Utvikling av sonarsystem

Abstract

1.0 Sammendrag Under arbeid med prosjektet har jeg som innledende delprosjekt arbeidet med analoge kretsløsninger, herunder likeretting og omhylningskurve av ekkosignal. Konklusjon og erfaring fra innledende prosjekt vil gi meg utgangspunkt for videre utvikling av sonarsystemet. Jeg har gjort dette da den analoge krets er det bærende element i systemet. Jeg anser det som hensiktsmessig å bygge digital løsning ut fra de krav og muligheter som den analoge krets setter. Digital krets tilpasses den analoge kretsløsning. Etter arbeid med analog krets vurderte jeg forskjellige muligheter for behandling og justering av signalflyt. Dette innebærer vurdering av forskjellige metoder for sampling, TVG, kommunikasjon mellom komponenter samt ønskede tilkoblingsmuligheter. Jeg legger også opp til en kretsløsning med størst mulig fleksibilitet og justeringsmuligheter, da det kan være tilfeller der forventet funksjonalitet til delkrets ikke fungerer som forventet. Dette da det vil være økt risiko for feil om ny kretsløsning benyttes. Om krets har alternativ funksjonalitet eller mulighet for å kunne isoleres, anser jeg dette som gunstig. Forøvrig tester jeg så mange av delkretsene som mulig før total kretsløsning utarbeides, men hvor tid tilgjengelig i prosjektet som helhet vil påvirke omfanget av uttestingen. Under mitt arbeid med krets for TVG-justering fattet jeg interesse i komponenten LM1972. Dette er et SPI kontrollert potmeter med forventet lav støy. Enhetens dempning er dB skalert, noe som vil være egnet for bruk etter hydroakustikkens karakter. Med disse og øvrige egenskaper ble enheten, etter enkel uttesting, valgt å implementere i total kretsløsning. Videre valgte jeg å benytte en 16-bit ADC for sampling av analogt signal. Det var ytret ønske fra kravspesifikasjonen i å benytte 10- eller 12-bit oppløsning ved prosjektstart. Da Ethernet kontroller kan kjøres i 8- eller 16-bit, valgte jeg å oppgradere ADC oppløsningen til 16-bit. Forøvrig er det ikke tidligere erfart å benytte Ethernet kontrolleren i 16-bit modus samt at det ikke er funnet informasjon om dette på internett. Med fare for å ikke være i stand til å få Ethernet kontroller til å fungere i 16-bit modus ble ADC med mulighet i å ”byte swappe” valgt. Denne funksjonaliteten gjør det mulig å sette MSB eller LSB som første bit fra den parallelle ADC utgangen. Dette åpner for å kunne kjøre Ethernet i 8-bit modus med ADC i 16-bit oppløsning. Ved enkel modifikasjon i programkode vil dette gi en økt fleksibilitet og sikkerhet. Jeg valgte også å kjøre µC, ADC og Ethernet kontroller i en felles bus. På denne måten lagres samplet data direkte til Ethernet kontrollerens bufferminne, uten å måtte mellomlagres i µC. µC vil av dette opprettholde kontroll over Ethernet kontroller og samtidig avlastes ved sampling av data. Fordelen vil gi seg gjeldende i en raskere samplings rate og økt hastighet på systemet generelt samt en økt nøyaktighet i tidsaktiverte rutiner i mikrokontrolleren. Jeg implementerer også mulighet for å kunne kontrollere sendereffekt på transduser via mikrokontroller. Bruker kan da styre ønsket sendereffekt via UDP pakker over Internett. Testkort og til slutt den endelige kretsløsning realiseres i CADStar. Endelig kretskort realiseres i et firelags kort. Etter programmering av µC lages brukerprogram. Dette lager jeg med programmet Delphi. Datakommunikasjon sendes i UDP pakker mellom Delphi program og kretskort. Kommunikasjon er et toveis system mellom bruker og kretskort. Samtlige kommandoer fra bruker bekreftes satt fra kretskortet før systemstatus oppdateres i Delphi programmet. Etter ferdigstillelse er systemets funksjonalitet verifisert med test over nettet internt på fys-nettet ved UiO.