Inlägg

Elektronik – v33

Elektronikteamet har i sommar ägnat sig åt att producera ett strömförsörjningskort och ett motordrivarkort, samt att programmera en mikrokontroller för att kunna kontrollera motorerna. Vi har gått från att kunna ungefär ingenting till att faktiskt förstå lite grann och till och med kunna läsa och förstå datablad vilket inte är helt fy skam.

Strömförsörjningskortet vi producerat kan leverera en rad olika spänningar – Plus/minus 12 volt, plus/minus 9 volt samt plus 3.3V. Spänningen på 9 volt behövs till själva experimentdelen för att driva operationsförstärkare, och spänningen på 3.3 volt används för att kunna driva logiken, det vill säga mikrokontrollern.

Motordrivarkortet som producerats har strulat en hel del – inte designmässigt då det faktiskt fungerar, utan konfigurationsmässigt. Kortet klarar av att snurra en motor, men det är en bit kvar med tweakning av inställningar innan man kan få den att snurra motorerna som vi vill.

Det är såklart mycket som gått fel i sommar – kretskort som designats lite tokigt, kortslutningar som bränt komponenter, kod som strulat, etsningar som inte fungerat, och kaffe som kallnat. Men summa summarum är teamet nöjd med sin insats och tycker att det varit en bra erfarenhet av att ha jobbat med detta projekt.

Team Elektronik out!

/Björn, Björn, Björn, Sofi och Charlie

//This summer the Electronics team have spent their time producing a power supply circuit board, a brushless motor driver board and programming a microcontroller to be able to control the motors of the experiment. We’ve gone from knowing absolutely nothing about electronics to actually knowing a little bit, and being able to read and understand datasheets is not a bad thing!

The power supply card that we designed and built is capable of delivering a variation of different voltages – plus/minus 12 volts, plus/minus 9 volts and plus 3.3 volts. The voltage of 9 volts is needed for the operational amplifiers that are used in the experimental part of the cube, and the voltage of 3.3 volts is used to power the microcontroller.

The brushless motor driver card have been a bit problematic – not because of the design since it does actually work, but configuration-wise. The card is capable of spinning a motor, but it’s a bit of tweaking left before we can make the motors spin in a way we are happy with.

Of course lots of things have gone wrong – circuitboards that have been designed a bit goofy, short circuits that burned components, faulty code, etching that went wrong and coffee that went cold. But all in all we are happy with what we have accomplished and feel that it has been a good learning experience working with this project.

The Electronics team is out!

/Björn, Björn, Björn, Sofi och Charlie

Experiment – v33

I början av sommaren så började vi med att läsa på om hur field-mills fungerade och om månmiljön. En prototyp togs fram och vi började göra tester för att se om den fungerade. För att kunna se om den mätte vad den skulle byggdes en låda som vi kunde generera ett känt elektriskt fält med i alla riktningar som användes för att kalibrera sensorn. Den mesta tiden under sommaren har gått åt till att göra små förbättringar på sensorn hela tiden för att göra den så känslig som möjligt och fixa så att den kan mäta alla komponenter av det elektriska fältet (x,y och Z) vilket vi har lyckats med enligt de första mätningarna!

//In the beginning of the summer we started by to get some information about field mills and about the moon environment. A prototype for a field mill was built and we started with tests to see if it operated as expected. A box that generated a known electric field for all the directions was built to see if the sensor measured what we expected that we also used to calibrate the sensor. The most of the time during the summer have been to do minor improvements of the sensor all the time to make it more sensitive and make it measure all the components of the electric field (x,y and z) that we according to the first measurements have achieved!

Experiment – v31

ex_1
Figur 1: Här borrar vi på parallell-platt kondensator lådan.

ex_2
Figur 2: Såhär ser lådan ut i nuläget.

Under veckan så har vi modifierat parallell-platt kondensator lådan för att den ska se bättre ut. Vi har försökt hitta anledningen till off-setten i signalen (Den som nämndes i vecka 29’s sammanställning). Vi har även försökt att mäta alla de olika komponenterna av det elektriska fältet (X, Y och Z) och såg att vi är på rätt väg med teorin, alltså, vi såg en skillnad i styrkan på signalen när vi hade ett elektriskt fält i de olika komponenterna.

//During this week we have modified the parallel plate capacitor box to make it look better. We tried to identify the reason for the off-set in the signals (The off-set mentioned in week 29’s summary). We have also tried to measure all the components of the electric field (X, Y and Z) and saw that we are on the right track with the theory, in other words, we saw a difference in the amplitude of the signal when we had a electric field in the different components.

Simulering – v31

figur1

Figur 1: Simulering av testet som utförs av Experimentteamet. En elektrisk potential är applicerad över vänster och höger vägg som skapar ett elektriskt fält representerat av de röda strömlinjerna. Field-millen och de andra väggarna är jordade.

Testet av den riktiga field-millen har blivit försenat och vi väntar på resultaten för att jämföra våra simuleringar. Istället har vi arbetat mycket på rapporten och hittat mer referenser på vårt arbete. Vi har även testat vårt tidigare arbete och dubbelkollat vår Matlab-kod för att vara säker på att allting fungerar korrekt. Team Experiment upptäckte brus när de testade field-millen, vilket visade sig vara en isolator mellan sensorplattorna som blev laddad och skapade ett oönskat elektriskt fält som störde mätningarna. Vi kommer att göra simuleringar av detta under nästa vecka för att jämföra med deras mätningar.

//The test of the real field mill has been delayed and we are still waiting for the results to compare our simulations. Instead we have been working alot on the report and finding more references to our work. We have also tested our previous work and double checked our Matlab code to make sure everything works correctly. The Experiments team discovered some noise when testing the field mill, which turns out to be an insulator between sensor plates being charged and caused an unwanted electric field that disturbs the measurements. We will be doing simulations of this during the next week to compare with their measurements.

Experiment – v29

experiment1
Figur 1: Här polerar vi prototypen så den blir glansig och fin.

ex2
Figur 2: Hårt arbete!

ex3
Figur 3: Här har vi demodulatorn.

Under veckan så har vi testat den nya analoga demodulatorn för signalen. En demodulator minskar informationen på signalen, det vill säga vi kommer att få mindre data på signalen vi skickar ut. Detta är viktigt eftersom att vi inte har hur mycket datakraft som helst och inte kan skicka ner hur stora filer som helst ner till jorden när vi väl är på månen. En demodulerad signal kommer att skickas tillbaka till oss på jorden när vi är på månen, sedan kan signalen moduleras för att få fram all information igen (lite samma princip som att lägga in flera filer i en zip-fil, totala filstorleken kommer att minska men sedan kan du packa upp zip-filen igen och du kan fortfarande få ut alla filer).

Vi har även försökt att hitta källan till vår off-set i signalen vi läser in, när vi inte har något elektriskt fält över field millen så läser vi fortfarande av en amplitud på elektriska fältet, detta är vår off-set. Sist men inte minst så har vi polerat prototypen så att den glänser och blir fin!

//During this week we tried the new analog demodulator for the signal. A demodulator reduce the amount of information in the signal, that is we use less amount of data for the signal, this is important since we don’t have how much computational power and can’t send to much data as we want back to the Earth when we are at the moon. The demodulated signal will be sent to us from the moon and then we can modulate the signal again to get all the information (think about put several files on a computer in a zip file that will decrease the size of the total file and then you can just unpack the zip file and you still got all the files).

We have also tried to find the source to the off-set in the signal, when we have zero electric field on the field mill, we still measure an amplitude in the signal that is the off-set in the signal. Last of all we have polished the cube to make it more shiny!

Experiment – v27

ex_1
Figur 1: Här kan vi se prototypen.

ex_2
Figur 2: Under konstruktionen av en kondensator-box.

Under veckan så har vi testat den nya field-millen. Vi försökte att mäta alla komponenter i det elektriska fältet med en field-mill, detta testet gjordes på två olika sätt. Först så vred vi field-millen 45 grader i ett uniformt elektriskt fält och i det andra experimentet så använde vi en Van de Graaff-generator och flyttade på field-millen för att se om vi såg någon skillnad på signalen. Efter dessa test så började vi bygga en parallell kondensator-box som vi kommer att använda för att kunna inducera elektriska fält från olika vinklar. Vi har även provat att mäta det elektriska fältet när mätaren sitter fast på lådan för att få en så verklig mätning som möjligt med hur det kommer se ut på månen.

//During this week we have tested our new field mill. We tried to measure all the electric field-components with one field mill with two different approaches. In the first one we tilted the field mill 45 degrees in a uniformed electric field and the in the second experiment we used a Van de Graaff-generator and moved the field mill to see if we observed any difference in the measurements. After the field-component tests we started to build a parallel-plate capacitor box that we will use to induce electrical fields from different angles. We have also measured the electrical field when the sensor is mounted on the box to get as accurate measurements as possible for how it will look like when it’s on the moon.

Simulering – v27

sim_1
Figur 1: Figuren visar effekterna som sensorn har på det elektriska fältet kring sig där varje axel i planet är en infallande vinkel på det elektriska fältet och höjden på ytan är hur mycket fältet påverkas.

sim_2
Figur 2: Figuren visar en av funktionerna för att korrigera för geometrin, då sensorn är placerad på månlandaren.

Den här veckan har simuleringsgruppen arbetat med datahantering. Vi har tittat på hur bra vi kan förutsäga inkommande vinklar på det elektriska fältet beroende på var sensorn sitter. Förra veckan såg vi hur bra/dålig vår modell var och nu i veckan har vi arbetat på funktioner som kompenserar för detta. Dessa funktioner kan kompensera för förändringen i e-fältet och genom att skapa dessa funktioner hoppas vi kunna skapa ett mätbart sätt att se vart sensorn ska sitta för bästa möjliga mätningar. En nackdel med modellen om den skulle användas för faktiska mätningar är att den måste vara väldigt exakt, och vi behöver ta fram ett sätt att förutspå felmarginalen i den. Fördelen med funktionerna och modellen är att vi kan ta fram vinklar som i annat fall skulle vara omöjliga.

Vi har också börjat titta på solcellernas påverkan av e-fältet för att se om vi behöver ta hänsyn till dessa.

//This week the simulation team have done some more work with simulation data. Seeing how good we can predict incoming angles of the electric field depending on the layout and position of the sensor. Last week we saw how good our predictions was compared to the real values and this week we have been working on correcting these by defining functions based on the geometry. These functions can then compensate for the change in electric field based on the geometry. By doing these compensations we hope to create a way to measure how much the electric field is changed depending on where on the lander we are placed. The more we have to correct the worse the placement is. The bad part of this is that we have to make really accurate simulations if this is to be used in actual measurements, the good part is that if we actually make a good enough model, we can get really good results. The only hard part is actually predicting the error of the corrections (and later electric field) once we are actually standing on the moon. This is one part of what we are working on right now.

We also just started looking at the solar cells placed on the lander, these should by themselves create their own electric field, a field we have to approximate to see how much it interferes.

Konstruktion – v25

kon_1kon_2
Figur 1: En första prototyp från 3D-printade delar.
Figur 2: Inspiration för designen av saxlyften kom från en saxlyft som används som labbutrustning.

Sent i förra veckan fick vi lite ny information om kubens position på landaren, och med det, nya problem att lösa. En solcell är oroande nära e-fältsmätaren, vilket skulle kunna orsaka att sensorn mäter fel elektriskt fält. För att motverka detta började vi fundera på att höja kuben ovanför landaren och vår lösning var en saxlyft. Det är saxlyften och dess integration inuti kuben som vi arbetat med denna vecka.

Samtidigt som vi jobbade i Inventor med saxlyften började vi 3D-printa de delar som vi ska använda för vår första prototyp.

//Late last week we got some new information about the cube’s position on the lunar lander, and with that some new problems to solve. A solar cell is worryingly close to the electric field-sensor, which might cause the sensor to detect the wrong electric field. To combat this, we discussed raising the whole cube off from the lander. To do this we considered a scissor lift, and it is the integration of a scissor lift into the cube that we have been working on this week.

Simultaneously as we have been working in Inventor with the scissor lift we have begun 3D-printing the parts that we are going to use for a first prototype.

Simulering – v25

sim_1
Figur 1: På bilden ser vi Field millen och mesh-elementen.

Det har varit en hektisk vecka i simuleringsgruppen. Tills i fredags verkade allt gå på räls tills det att ingenting fungerade och vi inte visste varför. Business as usual can man säga, så inget att oroa sig över. Fokus i veckan har då varit att förstå varför saker beter sig som dom gör och hur vi arbetar kring det. Det har handlat om att se till att värden är korrekta och varför dom är det. Mesh (indelning av domänen vi beräknar saker på) har varit ett stort fokus och vi har gjort små förbättringar varje dag. Finare mesh betyder också mer beräkningskraft något som vi håller på att lösa. För tillfället kör vi simuleringar parallellt på flertalet datorer men ska i nästa vecka förhoppningsvis flytta över dessa på en mer kraftfull server. Då ska vi även fått fram bra resultat på landaren med sensor och hur E­fälten ser ut. Datat från detta ska göra det möjligt att börja arbeta på en algoritm som tar ut storlek och riktning på det elektriska fältet. Förra veckans bild var kanske det tråkigaste man kan visa, så denna vecka tog vi en bild på meshningen över sensorn.

//This week has been a hectic one. As of last Friday everything seemed to go really good until nothing was right and we didn’t understand why. This is usually the case so this week has been all about understanding why things behave as they do. It has been all about getting the proper values and making sure they are correct and why they are correct. Meshing has gotten lots of attention (dividing the simulation domain in small volume elements) and we are taking small steps every day in making the simulation more detailed. Finer meshing also requires more computing power, and we are now at the point where we are splitting the simulations on 3-6 desktop computers.

As of next week our hope is to do the simulations on a local server that has a lot more computing power. At the beginning of next week we should have some good results on the lander with a detailed sensor placed on it. Data from this should make it possible to start creating algorithms that uses the sensor data to extract the magnitude and direction of the electric field.

Faraday-bur och solceller

con_scli

Det är ännu en underbar dag här med Umeå Lunar Venture-projektet!

Team Konstruktion ska fortsätta skriva ut delar till prototypen och designa en saxlyft. Team Experiment ska bygga en Faraday bur för att mäta de elektriska fälten. De kommer även att montera ihop det nya mätinstrumentet och testa kopplingarna samtidigt. Team Elektronik har byggt färdigt två kretsar så de kan få fram rätt spänning. De kommer att programmera för det mesta men även försöka använda den riktiga mikrokontrollern.

Team Simulering arbetar med att rotera de elektriska fälten i olika riktningar för att mäta dem. De har lagt till solceller på instrumentet och testar om det kommer störa de elektriska fälten eller inte. Team PR & media förbereder sig för att fotografera alla som deltar i projektet samt med att marknadsföra projektet på de sociala medierna.

//It is another lovely day on the Umeå Lunar Venture!

The Construction team are printing parts for the prototype and designing a scissor lift. The Experiments team are building a Faraday cage to measure the electric fields. They are also mounting the new measuring instrument and testing the couplings when mounting the prototype. The Electronics team have finished building two circuits to find out the right voltage. They are mainly programming and are preparing to use the real microcontroller today.

The Simulation team are working with rotating the electric fields in different directions to measure it. They have added solar cells to the instrument and they are testing to see if it will disturb the electric fields or not. The PR & media team are preparing to take pictures of everyone participating in the Umeå Lunar Venture, they are also working a lot with marketing the project on social medias.