Signalübertragung via Morsecode - ta-weilburg.com · Projektziele •Senden von Nachrichten im international genormten Morsecode •Überprüfen der eigegebenen Nachricht auf nicht

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


Touchdisplay

Raspberry Pi 3

Laser

Lautsprecher

LED

Fotodiode

Stromlaufplan - Sender


Stromlaufplan - Empfänger


Programmablaufplan - Sender


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

../../../PAP-Projekt/2018-04-25_Morsecode-Sender.pap

Programmablaufplan - Empfänger


1. Fotodiode empfängt Lasersignale

2. Empfangene Signale werden in Buchstaben umgewandelt

3. Nachricht wird angezeigt

../../../PAP-Projekt/2018-04-25_Morsecode-Empfaenger.pap

LabVIEW Software - Sender - Frontpanel


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


../../../Software/LabVIEW/Morsecode_Sender/2018-04-15_Sender.vi

LabVIEW Software - Empfänger - Frontpanel


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


../../../Software/LabVIEW/Morsecode_Empfaenger/2018-04-15_Empfaenger.vi

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


2

1

3

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


ProblemeGPIO-Signale der Fotodiode

Beschreibung

• Unregelmäßige Signale am GPIO-Kanal der Fotodiode

Lösung

• Pull-Down-Widerstand am GPIO-Kanal der Fotodiode• 10kΩ-Widerstand


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.


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


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


Resultat• Deutliche Verbesserung der

Signalerkennung

• Fehler dennoch vorhanden

ProblemeRaspberry Pi - Prozessorkapazität

Betriebssystem

Shell-Skript

GPIO-Initialisierung Programmstart

Graphical User Interface des

Betriebssystems


Start des Raspberry Pi

../../../Software/Linux/2018-04-15_shell-Skript_Empfaenger.txt

../../../Software/Linux/2018-04-15_shell-Skript_Sender.txt

Endprodukt

• Senden der Nachrichten mit einem Zeitintervall von 350ms

• Überprüfen der eingegeben Nachricht auf nicht erlaubte Zeichen

• Empfangen des Morsecodes und Anzeigen der Nachricht


Materialkosten


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


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


Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit

Falco Hädicke ; Thomas vom Dahl ; Waldemar Fegler

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