LPS Mini, to system nawigacji lokalnej w formie niewielkich modułów. Jest to system nawigacji wewnętrznej (np. w budynku) charakteryzujący się dokładnością pozycjonowania równą 10 cm, którą zwiększyć można stosując wbudowane w moduły systemy inercyjne (akcelerometr, żyroskop i czujnik wysokości). Moduły LPS Mini są kompatybilne z Arduino Nano, z wyjątkiem wykorzystania kilku sygnałów, obecnych w Arduino Nano.
Zasięg zewnętrzny: około 200..300 m
Zasięg w budynku: około 30..50 m, zależnie od materiału z którego wykonano ściany
Częstotliwość odświeżania: 1..10 HZ
Moduł inercyjny: MPU-9250
Wysokościomierz: MS5611-01BA03.
Bateria: dowolna Litowo-polimerowa
System ładowania baterii: MCP73812T
Mikrokontroler: ATMEGA328 taktowana 8 MHz
Zasilanie 3,3 V
Wymiary: 29 mm x 28 mm
Waga bez baterii: 4g.
Opis
Jak poradzić sobie z nawigowaniem robotem w pomieszczeniu, tak aby pozostał on w wyznaczonym obszarze? Potrzebny jest system nawigacji absolutnej, podobny do systemu GPS, ale działający jedynie lokalnie, w ograniczonej przestrzeni. Podobne systemy mogą znaleźć zastosowanie w miejscach gdzie sygnał GPS jest nieobecny lub zbyt słaby, aby na nim polegać. Można wykorzystać w takiej aplikacji LIDAR wraz z opracowaną doń specjalną matą, jednakże zaprezentowany system jest znacznie prostszy w swojej konstrukcji i użytkowaniu.
Projekt oparty jest o układ DS1000 - szerokopasmowy układ radiowy firmy DecaWave. Układ ten pozwala na wyznaczenie odległości pomiędzy parą nadajnik-odbiornik. Właśnie ta możliwość została wykorzystana w opisywanym projekcie. Wystarczy jeden układ (tag) umieścić na lokalizowanym sprzęcie, a w znanych lokalizacjach w pomieszczeniu umieścić kotwice. Tak samo działa GPS, gdzie rolę kotwic pełnią satelity systemu. Z odległości wyznaczyć można położenie interesującego nas układu, względem znanych lokalizacji kotwic.
Opis montażu modułów systemu
Montaż trzeba rozpocząć od konfiguracji modułów jako tagi i kotwice oraz nadania im indywidualnych adresów. Wyprowadzenie J8 decyduje czy moduł jest tagiem (1) czy kotwicą (0). Wyprowadzenia J4 - J1 pozwalają na skonfigurowanie adresów. Tag i kotwica mogą mieć ten sam adres, jako że są one adresowane niezależnie.
Tag raportuje swoje położenie. Może to czynić poprzez UART, I²C lub radiowo. W poniższym przypadku korzystamy z UARTa podłączonego do USB poprzez konwerter z wejściem TTL. Zasilanie (3,5 - 5 V) dostarczone jest z baterii (piny +BATT i GND).
Interfejs szeregowy i zasilania wyprowadzone są także na złączu krawędziowym PCB.
Kotwica nie musi niczego raportować, więc wymaga jedynie podłączenia zasilania.
Po podłączeniu kabla USB-UART do komputera i skonfigurowania terminalu (57600-8-N-1) na ekranie pojawi nam się coś takiego:
Po załączeniu pierwszej kotwicy, układ zacznie nadawać informacje o odległości. Poniżej widać co raportował tag podczas zbliżania się do kotwicy:
Układ podaje odległość w milimetrach i siłę sygnału w dBm.
Przy trzech kotwicach terminal podaje nam takie informacje:
Jeśli kiedyś będziemy chcieli zmienić bootloader lub fusebity w ATmega328P, musimy wykorzystać adapter dla modułów LPS Mini. Pomaga też on w ewentualnym debuggowaniu układu.
Przykładową aplikacją tego systemu może być sterowanie robotem:
Źródło: https://hackaday.io/project/7183-lps-mini
Zasięg zewnętrzny: około 200..300 m
Zasięg w budynku: około 30..50 m, zależnie od materiału z którego wykonano ściany
Częstotliwość odświeżania: 1..10 HZ
Moduł inercyjny: MPU-9250
Wysokościomierz: MS5611-01BA03.
Bateria: dowolna Litowo-polimerowa
System ładowania baterii: MCP73812T
Mikrokontroler: ATMEGA328 taktowana 8 MHz
Zasilanie 3,3 V
Wymiary: 29 mm x 28 mm
Waga bez baterii: 4g.
Opis
Jak poradzić sobie z nawigowaniem robotem w pomieszczeniu, tak aby pozostał on w wyznaczonym obszarze? Potrzebny jest system nawigacji absolutnej, podobny do systemu GPS, ale działający jedynie lokalnie, w ograniczonej przestrzeni. Podobne systemy mogą znaleźć zastosowanie w miejscach gdzie sygnał GPS jest nieobecny lub zbyt słaby, aby na nim polegać. Można wykorzystać w takiej aplikacji LIDAR wraz z opracowaną doń specjalną matą, jednakże zaprezentowany system jest znacznie prostszy w swojej konstrukcji i użytkowaniu.
Projekt oparty jest o układ DS1000 - szerokopasmowy układ radiowy firmy DecaWave. Układ ten pozwala na wyznaczenie odległości pomiędzy parą nadajnik-odbiornik. Właśnie ta możliwość została wykorzystana w opisywanym projekcie. Wystarczy jeden układ (tag) umieścić na lokalizowanym sprzęcie, a w znanych lokalizacjach w pomieszczeniu umieścić kotwice. Tak samo działa GPS, gdzie rolę kotwic pełnią satelity systemu. Z odległości wyznaczyć można położenie interesującego nas układu, względem znanych lokalizacji kotwic.
Opis montażu modułów systemu
Montaż trzeba rozpocząć od konfiguracji modułów jako tagi i kotwice oraz nadania im indywidualnych adresów. Wyprowadzenie J8 decyduje czy moduł jest tagiem (1) czy kotwicą (0). Wyprowadzenia J4 - J1 pozwalają na skonfigurowanie adresów. Tag i kotwica mogą mieć ten sam adres, jako że są one adresowane niezależnie.
Tag raportuje swoje położenie. Może to czynić poprzez UART, I²C lub radiowo. W poniższym przypadku korzystamy z UARTa podłączonego do USB poprzez konwerter z wejściem TTL. Zasilanie (3,5 - 5 V) dostarczone jest z baterii (piny +BATT i GND).
Interfejs szeregowy i zasilania wyprowadzone są także na złączu krawędziowym PCB.
Kotwica nie musi niczego raportować, więc wymaga jedynie podłączenia zasilania.
Po podłączeniu kabla USB-UART do komputera i skonfigurowania terminalu (57600-8-N-1) na ekranie pojawi nam się coś takiego:
LPSMini v1.0 Setup
DIP L:1021, 0 H:510, 8:0x80
DECA0130
Tag addr: DECA01000
Setup donePo załączeniu pierwszej kotwicy, układ zacznie nadawać informacje o odległości. Poniżej widać co raportował tag podczas zbliżania się do kotwicy:
DECA02000 LAST: 14405mm P: -100.4
DECA02000 LAST: 13951mm P: -101.7
DECA02000 LAST: 13421mm P: -99.1
DECA02000 LAST: 12962mm P: -92.7
DECA02000 LAST: 12170mm P: -97.6
DECA02000 LAST: 10977mm P: -96.6
DECA02000 LAST: 10613mm P: -98.4
DECA02000 LAST: 9928mm P: -94.1
DECA02000 LAST: 9224mm P: -93.4
DECA02000 LAST: 8657mm P: -100.2
DECA02000 LAST: 8104mm P: -97.8
DECA02000 LAST: 7810mm P: -94.5
DECA02000 LAST: 7863mm P: -93.5
DECA02000 LAST: 7035mm P: -92.3
DECA02000 LAST: 6459mm P: -95.0
DECA02000 LAST: 6191mm P: -94.6
DECA02000 LAST: 5847mm P: -93.9
DECA02000 LAST: 5837mm P: -87.9
DECA02000 LAST: 5898mm P: -92.3
DECA02000 LAST: 6465mm P: -96.9
DECA02000 LAST: 6309mm P: -88.4
DECA02000 LAST: 5276mm P: -86.5
DECA02000 LAST: 5049mm P: -84.5
DECA02000 LAST: 4160mm P: -85.9
DECA02000 LAST: 3691mm P: -81.5
DECA02000 LAST: 2991mm P: -80.2
DECA02000 LAST: 2442mm P: -80.8
DECA02000 LAST: 1912mm P: -80.3
DECA02000 LAST: 1524mm P: -80.3
DECA02000 LAST: 1184mm P: -80.6
DECA02000 LAST: 868mm P: -81.2
DECA02000 LAST: 505mm P: -80.2
DECA02000 LAST: 293mm P: -80.3
DECA02000 LAST: 165mm P: -80.4
DECA02000 LAST: 151mm P: -80.7
DECA02000 LAST: 127mm P: -80.1
DECA02000 LAST: 83mm P: -80.2Układ podaje odległość w milimetrach i siłę sygnału w dBm.
Przy trzech kotwicach terminal podaje nam takie informacje:
DECA02000 LAST: 10065mm P: -100.3
DECA02001 LAST: 5971mm P: -85.3
DECA02002 LAST: 5485mm P: -85.4
DECA02000 LAST: 10053mm P: -98.3
DECA02001 LAST: 5945mm P: -84.3
DECA02002 LAST: 5500mm P: -85.4Jeśli kiedyś będziemy chcieli zmienić bootloader lub fusebity w ATmega328P, musimy wykorzystać adapter dla modułów LPS Mini. Pomaga też on w ewentualnym debuggowaniu układu.
Przykładową aplikacją tego systemu może być sterowanie robotem:
Źródło: https://hackaday.io/project/7183-lps-mini
Fajne? Ranking DIY
