Desenvolvimento de um VeÃculo AÃ©reo NÃ£o-Tripulado - LARA ...

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Parâmetro Frequência de Operação Potência de Transmissão Taxa de transmissão Valor 900 MHz (ISM) 50 mW (+17 dBm) 156 kbps Tabela 3.15: Especificações do módulo Digi XBee-PRO XBP09-DPWIT-156 Figura 3.15: Módulo Digi XBee-PRO XBP09-DPWIT-156 3.6 Projeto de Sistema Com todos os dispositivos e requisitos de projeto definidos, seguiu-se para a elaboração do projeto a nível de sistema. Para esse tipo de projeto, o sentimento (feeling) e experiência do projetista são os fatores que mais influenciam o resultado final. Como via de regra, o projeto de hardware deve facilitar ao máximo a programação necessária, ser fácil de montar, diagnosticar e consertar problemas, além de ser o mais confiável possível - ou seja, ele deve reduzir a quantidade de homem-horas dedicadas a atividades de manutenção e montagem. Outro ponto fundamental é que todos os dados devem chegar ao processador principal (o Gumstix Overo), os algoritmos devem ser executados, e a ação de controle executada em um tempo razoável para o controle da aeronave - arbitrado em torno de 100 Hz, com base na experiência provida de outros projetos do LARA. O primeiro desafio é a levar todos os dados ao processador principal - os sensores utilizam uma variedade grande de padrões elétricos e lógicos incompatíveis entre si, o que dificulta a conexão de todos os dispositivos diretamente ao processador principal. Outro fator limitante é a quantidade de dispositivos e portas disponíveis no Gumstix e os drivers desses dispositivos. Assim, para facilitar o processo de aquisição, todos os dispositivos seriam conectados (diretamente ou indiretamente) a um processador auxiliar - o NXP LPC2148 - que tem como objetivo concentrar os dados, de tal forma que só houvesse um único dispositivo conectado ao Gumstix. O LPC2148 foi escolhido devido ao domínio dos projetistas com esse microcontrolador, além da velocidade de processamento e a disponibilidade dos módulos no LARA. Além disso, esse dispositivo conta com uma interface JTAG para debug, o que facilita muito o processo de depuração de eventuais problemas. 40
Os conversores analógicos/digitais integrados no LPC2148 também reduziam a quantidade de circuitos adicionais necessários. Essa mesma técnica de utilizar um dispositivo concentrador foi utilizada para gerenciar os sinais de rádio (geração e aquisição) e para os dados da central inercial. Em ambos os casos, essa parte é gerenciada pelos microcontroladores AVR locais de cada módulo. Sabendo como todos os dispositivos se comunicariam, seguiu-se para o levantamento dos circuitos auxiliares necessários. Consultando os sensores, constatou-se que seriam necessários os circuitos de alimentação, circuitos de conversão de nível lógico e de condicionamento de sinal analógico, e um circuito para o sincronismo dos sonares. Com essas informações, chegou-se ao diagrama completo a nível de sistema, mostrado na Figura 3.16. Modem Digi XBee- PRO PC (HMM) Monitor de Corrente da Bateria Monitor de Tensão da Bateria Tubo de Pitot Eagle Tree Systems Referência de Tensão 3V3 Serial LVTTL RS232 Série Paralelo 3 Medias Sensor de Pressão Diferencial MPXV7002DP Analógico Altímetro SCP1000 Bateria Lítio Polímero 3S SPI LVTTL Conversor DC-DC Saída 5 V DC Módulos Energia Sensor de Temperatura LM35 Analógico Analógico Analógico Sonar 1 MaxBotix LV- MaxSonar- EZ4 Circuito de Sincronismo Processador Principal Gumstix Overo Processador Auxiliar NXP LPC2148 PWM, 2 Canais Sonar 2 MaxBotix LV- MaxSonar- EZ4 20 Hz Serial LVTTL SPI LVTTL Serial LVTTL SPI LVTTL Microcontrolador Atuação Atmel AVR ATMega 328P Microcontrolador Leitura Rádio Atmel AVR ATMega 328P 8 Canais PWM Ctrl. MUX GPS Novatel SUPERSTAR II Girômetro LY530ALH Girômetro LPR530ALH Acelerômetro ADXL345 Mux Emergência 7 Canais PWM Cabo Coaxial 50 Ohms Analógico I2C ESC 1 Canal PWM 4 Canais PWM 3 Cabos Alta Corrente Antena V-Torch Electronics VTGPSIA-3 Módulo GPS Microcontrolador IMU Atmel AVR ATMega 328P I2C Magnetômetro HMC5843 Servos Hitec HS-5055MG Motor Turnigy C3530-1100 Rádio Spektrum DX-7 Módulo Rádios/Atuação Sonares Sparkfun Electronics 9DOF Razor IMU Figura 3.16: Projeto completo a nível de sistema O diagrama tenta ilustrar todo o projeto de uma forma simples e condensada. Percebe-se que o Gumstix utiliza 2 portas seriais - uma para comunicar com o PC (para testes/desenvolvimento) ou para o modem XBee, e uma para se comunicar com o LPC2148. O LCP2148 recebe todos os dados dos sensores analógicos (referência de tensão, sensor de temperatura, medida de pressão diferencial e informações de corrente e tensão da bateria), além dos sinais digitais. Pode-se dividir os barramentos digitais do LPC da seguinte forma: SPI0, SPI1, UART0 e UART1. O barramento SPI0 (Serial Peripheral Bus 0 ) é utilizado para comunicação com os módulos de leitura dos rádios, geração de PWM para os servos e para o altímetro SCP1000. Uma funcionalidade interessante do barramento SPI é a possibilidade de se utilizar vários dispositivos no mesmo barramento sem conflitos, através do uso de sinais CS (chip select). 41
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Tubo de Pitot Forma de Calibração
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