določitev potrebnega ojačenja

ojačevalnika.

3.2 Zahtevane karakteristike ojačevalnega vezja

Pri razvoju ojačevalnega vezja smo upoštevali meritve, ki smo jih opravili na senzorju ter na

podlagi tega določili lastnosti, ki jih bo moralo imeti ojačevalno vezje.

Zahteve za ojačevalno vezje so naslednje:

- Ojačanje okoli 100 dB

- Pasovna širina med 10 in 3000 Hz

- Enojno napajanje (single supply)

- Izhod ojačevalnika »rail-to-rail«

- Temperaturno območje delovanja med - 40° do + 50

14

3.3 Ojačanje ter določitev pasovne širine ojačevalnega vezja

Za želeno delovanje ojačevalnega vezja je bilo potrebno opraviti izračun potrebnega ojačanja

ojačevalnika ter opraviti izračun zastavljene pasovne širine. Ker je frekvenca izhodnega

signala senzorja odvisna od hitrosti gibajočega objekta, smo na osnovi pridobljenih meritev

senzorja določili, da je potrebna pasovna širina ojačevalnega vezja med 50 in 3000 Hz. To

smo določili na podlagi proizvajalčevih navedb, da je uporabljen modul na izhodu podal

signal, kateri je frekvenčno spremenljiv glede na hitrost premikajočega objekta in sicer: 1 m/s

je enako 70 Hz. To pomeni, da če želimo zaznavati pešce in vozila s hitrostjo 1 m/s do 40 m/s,

moramo izdelati ojačevalno vezje, ki bo delovalo znotraj teh meja najbolje.

Ojačevalno vezje je tako sestavljeno iz visoko prepustnega filtra, kateri pri vhodu s

kondenzatorjem odstrani enosmerno komponento napetosti. Aktivni filter je pri prvem delu

ojačevalnika dimenzioniran kot visoko prepustni filter, katerega upor R4 ter kondenzator C1

določata spodnjo mejno frekvenco 50 Hz. Tako smo na prvem delu ojačevalnika ustvarili

nizko prepustni filter z mejno frekvenco 50 Hz, kar ustreza hitrosti objekta 3 km/h. Drugi del

je sestavljen iz invertirajočega ojačevalnika, ki je dimenzioniran kot nizko prepustni filter.

Zgornja frekvenca je tako nastavljena na 3000 Hz. Ker uporabljamo unipolarno napajan

operacijski ojačevalnik, je z delilnikom napetosti na prvem ojačevalniku napetostni nivo na

vhodu neinvertirajočega ojačevalnika nastavljen na 0.5 V, na drugem pa je na invertirajočem

ojačevalniku napetostni nivo nastavljen na 2.5 V. Tako smo izkoristili celotno napetostno

območje ojačevalnika. Ojačevalnika vsak zase predstavljata filter 1.reda, skupaj pa

predstavljata filter drugega reda.

Slika 3.4: Ojačevalno vezje

15

Pri izračunu potrebnih parametrov vezja smo upoštevali vrednosti uporov delilnika =30K

ter mejno frekvenco . Nato smo izračunali potrebno velikost kondenzatorja C1 pri

mejni frekvenci (en. 3.6). (3.1)

(3.2)

(3.3)

Na enak način smo izračunali vrednost kondenzatorja C3 , ki je določal ravno tako spodnjo

vrednost frekvence 50 Hz (en. 3.1). Vrednosti uporov smo imeli določene in sicer na

predpostavki, da mora biti skupno ojačanje vezja 100dB. Tako smo za prvo stopnjo vzeli

vrednosti uporov = 390KΩ ter = 1KΩ . Druga stopnja je imela ravno tako ojačanje

določena z uporom =390 KΩ ter = 1KΩ.

Izračunano ojačanje za posamični sklop ojačevalnika ( en. 3.4 ) in (en. 3.5)

(3.4)

(3.5)

Ker imamo dva ojačevalnika vezana zaporedno se ojačanje množi (en.3.6) : (3.6)

16

Ojačanje v decibelih:

(3.7)

Ekvivalenten izračun smo naredili tudi za nizkoprepustni filter. Postavili smo = 3000 Hz.

Ta številka nam pove tudi, kolikšna je lahko zgornja hitrost objekta, da bo ojačevalnik še

deloval znotraj izračunanih parametrov ( en.3.8) in ( en 3.9 ) .

(3.8)

(3.9)

3.4 Preverjanje ojačevalnega vezja v simulacijskem programu

Pred pričetkom izdelave tiskanine ojačevalnega dela smo se odločili za preizkus ustreznosti

predlagane sheme z uporabo simulacijskega paketa MultiSim. Po izračunu potrebnih

elementov za izpolnitev zahtev glede ojačanja in potrebne pasovne širine smo vezje izrisali v

simulacijskem programu. Simulirali smo izhod senzorja ter preverili izhode ojačevalnega

vezja. Zaradi zahtev po enojnem napajanju ojačevalnika smo na prvi stopnji neinvertirajočega

ojačevalnika nastavili napetostni nivo 0.5 V, s kondenzatorjem na vhodu vezja pa ustvaril AC

sklop. Drugi del ojačevalnega vezja je imel nastavljeni napetostni nivo 2.5 V, zaradi česar

smo lahko izkoristili celotni razpon enojno napajanega ojačevalnika 5 V. Na izhodu

simulacijskega vezja smo tako dobili signale, ki so bili podobni pravokotni obliki signala, kar

pa je bilo posledica zasičenja operacijskega ojačevalnika zaradi previsokega ojačenja. V

naslednji sliki je prikazano vezje v simulacijskem programu.

17

Slika 3.5: Ojačevalno vezje v simulacijskem programu

Merjeni signal na izhodu ojačevalnega vezja v simulacijskem programu.

Slika 3.6: Izhodni signal ojačevalnika v simulacijskem programu

MERITEV NA IZHODU OJAČEVALNIKA

18

3.5 Preizkus delovanja ojačevalnega vezja

Po preizkusu ojačevalnega vezja smo izdelali tiskanino ojačevalnega vezja ( slika 3.7) ter

opravili meritve s priključitvijo senzorja. Merilne točke vezja so prikazane na sliki 3.8.

Slika 3.7: Tiskanina ojačevalnika

Slika 3.8: Merilne točke ojačevalnika

Z osciloskopom smo opravil meritve na danih točkah ojačevalnega vezja, pri tem pa podatke

iz osciloskopa prenesli na računalnik. Tako smo opravili meritve pri stacionarnih pogojih

senzorja ter pri gibanju objekta pred senzorjem. V naslednji sliki je prikazana meritev izhoda

Senzor MDU

MERITEV IZHODA

1. STOPNJE

IZHOD 2. STOPNJE OP.OJ.

19

prve stopnje (slika 3.9 a), kadar se pred senzorjem pojavi premik in za tem še meritev druge

stopnje (slika 3.9 b)

a.)

b.)

Slika 3.9 a.) signal na izhodu prve in b.) druge stopnje ojačevalnega vezja

Ojačevalnik smo nato testirali s pomočjo funkcijskega generatorja, ter delilnika napetosti s

katerim smo simulirali senzor. Izmerili smo signal senzorja na razdalji 2m , kateri je znašal

nekaj mV, nato pa smo vrednost z delilnikom napetosti delili tako, da smo dobili vrednost

reda nekaj µV. Tako smo dobili približno vrednost, katero bi senzor podal na razdal ca. 80m.

Izmerjena pasovna širina slika 3.10 se približno ujema z izračunano, saj vidimo, da je

ojačevalnik deloval z največjo močjo v pasovnem pragu med ca. 50 in 3000 Hz, kar je

ekvivalentno med 3 km/h in 150km/h.

Slika 3.10: Prikazuje izmerjeno frekvenčno karakteristiko

0

1

2

3

4

5

0 300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 3000 3300

U [

V]

f [Hz]

FREKVENČNA KARAKTERISTIKA

20

3.6 AC sklop na izhodu ojačevalnega vezja

Zaradi potrebe po enostavnejši obdelavi signalov v procesnem delu je bilo potrebno analogni

izhodni signal ojačevalnega vezja pretvoriti v signal pravokotne oblike. V ta namen smo

uporabili primerjalno vezje, kot kaže slika 3.11. Zaradi napetostnega nivoja 2. stopnje

ojačevalnika, ki je znašal 2.5 V, smo pred primerjalnim vezjem uporabili AC sklop.

3.11: Vezje AC sklopa

4 PRIMERJALNO VEZJE

Primerjalno vezje smo uporabili v izvedbi Schmittovega prožilnika, kar omogoča nastavitev

histereze. Ker so primerjalna vezja zelo šumna, smo izbral takšen model primerjalnega vezja,

kateri ne omogoča hitre preklope in je posledično tudi manj šumen. Kot je že omenjeno, je

zgornja meja frekvenčnega področja delovanja 3 kHz, kar predstavlja razmeroma nizko

frekvenco.

Izhod primerjalnega vezja je bil opremljen s »pull up« uporom, kateri je postavil izhodno

napetost na logično 1 (5V).

Signal iz

ojačevalnega

vezja

Signal na izhodu AC sklopa

21

Slika 4.1: Primerjalno vezje (Schmittov prožilnik)

Obliko izmerjenih signalov na vhodu in izhodu primerjalnega vezja kaže slika 4.2.

a.)

b.)

Slika 4.2 a.) Signal na vhodu ter b.) signal na izhodu primerjalnega vezja

4.1 Zajemanje signalov s pomočjo DAQ kartice

Za lažje načrtovanje programskega dela smo po končanem testiranju ojačevalnega dela s

pomočjo DAQ kartice ter programa LabView posneli signale na izhodu ojačevalnega vezja,

ter tako preverili zgornjo mejo detekcije vozila ter vpliv postavitve senzorja pod različnimi

koti glede na merjen objekt.

VHODNI SIGNAL

IZHODNI SIGNAL

22

Protokol testiranja je bil izmeriti signale, kadar se pred senzorjem ne giba objekt, kadar se

mimo senzorja giba objekt, ter kadar se giba objekt proti ter stran od senzorja.

Meritve smo izvajali s postavitvijo senzorja pravokotno na površino mize na višini 1.5 m.

Na sliki 4.3 je prikazan signal, kadar se pred senzorjem giba objekt, vendar prečno mimo

senzorja (pod kotom pribl. 60°).

Slika 4.3:Gibanje objekta mimo senzorja pod kotom ca. 60°

Iz posnetega signala ugotovimo, da se pri prehodu mimo senzorja pojavlja določen šumni del

na izhodu primerjalnega vezja. Ta podatek je predstavljal pomembno informacijo pri zasnovi

algoritma za procesiranje signalov, kjer je bilo potrebno zagotoviti razločevanje med

signalom zaradi gibanja vozila ter motilnih vplivov (vozila in pešci v okolici).

Signal na sliki 5.2 prikazuje enakomerno gibanje objekta proti senzorju iz razdalje 50 m.

-1

0

1

2

3

4

5

6

800 850 900 950 1000 1050

IF1

IF2

23

Slika 4.4: Gibanje objekta proti senzorju na razdalji 50 m.

Iz slike 4.4. je možno razbrati, da je signal ves čas amplitudno stabilen in brez šuma. Prav

tako se tudi vidi, da IZHOD1 prehiteva IZHOD2 za 90°, kar procesni enoti služi za določanje

smeri premikajočega objekta.

Slika 4.5. prikazuje premikanje objekta stran od senzorja do razdalje 50 m.

Slika 4.5: Gibanje objekta stran od senzorja

Iz grafa je razvidno, da IZHOD 2 sedaj prehiteva IZHOD 1 za 90°.

-1

0

1

2

3

4

5

6

1000 1050 1100 1150 1200

IZHOD 1

IZHOD 2

U(V)

t(ms)

-1

0

1

2

3

4

5

6

1200 1250 1300 1350 1400

IZHOD1

IZHOD 2

U(V)

t(ms)

24

Iz dobljenih podatkov smo lahko naredili analizo, ki nam je bila v pomoč pri programiranju

krmilnega dela. Kadar se objekt frontalno približuje ali oddaljuje od senzorja, imamo

neprekinjeno obliko digitalnih signalov brez šumnih signalov. Kadar pa se objekt giba mimo

senzorja oz. imamo prisotne druge motilne vplive (objekte), pa je ta signal prekinjen (slika

4.5).

5 KRMILNO-PROCESNA ENOTA

»Srce« senzorja prisotnosti vozil za nepregledne cestne odseke je krmilni del, kateri na

podlagi dobljenih signalov iz senzorjev vklaplja prikazovalnik za signaliziranje nevarnosti

trka prometnim udeležencem.

Naprava z mikrovalovnimi senzorji zaznava prihod udeleženca prometa v nepregledni cestni

odsek, hkrati pa z drugim senzorjem zaznava udeleženca v njegovem nevidnem kotu. V

kolikor sta udeleženca v takšnem nepreglednem cestnem odseku hkrati prisotna, naprava poda

opozorilo udeležencu, ki je na neprednostni cesti v obliki utripajočega trikotnika s klicajem

(slika 5.1).

Slika 5.1: Shema celotnega sistema

25

V krmilnem delu je bilo potrebno zagotoviti zajemanje signalov na izhodu primerjalnega

vezja ter jih pravilno obdelati. V primeru, da se na obeh senzorjih pojavi detekcija objekta,

krmilna enota sproži prikazovalnik.

Naloge krmilnega dela so bile torej zagotoviti ustrezen program, vklapljati ter izklapljati

prikazovalnik ter zagotoviti napajanje za ojačevalno vezje obeh senzorjev.

Slika 5.2: Vezje mikro krmilnika

Pri razvoju krmilnega dela je bilo potrebno določiti primeren mikrokrmilnik.. Ker je bilo

potrebno zagotoviti energetsko učinkovito vezje, smo izbrali 16 bitni mikrokrmilnik

PIC24FV32KA304, kateri je dovolj zmogljiv ter energetsko varčen.

Ker prikazovalnik deluje na napajanju 12 V, smo napajanje sistema izvedli z uporabo 12 V

GEL akumulatorja, sončnih celic ter regulatorjem, ki je povezovalni člen med sončnimi

celicami in akumulatorjem.

5.1 Zagotavljanje ustreznih nivojev napetosti

Mikrokrmilnik, senzor ter ojačevalno vezje je bilo potrebno napajati s 5 V, prikazovalnik pa z

12 V. Za prilagoditev napetosti za posamezna vezja smo uporabili napetostni pretvornik,

angleško »step-down switching regulator« .

26

Slika 5.3: Napetostni regulator

Spodnja tabela prikazuje izhodne karakteristike uporabljenega DC- DC regulatorja.

Tabela 3: Podatki o izbranem DC-DC regulatorju

Iz karakteristike je možno razbrati, da ima ta regulator razmeroma velik izkoristek (90%). V

tej aplikaciji je poraba mikrokrmilnika zanemarljiva (manj kot 10 mA), senzor ter ojačevalno

vezje 30mA (oba skupaj 60 mA). Skupna poraba toka vezij je torej 60 mA. Če bi vzeli npr.

običajen napetostni stabilizator LM7805 ter izračunali moč, ki se izgublja na regulatorju bi

ugotovili, da je ta »le« okoli 0.5 W, vendar pa skupek vseh komponent, pri katerih

upoštevamo njihovo energetsko učinkovitost, pripelje do prihranka energije celotnega vezja.

Shemo napajalnega sistema prikazuje slika 5.4.

27

Slika 5.4: Izvedba napajanja vezja s switchdown regulatorjem

Delilnik napetosti je bil predviden za kontroliranje stanje akumulatorja.

5.2 Napajanje senzorjev ter krmiljenje prikazovalnika

Nadzor nad napajanjem senzorjev in ojačevalnega dela je bil izvedeno preko mikrokrmilnika.

Za vklop in izklop vezja smo uporabili FET tranzistorje. Zasnova krmiljenja preko

tranzistorjev je bila načrtovana zaradi v bodoče še varčnejše porabe energije na senzorjih.

Tako bi lahko v primeru nezadostne energetske učinkovitosti senzorja uporabili pulzno

modulacijo, s katero bi znižali porabo toka na senzorju na 2mA.

Slika 5.5: Krmilno vezje za napajanje senzorja

28

Za krmiljenje prikazovalnika smo izbrali Darlingtonov tranzistor:

Slika 5.6: Krmilno vezje prikazovalnika

Zaradi velikega β ojačenja, ki ga ima takšna izvedba tranzistorja, je bilo možno vklapljati

tranzistor z zelo malim tokom. Izhod uporabljenega mikrokrmilnika ima tokovno omejitev 20

mA. Zaradi večje energetske učinkovitosti in nadzora nad svetlobno močjo prikazovalnika je

krmiljenje izvedeno s pulzno širinsko modulacijo frekvence 100 Hz.

5.3 Načrtovanje algoritma

Za izvedbo zanesljivega programskega algoritma smo si pri načrtovanju programa pomagali z

diagramom poteka. Končna verzija programa je opisana z diagramom poteka, prikazanim na

sliki 5.7. Program smo pisali z namenom, da bi zagotovili čim večjo zanesljivost sistema.

Program je zasnovan na osnovi algoritma, ki je določen s konceptom naprave. Torej, kadar se

udeleženci v prometu hkrati nahajajo v območju trka, se sproži opozorilo – utripajoči klicaj.

Program naj bi omogočal, da razlikujemo približevanje ter oddaljevanje objektov, prav tako

pa mora omogočati merjenje hitrosti objektov. S tem preprostim algoritmom bi lahko izločili

motilne signale na senzorju.

29

Slika 5.7: Diagram poteka

V programu je bilo potrebno zagotoviti meritev frekvence signala na izhodu primerjalnega

vezja.

Digitalne signale na izhodu primerjalnega vezja je bilo potrebno v mikrokrmilniku ustrezno

obdelati. Programsko je bilo potrebno določiti frekvenco signalov, ki je pomembna za

-inicializacija I/O-inicializacija TIMER-jev

START

Zaznavanjesenzorjev?

Kateri senzor?

Je senzor 1 zaznal

nevarnost?

Preveri smer gibanja objekta, ki ga senzor 1 zaznava. Izračunaj periodo signala, ki ga pošilja senzor 1 in ugotovi hitrost gibanja ovire.Če sta hitrost in smer gibanja objekta nevarni, potem povečaj

Preveri smer gibanja objekta, ki ga senzor 2 zaznava. Izračunaj periodo signala, ki ga pošilja senzor 2 in ugotovi hitrost gibanja ovire.Če sta hitrost in smer gibanja objekta nevarni, potem povečaj

Je senzor 2 zaznal

nevarnost?

Oba senzorja sta zaznala gibanje objekta v nevarni smeri zato se začne utripanje LED panela.Oba števca se postavita na vrednost 0.

DA

DA

Senzor 2

NE

NE

Senzor 1

NE

30

ugotavljanje hitrosti gibajočih objektov. Za merjenje frekvence vhodnih signalov današnji

mikrokrmilniki uporabljajo »input capture« modul.

Slika 5.8: Shema input capture modula

Input capture modul meri čas med dvema pozitivnima frontama signala. Ko se pojavi prva

pozitivna fronta signala, modul vklopi časovnik. Vrednost tega časovnika se zapiše v 8 ali 16

bitni register, kar je odvisno od širine signala, kateremu merimo frekvenco. Nato izmeri drugo

pozitivno fronto signala ter v register zabeleži vrednost časovnika. Na podlagi razlike

vrednosti teh dveh časovnikov »input capture« modul poda vrednost periode signala. Na

podlagi te vrednosti lahko s pomočjo programske kode izračunamo frekvenco določenega

signala.

31

Slika 5.9: Primer delovanja »input capture« modula

Ugotavljanje smeri gibajočega objekta je izvedeno tako, da signala na izhodu primerjalnega

vezja razdelimo na referenčni signal, ki je povezan z »input capture« modulom, drugi signal

pa je povezan na digitalni vhod mikrokrmilnika. Ko se pred senzorjem pojavi gibajoči objekt,

programsko preverimo, kateri od teh dveh signalov je prvi dosegel pozitivno fronto. Ko je na

vrednost 1postavljen referenčni signal, to pomeni približevanje objekta, kadar pa je na

vrednost 1postavljen signal digitalnega vhoda, gre za oddaljevanje objekta. Potek signalov v

primeru približevanja objekta je prikazan na sliki 5.10.

Slika 5.10: Potek signalov v primeru približevanja objekta

32

Za ustrezno točnost zaznavanja smo zajete signale povprečili, ter tako zagotovili večjo

zanesljivost zaznavanja objektov. Na podlagi podatkov smo v primeru hkratnega zaznavanja

prometnih udeležencev vklapljali znak 8 sekund. Čas vklapljanja je bil izračunan na podlagi

najnižje povprečne hitrosti avtomobila v ulici, kjer smo sistem testirali.

6 SOLARNI NAPAJALNI SISTEM

Z vidika postavljanja naprave na različna mesta je bila izvedba napajanja s pomočjo sončne

energije najboljša rešitev. Stroški poseganja v cestno infrastrukturo so namreč izjemno visoki,

zaradi tega ima sistem z neodvisnim virom napajanja bistveno večje možnosti za uveljavitev

in širšo uporabo v prometu.

Celotno vezje je bilo energetsko učinkovito zasnovano, tako smo lahko z ustrezno

dimenzioniranim solarnim sistemom zagotavljali energijo vezju skozi celo leto. Tako je

avtonomnost delovanja bila ena izmed naj pomembnejših lastnosti senzorja prisotnosti vozil

za nepregledne cestne odseke.

Slika 6.1: Sestavni deli solarnega napajanja

6.1 Meritev porabe celotnega vezja

Za izračun ustrezne moči solarne celice je bilo najprej potrebno izmeriti porabo elektronskega

vezja vključno z mikrovalovnim senzorjem.

REGULATOR SONČNA ENERGIJA

VEZJE

ACC

33

Opravili smo meritve celotnega vezja in sicer z izklopljenim in vklopljenim prikazovalnikom.

Rezultati meritve so navedeni v Tabeli 4.

Tabela 4: Poraba sistema pri vklopljenem in izklopljenem prikazovalniku

PRIKLJUČNA NAPETOST

12 V

Iz meritev je bilo razvidno, da vezje vključno z obema senzorjema porabi konstantno 60 mA,

v primeru aktivnosti znaka pa 400mA. Ker je aktivnost znaka odvisna od pogoja, ki pravi, da

morata senzorja hkrati zaznavati prometne udeležence, smo za izračun porabe energije

predvidevali maksimalno porabljeno energijo naprave na dan. Za izračun zadostnega

napajanja s sončno energijo je bilo potrebno poznati povprečno porabo celotnega vezja na

dan.

Izračun povprečne porabe energije vezja brez vklopljenega prikazovalnika:

(6.1)

Izračun povprečne porabe energije prikazovalnika, brez vezja (ob vklopu 340mA):

(6.2)

AKTIVNI PRIKAZOVALNIK

400 mA

NEAKTIVNI PRIKAZOVALNIK

60mA

34

Skupna dnevna poraba naprave (prikazovalnika in vezja) znaša:

(6.3)

Solarni sistem mora torej dnevno zagotoviti 118 W energije, da bo lahko vzdrževal napajanje

celotnega sistema.

6.2 Solarni akumulator

Na osnovi izračunane porabe energije celotnega sistema je bilo potrebno poiskati primerni

akumulator ter solarni panel ustrezne moči. Da sistem deluje v skladu z normativi, je med

sončnim modulom ter akumulatorjem regulator, ki skrbi za pravilno polnjenje akumulatorja

na podlagi sončne energije in porabnika.

Pred izbiro akumulatorja je bilo potrebno preučiti vrste akumulatorjev in njihove značilnosti.

V solarni tehniki so se uveljavili pretežno ciklični akumulatorji, ki omogočajo globoke

praznitve. Delimo jih na poltrakcijske, AGM akumulatorje ter GEL akumulatorje. Med seboj

se razlikujejo po ceni in potrebi po vzdrževanju. AGM ter GEL akumulatorji namreč ne

potrebujejo vzdrževanja, medtem ko poltrakcijski akumulatorji zahtevajo vzdrževanje, kajti

nikoli se ne smejo popolnoma izprazniti ter ne sme zmanjkati tekočine v akumulatorju.

Poltrakcijski akumulatorji imajo tudi nižje število ciklov (100-300), medtem, ko imajo GEL

akumulatorji lahko tudi preko 1000 ciklov.

Prav tako važen podatek pri solarnih akumulatorjih je globina praznitve. Označujemo jo s

kratico DoD »depth-of-charge«, izražena pa je v %.

Podatek, ki ga navaja prodajalec:

Število ciklov (50% DOD):800 ciklov po standardu IEC

Sedaj, ko imamo podatke o skupni porabi moči vezja, lahko izračunamo, kakšen akumulator

bi lahko uporabili za senzor prisotnosti v nepreglednih odsekih.

35

6.3 Izračun nazivne moči akumulatorja

(6.4)

Zaradi upoštevanja 50% praznitev, se vrednost razpolovi:

(6.5)

Izračun nam pove, da je akumulator predimenzioniran, kar je bolje, saj tako zagotovi več

energije, kot je potrebno.

6.4 Sončne celice

Sončne celice pretvarjajo energijo sonca v električno energijo. Za ustrezno dimenzioniranje

solarnega sistema je potrebno poznati vplive na izkoristek sončnega modula. Ti vplivi so:

temperatura, geografska lega, letni čas ter pozicija sonca. Od naštetih vplivov je odvisno,

koliko električne energije pridobimo iz solarnega modula.

Najbolj pogost material, ki se uporablja za foto napetostne sisteme, vsebuje amorfni,

polikristalni ali monokristalni silicij. Elektroni se v polprevodniški materialih nahajajo v dveh

pasovih, v prevodnem ali v valenčnem pasu. V valenčnem pasu je večje število elektronov.

Kadar je ta pas izpostavljen sončni energiji, fotoni z zadostno energijo ustvarijo gibanje

elektrona v polprevodniku. Elektroni, ki pridobijo zadostno količino energije, preidejo tako iz

valenčnega pasu v prevodni pas in tako začnejo ustvarjati električni tok.

Učinkovitost sončnih celic je odvisna od tega, koliko fotonov se je absorbiralo, kajti elektron

v polprevodniku bo prešel v prevodni pas in ustvaril električni tok le v primeru, če bo

absorbiral foton. Foton se lahko namreč absorbira, kar ustvarja električno energijo, lahko se

36

odbije ali pa preide skozi snov. V nobenem od zadnjih dveh primerov se ne ustvarja električna

energija. V ta namen se proti odboju fotonov uporablja proti-odbojni premaz sončnih celic, ki

pomaga pri absorbciji fotonov in tako večjemu izkoristku. To nam pove tudi naslednja

enačba:

kjer je h Planckova konstanta, c hitrost svetlobe, λ pa valovna dolžina. Kot je razvidno iz

enačbe, je edina spremenljivka λ. Fotoni, ki gredo skozi polprevodnik, imajo manjšo energijo,

kot je energija pasu vrzeli polprevodnika. Če pa ima foton preveč energije, kot je energija

vrzeli, pa bo pomenilo, da bo elektron v vrzeli prejel ta višek energije, kar se bo odražalo v

segrevanju.

Da bi zmanjšali število fotonov, ki »neizkoriščeni« prečkajo polprevodnik, so nekateri

polprevodniki zgrajeni iz več plasti, katere imajo različne širine energijskih rež, ter tako

ustrezajo različnim valovnim dolžinam fotonom.

Solarne celice, ki smo jih uporabili v okviru diplomske naloge, so monokristalne celice, so

energetsko naj učinkovitejše, a tudi najdražje. Za primer naj navedemo, da je cena 30W

modula okoli 100 Eur.

U-I karakteristika solarnega modula, iz katere je razvidno v kakšnem razmerju sta tok in

napetost, je prikazana na sliki 6.2. Poznavanje karakteristike solarnega modula je ključnega

pomena pri izbiri regulatorja za polnjenje akumulatorja.

37

Slika 6.2: U-I karakteristika solarnega modula

Iz grafa je razvidno, da sta napetost in tok v nelinearni povezavi. Ta podatek je zelo

pomemben, saj na podlagi tega določajo proizvajalci regulatorjev algoritem polnjenja

akumulatorja.

Odvisnost moči na izhodu solarnega modula pa je odvisna tudi od zunanje temperature. Ta

namreč vpliva na izhodno napetost modula in posledično njegovo moč. Temperaturna

odvisnost izhodne napetosti modula je prikazana na sliki 6.3.

Slika 6.3: Odvisnost napetosti od temperature solarnega modula

38

Iz grafa je razvidno, da z večanjem temperature zmanjšujemo učinkovitost modula.

Zelo pomembno pri solarnih modulih je tudi njihova postavitev, oziroma vpadni kot sončnih

žarkov na modul. Zelo pomembno je namreč, kako bomo postavili sončne celice ter kako jih

bomo obrnili. S slike 6.4 se vidi, da je izkoristek sončnih celic močno odvisen od lege celic.

Največji izkoristek bi tako dosegli, če bi sončni žarki direktno vpadali na sončne celic ( β=0°).

Žal je to zaradi postavitve in lege zemlje nemogoče, saj se zemlja vrti. Seveda se z današnjo

tehniko to da storiti, vendar pa bi ta zaradi svoje potratnosti energije ter cene bil sistem prej

izguba kot pa doprinos našemu sistemu.

Slika 6.4: Odvisnost toka od vpadnega kota žarkov

6.5 Izračun ustrezne moči sončnega modula

Podatki potrebni za izračun primernega solarnega sistema:

- Povprečno število ur sonca (poleti, pozimi)

- Praznitev ACC v % (80%)

Povprečno trajanje sončnega obsevanja v Sloveniji je pozimi 2- 3 ure na dan, poleti pa do 6 ur

na dan.

β-vpadni kot sončne

svetlobe

β °

β 90°

90°5

39

Poleti: (6.7)

Pozimi: (6.8)

Vidimo, da v primeru zime solarna celica ne zadostuje predvideni porabi 118 W, vendar pa so

izračuni podani za primer utripanja prikazovalnika čez cel dan. V praksi je utripanje znaka v

primeru pravilnega delovanja maksimalno skupno število ur 2/dan.

( 6.9 )

6.6 Izbira primernega regulatorja

Kot je že omenjeno v prejšnjem poglavju, je regulator izjemno pomemben člen v solarnem

sistemu. Izkoristek sončne energije ter polnitev akumulatorja sta v veliki meri odvisna od

regulatorja. Poznamo tri vrste regulatorjev in sicer :

- Navadni regulator ( on-off)

- PWM regulator

- MPPT REGULATOR ( Maximum peak power tacker)

Regulator služi temu, da preprečuje preveliko polnitev ali praznitev regulatorja. Prav tako

onemogoča, da bi tok tekel v nasprotni smeri iz akumulatorja v primeru, ko solarni modul ni

aktiven. Da prepreči preveliko polnitev ali praznitev akumulatorja, »navadni« regulator

spremlja napetostni nivo akumulatorja ter v primeru prevelike polnitve izklopi polnjenje, v

primeru praznjenja pa izklopi porabnik. Navadni regulator sicer ščiti akumulator, vendar pa

40

za polnitev uporablja le napetostno sledenje sončnih celic, zaradi česar pa, kot je razvidno iz

grafa U-I karakteristike, nima dobrega izkoristka.

PWM regulator deluje na podobnem principu kot navadni regulator, vendar pa s pomočjo

pulzno širinske modulacije uspe vzdrževati nivo akumulatorja, kadar je ta blizu napolnitve.

Vendar pa tudi ta regulator ugotavlja le napetostni nivo celic, kar je ravno tako neučinkovito.

Najučinkovitejši ter hkrati najdražji je MPPT regulator. Učinkovitost tega regulatorja je do

30% boljša od prej omenjenih regulatorjev. Kot se vidi iz iz slike 6.2, U-I karakteristika

sončnega modula ni linearna, zato je polnjenje akumulatorja samo na podlagi napetostnega

nivoja celic premalo učinkovito. Tako MPPT regulator venomer spremlja ter določa

maksimalno moč na podlagi spremljanja toka in napetosti iz celic ter tako najučinkoviteje

izrablja energijo sončnih celic za polnjenje akumulatorja.

Pri tej diplomski nalogi je bil uporabljen PWM regulator, saj je zagotavljal delovanje sistema,

prav tako pa je od MPPT regulatorja bil cenejši za dobrih 200 EUR.

41

7 RAZULTATI

Sestava končnega dela sistema bo prikazana na naslednjih slikah. Kot smo na začetku

diplomske naloge omenili, je bil cilj narediti napravo, ki jo je enostavno možno namestiti na

že obstoječo infrastrukturo , torej prometno ogledalo ali pa samostojen drog.

Slika 7.1 prikazuje notranjost naprave , vsaka komponenta pa je tudi označena s številko.

Slika 7.1: prikazuje sestavne dele Senzorja prisotnosti vozil za nepregledne cestne odseke

Oštevilčeni sestavni deli so:

1. Regulator

2. Akumulator

3. Procesna enota

4. Senzor in ohišje

5. Prikazovalnik

6. Sončne celice

42

Spodaj je prikazano tudi ohišje, v katerem sta ojačevalnik ter senzor. Ohišje je iz ABS

materiala, hkrati pa tudi ustreza standardom IP66, kateri so potrebni za uporabo na prostem.

Slika 7.2: Ohišje, ojačevalnik in senzor

Uporabljen je bil tudi prikazovalnik ter ohišje znaka ( slika 7.3), katerega izdeluje priznano

slovensko podjetje.

Slika 7.3: Prikazovalnik ter ohišje

43

Tehnična specifikacija prikazovalnika je prikazana v tabeli 5.

Teh ič i podatki Električ i podatki nazivna napetost: 12 V DC

nazivni tok pri polni obremenitvi: 1,5 A

Zaščita

tokov a zaščita: avto o ilska varovalka - 3A

Svetlobni podatki

neto velikost prikazovalnika: 600 x 600 mm

razdalja ed središči svetlo ih točk: – 30 mm

število LED v svetlo i točki:

regulacija svetilnosti: avtomatska, 24 stopenj

vidljivost: > 250 m

zaščita LED: eha ska z lečo, a tistatič i sa očistil i aterial odporen na udarce in UV stabilen

Barve LED diod Klasifikacija po standardu (SIST) EN 12966- : 5 Svetlost Barva Širi a s opa Kontrast

Rdeča

L3 C2 B4 R2

Bela

L3 C2 B4 R2

Vpliv okolja

temperatura: T2, T3 (EN12966-1) , - do + ºC

Ohišje

dimenzije: x x rez uvod i , zrač ikov, zapiral, osil ev

teža: kg

eha ska zaščita: P EN 9 -1), IP66 sprednja stran,

IP55 hrbtna stran in okvir (EN / IEC 60529)

Rezultat diplomskega dela je torej razvoj aktivnega prometnega znaka z nazivom »Senzor

prisotnosti vozil za nepregledne cestne odseke«. Naprava prepozna možnost trka prometnih

udeležencev na podlagi detekcije hkratnega premika dveh ali več udeležencev v križišču.

Tako v primeru nevarnosti signalizira na prikazovalniku utripajoči trikotnik s klicajem.

Naprava je bila preizkušena v mestni občini Maribor, kjer so njeno delovanje spremljali iz

občinskega urada. Odziv prometnih udeležencev na napravo je bil zelo pozitiven, naprava pa

se je izkazala za učinkovito .

44

Slik 7.4 Senzor prisotnosti vozil

Z razvojem Senzorja prisotnosti vozil v nepreglednih odsekih se je tako odprla možnost po

večji varnosti na izpostavljenih mestih. Napravo lahko s spremenjenim programskim

algoritmom preprosto prilagodimo za različne nevarne cestne odseke. Možne postavitve so še:

nezavarovani železniški nivojski prehodi, nepregledne garažne hiše, izvozi iz avtocest,

prehodi za pešce itd.

Slika 7.5 Možnost implementacije na nezavarovanem železniškem prehodu

45

Povzetek testiranja naprave v občini Radeče:

Senzorja prisotnosti vozil v nepreglednih odsekih je bil v občini Radeče postavljen v križišču

Ulice OF in ulice Pot na stadion. Za postavitev naprave se je občina odločila zaradi

nepreglednosti križišča, ki zaradi obstoječe infrastrukture ne omogoča varno vključitev

prometnih udeležencev iz ulice »Pot na stadion« na cesto »Ulice OF«.

V obdobju od 5.3.2012 do 23.03.2012 je DTMK povzel sledeče podatke:

- Povprečno hitrost nepreglednega križišča (dneva, ure)

- Najvišjo hitrost križišča (dneva, ure)

- Število posredovanj DTMK v obdobju od 5.03.2012-23.3.2012

Slika 7.6. Prikaz vrednosti (km/h) nepreglednega križišča

Pričetek merjenj je bil 5.03.2012 ob 15.00 , (v grafu ura/h (15), 21) . V celici so prikazane

povprečne hitrosti za vsako uro (1-24). Izpostavljene so tudi povprečna hitrost dneva, najvišja

hitrost dneva ter maksimalna hitrost dneva (legenda). Program DTMK je bil nastavljen tako,

da je v primeru, kadar je bila hitrost višja ali enaka 40 km/h, obdržal to vrednost v celici. To

pomeni, da hitrost v celici za primer: ČAS/h 11, 6.3.2012 , 40 km/h ni zabeležena

povprečna hitrost v tej uri, ampak najvišja hitrost.

km/h km/h km/h km/h km/h km/h km/h km/h km/h km/h km/h km/h km/h km/h km/h km/h km/h km/h km/h

23,2 27,917 29,1 31,96 24,9 29,625 30,1 30,875 24,8 31,042 30,2 27,167 32 27,958 27,2 26,583 23,4 27,2917 28km/h km/h km/h km/h km/h km/h km/h km/h km/h km/h km/h km/h km/h km/h km/h km/h km/h km/h km/h

ČAS/h 33 33 43 46 32 34 43 45 34 43 54 43 44 45 36 45 34 33 44

24 25 21 26 44 32 32 12 31 21 24 35 33 32 32 31 19 18 29 34

23 23 32 43 22 21 34 43 23 22 43 21 21 21 21 21 21 21 21 30

22 32 32 32 32 32 32 32 32 12 32 32 34 32 32 32 32 32 32 24

21 24 21 19 44 23 21 33 32 32 34 21 32 43 32 32 34 20 26 44

20 33 32 21 23 23 21 32 21 32 43 54 32 44 45 36 32 34 32 32

19 21 33 42 43 22 34 23 23 32 21 32 21 43 21 21 21 21 21 26

18 20 27 32 33 22 21 19 45 34 32 33 34 31 32 32 45 22 33 25

17 21 21 21 21 21 21 32 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21 43

16 12 32 34 46 32 32 43 41 21 32 32 43 32 15 25 25 24 15 23

15 21 21 21 21 21 21 32 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21 24

14 21 32 45 33 43 21 21 23 43 21 24 23 21 32 24 36 26 25

13 22 24 43 21 24 21 34 25 25 25 22 21 24 21 26 27 21 21

12 25 22 21 32 25 21 26 24 30 21 25 24 21 24 21 25 26 35

11 40 29 36 37 34 32 32 21 28 32 29 36 30 28 27 34 33 22

10 43 24 33 32 46 32 21 48 37 21 25 32 21 37 21 33 21 25

9 33 32 33 25 54 47 50 20 44 26 27 36 44 45 30 40 22 26

8 31 29 44 33 31 41 32 33 41 30 30 34 30 34 27 25 29 30

7 30 36 40 29 32 33 40 30 39 40 29 30 36 34 30 33 32 29

6 29 26 27 26 20 23 41 56 23 50 30 37 40 44 30 31 42 24

5 23 34 21 33 21 34 34 23 24 25 23 25 33 25 32 25 32 30

4 34 21 25 35 31 25 33 21 25 25 25 24 21 22 31 25 21 24

3 22 21 24 25 31 23 31 20 24 32 24 31 24 34 21 25 23 21

2 18 21 22 24 26 34 32 28 23 12 24 19 29 30 24 21 41 25

1 27 36 24 24 24 21 24 36 36 25 23 34 25 35 23 23 35 30

5.3.2012 6.3.2012 7.3.2012 8.3.2012 9.3.2012 10.3.2012 11.3.2012 12.3.2012 13.3.2012 14.3.2012 15.3.2012 16.3.2012 17.3.2012 18.3.2012 19.3.2012 20.3.2012 21.3.2012 22.3.2012 23.3.2012

POVPREČNA HITROST DNEVA

ajvišja hitrost d eva

hitrost v km/h

46

Naslednji graf (Slika 2) prikazuje, kolikokrat v dnevu je DTMK opozoril udeleženca, ki je

pripeljal iz ulice Pot na stadion ter se vključeval na Ulico OF.

Slika 7.8. Število opozarjanj DTMK na nevarnost trka

Iz sledečih podatkov ( slika 2) je razvidno, da se v križišču Ulica OF - Pot na stadion v

povprečju na dan sreča 26 udeležencev. V podjetju je bilo po analizi podatkov pavšalnega

prehoda prometnih udeležencev, ki se gibajo z več kot 10 km/h ugotovljeno, da se povprečno

iz smeri ulice Pot na stadion giba okoli 20 vozil/h iz smeri ulice OF pa okoli 15 vozil/h.

8 ZAKLJUČEK

Namen diplomske naloge je bil narediti učinkovito ter cenovno sprejemljivo napravo, ki bo

prometne udeležence opozarjala na nevarnost trka z drugimi prometnimi udeleženci v

nepreglednih cestnih odsekih, kot tudi na nezavarovanih železniških prehodih. Napravo se

lahko zaradi uporabe sončne energije namesti hitro, zaradi nepotrebnega poseganja v

prometno infrastrukturo pa je cenovno sprejemljiva.

Zaradi pomembnosti naloge, je bilo potrebno zagotoviti zanesljivo delovanje naprave, kar

smo storili z uporabo standardiziranih IP66 ohišij ter preizkušenim naborom elektronskih

komponent. Tako imata prikazovalnik kot tudi senzor ustrezen certifikat za svoje delovanje.

47

Za detekcijo so uporabljeni mikrovalovni senzorji, za katere smo izdelali ojačevalno vezje. Z

Ojačevalnim vezjem smo ojačali signale na izhodu senzorja. Te signale smo nato preko AC

sklopa vezja povezali na primerjalno vezje, kjer smo na izhodu dobili digitalno obliko signala.

Signali so bili frekvenčno spremenljivi in sicer je bila frekvenca izhoda proporcionalna

hitrosti premikajočega objekta. Za detekcijo nevidnih kotov smo potrebovali dva senzorja, ki

sta merila prihod prometnega udeleženca v nevarni cestni odsek in njegov nevidni (mrtvi) kot.

V ta namen smo izdelali dve ojačevalni vezji. Za krmilni del smo izbrali mikrokontroler PIC

24FV, ki je deloval na 5V. Mikrokontroler je s pomočjo »input capture« modula analiziral

podatke na izhodu primerjalnega vezja. Na podlagi teh podatkov je razbral, ali je nevarnost

trka, ter v primeru, da je ta bila, preko PWM izhoda mikrokrmilnika vklapljal utripajoči znak,

ki je signaliziral nevarnost trka.

Napajanje je bilo izvedeno s pomočjo sončne celice, akumulatorja ter regulatorja, ki sta

skrbela za zadostno napajanje naprave. Uporabljena je bila sončna celica moči 30 W ter

akumulator kapacitete 32Ah. Za regulacijo pa je skrbel PWM regulator.

Senzor prisotnosti vozil v nepreglednih odsekih je inovacija, ki je bila prijavljena na UIL v

Republiki Sloveniji za podelitev patenta. Naprava sodi med tako imenovane aktivne znake, ki

bodo v prihodnosti zagotavljali večjo varnost na naših cestah, kot tudi povsod drugod, kjer je

zaradi neustrezne prometne infrastrukture ogroženo človeško življenje.

48

9 VIRI IN LITERATURA

[1] Microwave journal: Microwave oscillators: the state of the technology

[2] Statistični urad republike Slovenije

[3] J. Fraden: handbook of modern sensors: physics, designs, and applications

(handbook of modesensors)

[4] Jim Williams: Analog circuit design

[5] Analog devices: Analog filters, chapter 8

[6] Labwiev: Tutorial manual

[7] Microchip: PIC24FV32KA304 datasheet

[8] Microchip: MCP6547 datasheet

[9] Microchip: Using the Capture Module datasheet

[10] Imperial College press: The Physics of Solar Cells:

[11] E. Lorenzo, Solar Electricity: Engineering of Photovoltaic Systems (Progensa,

1994).

49

10 PRILOGA A ELEKTRONSKA VEZJA

50

Načrt procesne enote:

51

Načrt krmilnega dela:

52

Tiskanina Procesne enote ter krmilnega dela : spodnja stran

Tiskanina Procesne enote ter krmilnega dela : Zgornja stran

53

Načrt ojačevalnega in primerjalnega vezja:

54

Tiskanina ojačevalnega in primerjalnega vezja: zgornji del

Tiskano vezje ojačevalnega in primerjalnega vezja: spodnji del

55

11 PRILOGA B PROGRAMSKI ALGORITEM

#include "main.h" // konfiguracijski biti so nastavljeni z MBPLAB // Definicija struktur timerStr timerSt1; timerStr timerSt2; timerStr timerSt3; timerStr timerSt4; sensStr sensSt1; sensStr sensSt2; dangerOverTimeStr DOTSt; panelStr panelSt; extern uartVar uartStr; //******************** extern char TXBuffer[20]; extern unsigned char TXBufferLength; void main( void ) // Zaenkrat pici na 8 MHz internem FRC oscilatorju( Fcy = Fosc ) // Inicializacija struktur // Timerji************************ timerStr* timer1; timerStr* timer2; timerStr* timer3; timerStr* timer4; timer1 = &timerSt1; timer2 = &timerSt2; timer3 = &timerSt3; timer4 = &timerSt4; timer2->PwmState = LOW; timer3->PwmState = LOW; timer4->PwmState = LOW; timer2->OverFlow = 0; timer3->OverFlow = 0; dangerOverTimeStr* dot; dot = &DOTSt; dot->State = ( EXPIRED ); //******************************** // Senzorji*********************** sensStr* sens1; sensStr* sens2; sens1 = &sensSt1; sens2 = &sensSt2; sens1->Period = ( 0 ); sens1->Direction = ( 0 );

56

sens2->Period = ( 0 ); sens2->Direction = ( 0 ); sens1->Counter = ( 0 ); sens2->Counter = ( 0 ); sens1->Activity = ( NOT_ACTIVE_SENS ); sens2->Activity = ( NOT_ACTIVE_SENS ); sens1->State = ( NO_DANGER_SENS ); sens2->State = ( NO_DANGER_SENS ); //******************************** // LED panel********************** panelStr* panel; panel = &panelSt; panel->State = ( OFF ); //******************************** //************************ ANSB = 0; // Vsi pini na port b so digitalni gpTimerInit(); // Inicializacija splosnega casovnika icInit(); // Inicializacija IC modula //adcInit(); // Inicializacija AD pretvornika in svetlobnega senzorja pwmInit(); // Inicializacija softwerskih PWM kanalov //uartInit(); // Inicializacija UART modula SENSOR1_EN = 1; // Vklop senzorja ena SENSOR2_EN = 1; // Vklop senzorja dva //LIGHT_SENSOR_ON(); // Vklopimo svetlobni senzor // unsigned int i = 1; // while(1) // // __delay_ms(20); // // TXBufferLength = sprintf( TXBuffer,"%d", i ); // TXBuffer[TXBufferLength] = '\n'; // ( TXBufferLength++ ); // uartSend2(); // //i++; // // // mainAlgorithm(); // gremo v zanko, iz katere naj ne bi vec prisli... while( 1 ); //... ampak za vsak slucaj :)

57

void mainAlgorithm( void ) // Nastavimo pointerje na strukture sensStr* sens1; sensStr* sens2; sens1 = &sensSt1; sens2 = &sensSt2; panelStr* panel; panel = &panelSt; dangerOverTimeStr* dot; dot = &DOTSt; uartVar* uart; uart = &uartStr; unsigned char systemStateDrive = SAFE_DRIVE; unsigned char systemStateAct = NONE_ACT; //********************************* while( 1 ) // Krmilni del if( ( ( ( sens1->State ) == ( DANGER_SENS ) ) && ( ( sens2->State ) == ( DANGER_SENS ) ) ) || ( ( ( sens1->MemState ) == ( WAITING_TO_CLEAR_MEM_SENS ) ) && ( ( sens2->State ) == ( DANGER_SENS ) ) ) || ( ( ( sens2->MemState ) == ( WAITING_TO_CLEAR_MEM_SENS ) ) && ( ( sens1->State ) == ( DANGER_SENS ) ) ) ) systemStateDrive = DANGER_DRIVE; systemStateAct = DANGER_ACT; _IC1IE = 0; _IC3IE = 0; // Onemogocimo prekinitve za IC1 in IC3 // uart->TXBuffer[0]='D'; uart->TXBuffer[1]='A'; uart->TXBuffer[2]='N'; uart->TXBuffer[3]='G'; uart->TXBuffer[4]='E'; uart->TXBuffer[5]='R'; uart->TXBuffer[6]='\n'; // uart->TXBufferLength = 6; // uartSend(); if( ( systemStateDrive == DANGER_DRIVE ) && ( systemStateAct == NONE_ACT ) && ( ( sens1->State == NO_DANGER_SENS ) || ( sens2->State == NO_DANGER_SENS ) ) ) systemStateDrive = DANGER_OVER_DRIVE; systemStateAct = DANGER_OVER_ACT; // uart->TXBuffer[0]='D'; uart->TXBuffer[1]='O'; uart->TXBuffer[2]='V'; uart->TXBuffer[3]='E'; uart->TXBuffer[4]='R'; uart->TXBuffer[5]= '\n'; // uart->TXBufferLength = 6; // uartSend();

58

if( ( systemStateDrive == DANGER_OVER_DRIVE ) && ( systemStateAct == NONE_ACT ) && ( ( dot->State ) == EXPIRED ) ) systemStateDrive = SAFE_DRIVE; systemStateAct = SAFE_ACT; // uart->TXBuffer[0]='S'; uart->TXBuffer[1]='A'; uart->TXBuffer[2]='F'; uart->TXBuffer[3]='E'; uart->TXBuffer[4]='\n'; // uart->TXBufferLength = 5; // uartSend(); //*************** // Aktuacijski del if( systemStateAct == DANGER_ACT ) panel->State = BLINK; // Omogocimo utripanje panela dot->State = EXPIRED; // DOT timer je ustavljen systemStateAct = NONE_ACT; // Aktuacija zakljucena // uart->TXBuffer[0]='D'; uart->TXBuffer[1]='A'; uart->TXBuffer[2]='N'; uart->TXBuffer[3]='G'; uart->TXBuffer[4]='E'; uart->TXBuffer[5]='R'; uart->TXBuffer[6]='\n'; // uart->TXBufferLength = 7; // uartSend(); if( systemStateAct == DANGER_OVER_ACT ) dot->State = START; // Zazenemo DOT timer( Danger over time ) systemStateAct = NONE_ACT; // Aktuacija zakljucena // uart->TXBuffer[0]='D'; uart->TXBuffer[1]='O'; uart->TXBuffer[2]='V'; uart->TXBuffer[3]='E'; uart->TXBuffer[4]='R'; uart->TXBuffer[5]= '\n'; // uart->TXBufferLength = 6; // uartSend(); if( systemStateAct == SAFE_ACT ) panel->State = OFF; // Izklopimo panel dot->State = EXPIRED; // DOT timer je konec systemStateAct = NONE_ACT; // Aktuacija zakljucena // uart->TXBuffer[0]='S'; uart->TXBuffer[1]='A'; uart->TXBuffer[2]='F'; uart->TXBuffer[3]='E'; uart->TXBuffer[4]='\n'; // uart->TXBufferLength = 5; // uartSend(); //******************