Posisjonering i elektromagnetisk felt 2

Abstract

Formålet med denne oppgaven er (i ) å sammenligne og velge egnet magnetfeltsensor, (ii ) konstruere og bygge et dataloggesystem som måler og logger magnetfeltmålingene og (iii ) verifisere invariantene A og Z . Invariantene ble utforsket av Kristian Stangeland i hans oppgave [25] og der kom han frem til at disse er uavhengig av fasestrømmen og at de dermed kan benyttes for beskrive posisjonen i et magnetfelt. Det er gjennom denne oppgaven designet et målesystem for å måle magnetfeltstyrken til et magnetfelt, produsert av en høyspentmast. Ved komponentvalg til dette målesystemet er det fokusert på komponenters egenskaper og ikke faktorer som kost og kompleksitet. Når magnetfeltsensoren HMC2003 ble valgt, var det tydelig at den ville kreve et betraktelig mer komplekst kretskort en hva som innledningsvis var skissert. Sensoren er en analog 3-akse magnetfeltsensor som krever betydelig analog signalbehangling for å opprettholde ønsket presisjon. Dette medførte at omfanget av den delen av oppgaven som omhandlet konstruksjon og bygging av dataloggesystemet økte betraktelig. Det utviklede målesystem består av flere sensornoder og en prosesseringsnode. Det er valgt å knytte disse sammen via en felles galvanisk isolert CAN-buss. Magnetfeltmålingene vil utf res av sensornodene og prosesseringsnoden utf rer frekvensanalyse av målingene. Basert på frekvensanalysen, beregner prosesseringsnoden invariantene til hver sensornode. Antall sensornoder som kan inngå i det komplette målesystem, vil kun begrenses av datalast på buss, samt begrensninger definert i standard CAN2.0B [9]. Det er gjennom eksperimenter vist at invariantene A og Z synes å gjennspeile en posisjonsendring bra. Standardavvikene til invariantentene ble basert på målinger i et eksperiment beregnet til A < 0:01 og Z < 0:4 , ved magnetfeltmåling under en høyspentmast. Omregnet i prosent representerer standardavviket A 0:6% av invarianten A og standardavviket Z 0:18% av invarianten Z . Basert på eksperimentene ble det tydelig at invariantene kan benyttes for å estimere den faktiske posisjonen i et magnetfelt. Algoritmer som Kalman-filter eller CMA-ES er begge godt egnet til å utføre posisjonsestimering basert på invariantene. Utviklingen av dette hører naturlig til sammen med utviklingen av prosesseringsnoden og er dermed foreslått til videre arbeid.