Inertiamittausmoduulin suunnittelu
Kankkunen, Juuso (2026)
2026
Sähkötekniikan DI-ohjelma - Master's Programme in Electrical Engineering
Informaatioteknologian ja viestinnän tiedekunta - Faculty of Information Technology and Communication Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2026-01-19
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202601161541
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202601161541
Tiivistelmä
Tässä diplomityössä suunnitellaan inertiamittausmoduuli. Työssä käydään lyhyesti läpi inertiamittausyksiköiden teoriaa, jonka jälkeen valitaan käyttökohteeseen sopiva IMU-anturi. Valinnassa vertaillaan markkinoilla olevia vaihtoehtoja. Seuraavaksi kahdelle potentiaaliselle anturille tehdään käytännön testejä, joiden perusteella valitaan anturi, jonka ympärille piirikorttimoduuli suunnitellaan. Antureille tehdään staattinen testi, lämpösyklitesti, kulmatarkkuustesti ja iskutesti.
Valitulle anturille suunnitellaan sitten piirikaavio ja piirilevyn layout, jonka jälkeen yksi prototyyppipiirikortti valmistetaan piirilevyjyrsimellä. Lopuksi valmistettua piirilevyä testataan. Sen jännitettä ja SPI-väylien signaaleja tutkaillaan oskilloskoopilla. Testauksessa kokeillaan myös sarjavastusten ja ylös- sekä alasvetovastusten vaikutuksia signaaleihin. Suunniteltua piirilevyä verrataan myös valmistajan demokittiin, jotta sen suorituskykyä pystytään arvioimaan paremmin. Lopuksi vielä pohditaan mahdollisia parannuksia piirikorttimoduulille. Piirilevyn suunnittelu onnistui ja sen suorituskyky vastasi valmistajan demokitin suorituskykyä. SPI-väylän ja jännitteen mittauksissa kuitenkin löytyi myös merkittävää ylikuulumista, etenkin SPI-väylän kellosignaalin osalta. Kellosignaalin nousu- ja lasku aiheuttavat muissa signaaleissa jännitepiikkejä. Ylikuuluminen ei kuitenkaan vaikuttanut anturin suorituskykyyn.
Työ tehdään Senop Oy:lle. Työssä suunniteltava piirikorttimoduuli on osa laajempaa tuotekehitysprojektia. Piirilevyn kehitystä jatketaan vielä tämän työn jälkeen ja tavoitteena on, että lopulta piirikorttimoduuli voidaan ottaa käyttöön tuotteessa. Suurimpana kehityskohteena on kellosignaalin ylikuulumisen vähentäminen. Kokonaisuudessaan työ on onnistunut ja sen tavoitteisiin päästään.
Valitulle anturille suunnitellaan sitten piirikaavio ja piirilevyn layout, jonka jälkeen yksi prototyyppipiirikortti valmistetaan piirilevyjyrsimellä. Lopuksi valmistettua piirilevyä testataan. Sen jännitettä ja SPI-väylien signaaleja tutkaillaan oskilloskoopilla. Testauksessa kokeillaan myös sarjavastusten ja ylös- sekä alasvetovastusten vaikutuksia signaaleihin. Suunniteltua piirilevyä verrataan myös valmistajan demokittiin, jotta sen suorituskykyä pystytään arvioimaan paremmin. Lopuksi vielä pohditaan mahdollisia parannuksia piirikorttimoduulille. Piirilevyn suunnittelu onnistui ja sen suorituskyky vastasi valmistajan demokitin suorituskykyä. SPI-väylän ja jännitteen mittauksissa kuitenkin löytyi myös merkittävää ylikuulumista, etenkin SPI-väylän kellosignaalin osalta. Kellosignaalin nousu- ja lasku aiheuttavat muissa signaaleissa jännitepiikkejä. Ylikuuluminen ei kuitenkaan vaikuttanut anturin suorituskykyyn.
Työ tehdään Senop Oy:lle. Työssä suunniteltava piirikorttimoduuli on osa laajempaa tuotekehitysprojektia. Piirilevyn kehitystä jatketaan vielä tämän työn jälkeen ja tavoitteena on, että lopulta piirikorttimoduuli voidaan ottaa käyttöön tuotteessa. Suurimpana kehityskohteena on kellosignaalin ylikuulumisen vähentäminen. Kokonaisuudessaan työ on onnistunut ja sen tavoitteisiin päästään.