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Signalübertragung via MorsecodeProjektpräsentation
Projektziele
• Senden von Nachrichten im international genormten Morsecode
• Überprüfen der eigegebenen Nachricht auf nicht erlaubte Zeichen
• Empfangen des Morsecodes und Anzeigen der Nachricht
Staatliche Technikakademie Weilburg - Morsecode
Technologieschema
Staatliche Technikakademie Weilburg - Morsecode
Touchdisplay
Raspberry Pi 3
Laser
Lautsprecher
LED
Fotodiode
Stromlaufplan - Sender
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Stromlaufplan - Empfänger
Staatliche Technikakademie Weilburg - Morsecode
Programmablaufplan - Sender
Staatliche Technikakademie Weilburg - Morsecode
1. Zu sendende Nachricht eingeben
2. Eingegebene Nachricht wird auf nicht erlaubte Zeichen überprüft
3. Laser übermittelt Nachricht im Morsecode1. LED zeigt Signal optisch an
2. Lautsprecher gibt Signal akustisch aus
Programmablaufplan - Empfänger
Staatliche Technikakademie Weilburg - Morsecode
1. Fotodiode empfängt Lasersignale
2. Empfangene Signale werden in Buchstaben umgewandelt
3. Nachricht wird angezeigt
LabVIEW Software - Sender - Frontpanel
Staatliche Technikakademie Weilburg - Morsecode
1. Namensfeld
2. Erlaubte Zeichen
3. Nachricht
4. Ausrichten
5. Nachricht senden
6. Senden Abbrechen
7. Zusatzmodule
8. LabVIEW-Programm beenden
1.
2.
3.
4.
8.
5.
6.
7.
LabVIEW Software - Sender
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LabVIEW Software - Empfänger - Frontpanel
Staatliche Technikakademie Weilburg - Morsecode
1. Namensfeld
2. Erlaubte Zeichen
3. Empfangene Nachricht
4. Ausrichten
5. Nachricht löschen
6. Zusatzmodule
7. LabVIEW-Programm beenden
1.
2.
3.
4.
7.
5.6.
LabVIEW Software - Empfänger
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TSXpertsRaspberry Pi Compiler1. Raspberry Pi hinzufügen
1. IP Adresse eintragen
2. Namen vergeben
2. VI auswählen1. VI kann bearbeitet werden
1. Vorsicht geboten, da es oft zu Schreibfehlern kam
3. Raspberry Pi auswählen
4. Compiler starten
Staatliche Technikakademie Weilburg - Morsecode
2
1
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4
ProblemeIsolation der Laserdiode
Beschreibung
• Egal welcher Zustand am GPIO-Kanal, Laser gibt kein Signal aus
Lösung
• Test im ausgebauten Zustand ergibt volle Funktion
• Schlussfolgerung: Gehäuseschluss
• Messinggehäuse der Laserdiode mit Schrupfschlauch isoliert
Staatliche Technikakademie Weilburg - Morsecode
ProblemeGPIO-Signale der Fotodiode
Beschreibung
• Unregelmäßige Signale am GPIO-Kanal der Fotodiode
Lösung
• Pull-Down-Widerstand am GPIO-Kanal der Fotodiode• 10kΩ-Widerstand
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ProblemeTSXperts Compiler
Beschreibung
• Compiler benötigt mehr als 5 Stunden
• 1. Programmentwurf hatte eine Verschachtelungstiefe von 7 Ebenen
• Programgröße von ca. 800 KB
Lösung
• Verschachtelungstiefe von 5 Ebenen• Zustandsmaschine durch Flache-
Sequenzstruktur ersetzt
• Programmgröße von ca. 1,2 MB
• Compiler benötigt ca. 30 min.
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ProblemeTSXperts - GPIO Initialisierung
Beschreibung
• GPIO müssen als Ein- oder Ausgang definiert werden
• Initialisierung durch LabVIEW funktioniert nicht
Lösung
• GPIOs mit shell-Skript initialisieren
• Eigenes shell-Skript erstellt
• Skript wird beim Start ausgeführt
Staatliche Technikakademie Weilburg - Morsecode
ProblemeRaspberry Pi - Programmzykluszeit
Beschreibung
• Signale werden falsch erkannt
• Verarbeitung des Codes benötigt zu viel Zeit
• Iteration der „Haupt-While-Schleife“ benötigt ca. 27ms
Lösung
• Prozesspriorität mit shell-Skript erhöht
• Zeit pro Dit erhöht• Von 6ms auf 350ms
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Resultat• Deutliche Verbesserung der
Signalerkennung
• Fehler dennoch vorhanden
ProblemeRaspberry Pi - Prozessorkapazität
Betriebssystem
Shell-Skript
GPIO-Initialisierung Programmstart
Graphical User Interface des
Betriebssystems
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Start des Raspberry Pi
Endprodukt
• Senden der Nachrichten mit einem Zeitintervall von 350ms
• Überprüfen der eingegeben Nachricht auf nicht erlaubte Zeichen
• Empfangen des Morsecodes und Anzeigen der Nachricht
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Materialkosten
Staatliche Technikakademie Weilburg - Morsecode
Beschreibung Anzahl Preis Zwischensumme
Fototransistor 1 7,39 €- 7,39 €-
Micro-SD-Speicherkarte 2 8,36 €- 16,72 €-
Laser-Diode 1 4,99 €- 4,99 €-
LED 5V rot 1 10,95 €- 10,95 €-
Raspberry Pi 3 2 34,99 €- 69,98 €-
Piezo-Speaker 1 3,16 €- 3,16 €-
Steckernetzteil 1 8,19 €- 8,19 €-
TSXperts - Compiler 1 50,00 €- 50,00 €-
TSXperts - Compiler 1 50,00 €- 50,00 €-
Raspberry Pi 7" Touch Display 2 79,80 €- 159,60 €-
Display Flachbandkabel 20cm 2 3,19 €- 6,38 €-
Laser-Diode 3-5V 1 5,99 €- 5,99 €-
Piezo-Speaker 3V 1 9,58 €- 9,58 €-
Kabel 1 5,00 €- 5,00 €-
Tastatur 1 16,49 €- 16,49 €-
Materialkosten 2 50,00 €- 100,00 €-
MS Project 1 15,00 €- 15,00 €-
Materialkosten: 539,42 €-
Zeitübersicht
Staatliche Technikakademie Weilburg - Morsecode
21,50
34,00
64,50
15,50106
60,5
15
Projektfindung Gehäuse Fehlersuche Linux LabVIEW Enddokumentation Projektpräsentation
Fazit
Vorteile
Einfache Handhabung des Raspberry Pi
Erlernen der Handhabung eines Projektes von Entwicklung bis Projektabgabe
Erlernen von Erarbeiten der Problemlösungen
Erlernen von Arbeits- und Aufgabenaufteilung innerhalb des Teams
Nachteile
− Sehr stark eingeschränkte Möglichkeiten mit dem TSXperts-Compiler
−Ohne Vorkenntnisse von LabVIEW muss ein Projekt ausgesucht, geplant und programmiert werden
− Sehr Zeitaufwändig
− Sehr kostenintensiv
Staatliche Technikakademie Weilburg - Morsecode
Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit
Falco Hädicke ; Thomas vom Dahl ; Waldemar Fegler