Sistema Inalámbrico de detección de aceleraciones (cabeceo) basado en plataforma LabVIEW y Arduino. Renato Salinas Michael Miranda DIMEC USACH

Transcripción

1 Sistema Inalámbrico de detección de aceleraciones (cabeceo) basado en plataforma LabVIEW y Arduino. Renato Salinas Michael Miranda DIMEC USACH NI Academic Days 2012

2 Definición del Problema Este trabajo aborda la detección automámca - de un aspecto- del estado de atención de un trabajador, que se puede predecir a parmr de las variaciones angulares de un sistema de coordenadas fijo en la ápice de la cabeza relamvo a un sistema de coordenadas asociado el tronco del individuo. Aplicable a ambientes que requieren estado de alerta elevado (Minería, camioneros, conductores de buses, operadores de plantas, etc.)

3 Solución Propuesta

4 Aspectos a considerar Bajo consumo de energía Bajo peso Capacidad computacional Embebido Confiable Confortable

5 Compromisos (Trade- offs) Inalámbrico?: disminuye peso para el usuario y aumenta el confort. Sube consumo de energía y aumenta coste computacional Embebido?: se optó por un Pc- portáml con LabVIEW, por la necesidad de efectuar análisis complejos con las señales y para desarrollos futuros (que incluyen visión). Se contempla en una nueva versión.

6 Comunicación Inalámbrica La comunicación inalámbrica o sin cables es aquella en la que extremos de la comunicación (emisor/receptor) no se encuentran unidos por un medio de propagación ]sico, sino que se umliza la modulación de ondas a través del espacio. La comunicación verbal, es no alámbrica pero requiere medio de trasmisión (aire).

7 Elección del sistema inalámbrico Por un tema de disponibilidad y know- how se eligió tecnología Xbee, por sobre módulos RF, wifi o bluetooth. Tamaño Frecuencia de transmisión Posibilidad de armar redes mulmpunto

8 Xbee ZigBee es un protocolo de comunicación inalámbrica para su umlización con radiodifusión digital de bajo consumo, basada en el estándar IEEE de redes inalámbricas de área personal. Su objemvo son las aplicaciones que requieren comunicaciones seguras con baja tasa de envío de datos y maximiza la vida úml de sus baterías

9 LabVIEW Sohware de programación en lenguaje gráfico (G) de uso en aplicaciones profesionales y de alta confiabilidad, portable desde sistemas embebidos hasta plataformas mulm- núcleo.

10 Arduino Plataforma de hardware abierto, basada en micro- controladores de la familia AVR (Atmel), en la cual la comunidad contribuye a la mejora conmnua. Programable en lenguaje derivado del C (rápido desarrollo de aplicaciones) Variedad de librerías disponibles Entradas y salidas digitales y analógicas (PWM)

11 Arduinos UNO y MEGA Arduino Uno es una tarjeta basada en el microcontrolador ATmega328. Tiene 14 entradas/salidas digitales; 6 pueden ser umlizadas como salidas PWM, 6 entradas análogas, un cristal oscilador de 16Mhz, conexión USB, conector de alimentación, conector ICSP y botón de reset.

12 Acelerómetro El ADXL335 es un acelerómetro is a de 3- ejes con salidas de voltaje acondicionadas. Mide aceleraciones dentro del rango ±3 g. Puede medir la aceleración estámca de gravedad (en inclinómetros), así como la aceleración dinámica resultante de movimientos, choques o vibraciones. Mediante la combinación vectorial de las aceleraciones en los 3 ejes es posible obtener los ángulos de inclinación umlizados en este trabajo.

13 Requerimientos del sistema Un Arduino basado en el ATMEGA328 o superior. Puede ser un Duemilanove o el Arduino UNO. El IDE de Arduino LabVIEW 2010 o superior Kit de drivers VISA. VIPM (VI package manager). LabVIEW Interface for Arduino ( o LIFA)

14 Desarrollo Experimental (1) : Casco y primera voluntaria

15 Desarrollo Experimental (2): Entorno de desarrollo

16 Desarrollo Experimental (3): Pruebas del sistema con el casco

17 VI y SubVIs

18 Conclusiones El protompo experimental funciona de manera esperada, pero sólo ha sido testeado en ambiente de laboratorio. El uso de LabVIEW y Arduino permite bajar costos de hardware y asegurar una transición suave en versiones industriales futuras. Las comunicaciones inalámbricas son suscepmbles al ruido electromagnémco, por lo que se necesitan estudios adicionales para evaluar su comportamiento en ambientes ruidosos.

19 Trabajo Futuro