Inlägg

Utveckling, programmering & testning

Hej!

Som vi skrev tidigare så vill vi verkligen engagera studenter i projektet. Den här veckan började vi med att marknadsföra att vi söker studenter med intresse för teknik eller fysik till projektet. Det verkar faktiskt som att vi nått ut då vi fått respons från personer som är intresserade av att bli en del av vårt team. Nästa vecka kan vi förhoppningsvis välkomna några nya ansikten till projektet och därmed effektivisera arbetet.

Denna vecka har i stora drag handlat om utveckling, programmering och testning.

Under sommarkursen hade några studenter i elektronik teamet utvecklat ett motordrivarkort för att driva och styra motorerna i vår fieldmill. Tyvärr kunde dem inte avsluta programmeringen av drivkretsarna. Den här veckan har vi börjat programmera drivrutinerna för att se hur vi konfigurerar dem för att driva motorerna i field-millen. För att göra detta har vi använt en USB I2C adapter eftersom chippet använder I2C. Dock hade vi ett bakslag när utrustningen för kommunikationen från datorn till chippet misslyckades utan att vi förstod varför. Det är dock bra att få dessa fel nu så att vi kan spåra källan och fixa detta om det nu har något att göra med vår design.

blogg_38
Vår arbetsplats.

blogg38_

img_4778

I måndags testade vi en ny utformning av fieldmill sensorn med vissa uppdateringar. De preliminära resultaten visar förbättringar i signalerna. Den främsta skillnaden med den nya utformningen är att vi kan ändra shunt-motståndet till att mäta strömmen från vår fieldmill. Bilderna nedan visar resultaten av att driva systemet med 1 MOhm vs 10MOhm. Formerna på kurvorna stämmer bra överens med teorin i litteraturen.

1mohm
1 MOhm shunt.

10mohm
10 MOhm displaying saturation at higher RPMs.

Förutom allt detta har vi även börjat förbereda oss inför ett kommande event nästa vecka som kallas för Forskarfredag. Vi kommer skriva mer om detta i ett kommande blogginlägg så håll dig uppdaterad!


//Hello!

As we wrote before we really want to engage students in the project. This week we started with an announcement about the opportunity to be involved in the project for students interested in either technology or physics. It gladly seems like we reached out and have got response from students who are interested in joining the team and the mission. Next week we can hopefully welcome some new faces to the project and therefore make the work more efficient.

A part from that this week has overall been about developing, programming and testing.

During the summer course some of the students in the electronics team developed a motor driver circuit to power and control the motors for the fieldmill. Unfortunately they could not finish the programing of the driver circuit. This week we have started to program the drivers and see how we configure them to power the motors in the fieldmil. To do this we have used a USB to I2C adapter since the chip uses I2C. But, we had a setback when the equipment to communicate from the computer to the chip failed and we don’t know why. But it is good to get these faults now so we can trace them to their source and fix it if it has something to do with our design.

On Monday we tested a new design of the fieldmill sensor with some updates. Preliminary results show some improvements to the signals. The main difference with this new design is that we can change the shunt-resistance to measure the current from the fieldmill.

The images abow show the results of running the system with 1 MOhm vs 10 MOhm. The shapes of the curves agree nicely with the theory in the literature.

A part from all of this we also have started to prepare ourself for an upcoming event next week called Forskarfredag. We will describe this further in a upcoming blogpost so stay updated!

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

Konstruktion – v32

kon_1

Under den gångna veckan har vi i Konstruktion-teamet byggt den nya kuben som designades förra veckan. Denna nya design har en del nya förändringar jämfört med den gamla designen. Till att börja med så är den nya kuben gjord av två L-liknande bitar som byggs ihop till en låda och avslutas med två enkla sidor. Detta borde medföra att lådan är lättare att handskas med (hoppas vi) under tester. På bilden kan man också lägga märke till de nya skydden över de stora hålen. Dessa gjordes på begäran av Experiment-teamet, eftersom de hade problem med elektriska laddningar som byggdes upp mellan sensorerna. Preliminärt så visade sig skydden eliminera dessa störnings-moment. Vi får se vad de säger efter att de fått prova den nya designen.

//This week the Construction team has been busy building the new cube that was designed last week. This one has a few changes to it compared to the last design. For starters, it is made out of two L-shaped pieces that are combined to make a box-like construction and then finished off with two simple sides. This should make the cube easier to handle (hopefully) during tests. Looking at the picture, you may also notice the new cover-patterns over the big holes. This was done on request from the Experiments team as they had trouble with wayward electrical charges. Preliminary testing shows that this covering should mostly eliminate that problem. We’ll see once they try it out.

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.

Elektronik – v31

el_1
Figur 1: 3D-renderad bild på ESC-kretsen.

Vi har fortsatt försökt få all Arduino-kod att fungera på Teensyn så som koden fungerade på Arduino Uno/Romeo korten vi använde tidigare. Nu verkar vi ha fått det mesta att fungera, då vi kan kontrollera motorerna. Vi kan även använda RPM-mätaren igen och se hur snabbt motorerna snurrar. Däremot så har vi inte fått igång temperatursensorn efter vi bytte till Teensyn. Det är förmodligen nånting i koden som inte stämmer överens mellan de två korten som vi måste korrigera.

Vi börjar bli klara med kretskorten. Vi har etsat strömförsörjningskretsen, och nu väntar vi bara på att löda fast alla komponenter. ESC-kretskortet beställde vi då det hade varit för komplicerat att etsa själv. Det kortet borde komma vilken dag som helst. Sen är det bara att få fast alla komponenter, så ska det vara klart!

//We have continued trying to get the Arduino code we wrote for the Arduino Uno/Romeo cards to work on the Teensy processor. We seem to have succeeded transferring most of it, as we can control the motors and the RPM sensor correctly. However, the temperature sensor is still not giving us the right readings. We probably have to correct some code somewhere that the Teensy does not read the same way as the other Arduino processors.

We are nearing the end with the circuits. The power distribution circuit has been etched, and now we are just waiting to solder the components on. We decided to order the ESC circuit, since it is too complicated to etch ourselves. It should arrive any day now. Once it arrives and we attach the components and the circuits should be done!

Experiment – v28

ex_1

ex_2

Den mesta tiden denna vecka har gått till att lösa olika problem med field millen, till exempel så plockade vi upp mycket brus i utsignalen som inte ska finnas där. Vi har även byggt klart parallel-platt kondensator boxen. Ett annat problem som vi löste denna vecka var att sensor-plattorna blev mättade vid höga elektriska fält, detta löstes med att ändra gain i signal-kretsen.

//Most of the time this week have been to solve different problems of the field mill, for example reduce the noise from the output signal. We also completed the building of the parallel-plate capacitor box. Another problem that we solved this week was that the sensor-plates got saturated, this was solved by changing the gain of the signal circuit.

Simulering – v28

sim_2

sim_1

I veckan har simuleringarna legat på hyllan, vi har jobbat mestadels på att dokumentera allt vi gjort i en rapport för att se till att vi inte glömmer bort saker. Konrad gjorde sina sista dagar i veckan då han bara läser den kortare kursen och till veckan kommer Emil och Haidar vara på semester vilket gör att vi kommer gå lite på sparlåga. Vi tänkte på det lite som en storstädningsvecka, vi har fixat och kommenterat kod så att den blir lättare att använda i framtiden och tittat på vilken simuleringsdata vi har och behöver samt skrivit rapport.

Nästa vecka kommer vi fortsätta med dokumentationen och köra lite mindre simuleringar på rotorn till sensorn.

//This week the simulations has taken a backseat apart from a few that we went back and looked at again. Everything has been about getting all the results into writing and reflect on what we have actually done these weeks. Konrad left us yesterday since he only took the 7.5pts course and next week Haidar and Emil are going on a short vacation, so things are slowing down for a while. One could describe this as a cleaning-week. We have been fixing and commenting code so that it’s easy to use and read, looking at what simulation data we have and writing parts of the report. So nothing new has really happened.

Next week we will be continuing on the writing and do some small simulations on the rotor of the field mill.

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.

Simulering – v26

sensor_surface

Det går bra nu. Förra veckan gjorde vi några stora simuleringar på sensorn där vi undersökte de elektriska fälten från nästan alla möjliga infallsvinklar. Den här veckan har handlat om att bearbeta den datan för att se vad vi kan få ut av det. Än så länge har det varit massor av trigonometri, vektorer och föreställningar av “skeva” (kroklinjiga) koordinatsystem i huvudet. Än så länge kan vi se riktningen av fältet i ett plan och nu jobbar vi på att hitta amplitud och “attackvinkeln”. Vi är också intresserade av att se om det finns några blinda punkter i sensorn, där vi får samma data från två eller fler vinklar.

//So things are going well. Last week we did some big simulations on the sensor where we looked at the electric field from almost every angle. This week has been all about processing that data to see what we can get out of it. So far it’s been a lot of trigonometry, vectors and picturing skewed coordinate systems in our heads. So far we can see the orientation of the field in one plane and now we’re working on the amplitude and “angle of attack”. What we’re also interested in is to see if there are any blind spots in the sensor, where we get the same data from two or more angles.

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.