Langaton mittausjärjestelmä

Abstract

Tässä insinöörityössä oli tarkoituksena toteuttaa Kajaanin ammattikorkeakoululle langaton mittausjärjestelmä, jota voitaisiin jatkossa hyödyntää opetuskäytössä. Järjestelmän tuli kyetä mittaamaan lämpötilaa, ilmankosteutta sekä ilmanpainetta, ja mittausdatan lähetys piti tapahtua jatkuvana datavirtana langattomasti Bluetoothin avulla. Järjestelmä tuli kasata tarvittavineen komponentteineen ja laitteineen, sekä toteuttaa C-kielellä järjestelmälle ohjelmakoodi. Järjestelmälle piti myös suunnitella ja tehdä käyttöliittymäsovellus. Työn teoriaosuudessa käsitellään työssä pääsääntöisesti olevia ja esiintyviä asioita ja teknologioita, kuten Raspber-ry Pi:tä, sekä kahta eri tiedonsiirtomenetelmää: I2C-väylää sekä Bluetoothia. Teoriaosuudessa tuodaan myös esiin, kuinka järjestelmän kehittämiseen tarkoitettu ympäristö saadaan käyttöön tarvittavineen asetuksineen, sekä järjestelmän fyysiset kytkennät ja ohjelmakoodin toteutus pääpiirteittäin. Työn käytännön osuus koostuu lähinnä järjestelmälle toteutettavasta C-kielisestä ohjelmakoodista, joka kehitettiin Eclipsen ja Qt Creatorin avulla. Antureilta lukeminen sekä Bluetooth-tiedonsiirto toteutettiin kannettavalla tietokoneella Eclipsen avulla käyttäen hyväksi ristiinkääntäjää. Qt Creatorilla tehtiin järjestelmälle käyttöliittymä suoraan Raspberry Pi:llä. Elektroniikan osalta järjestelmä koostuu kahdesta Raspberry Pi -minitietokoneesta, kahdesta anturista sekä pienestä, Raspberry Pi:n GPIO-porttiin liitettävästä LCD-näytöstä. Toiseen Raspberry Pi:hin on liitetty kaksi eri anturia: lämpötila- ja ilmankosteusanturi sekä paineanturi. Mittausdata lähetetään langattomasti Bluetoothin avulla toiselle Raspberry Pi:lle, johon on kytketty pieni LCD-näyttö. Mittaustulokset saadaan näkyviin järjestelmälle suunnitellun käyttöliittymäsovelluksen avulla. Työn lopputuloksena saatiin lähes toimiva mittausjärjestelmä. Järjestelmä mittaa lämpötilaa sekä ilmankosteutta ja lähettää mittausdatan jatkuvana datavirtana eteenpäin Bluetoothin avulla. Paineenmittaus toimi hetken, ja käyttö-liittymäsovellusta ei saatu lopulta toimimaan.

The aim of this thesis was to implement a wireless measurement system which could be utilized in teaching in the future. The task was commissioned by Kajaani University of Applied Sciences. The system had to be able to measure temperature, humidity and air pressure. The data was to be transferred wirelessly by Bluetooth and it had to be continuous. The system was to be assembled from its necessary components and devices, as well as implement the program code with C language. The user interface application for the system had to designed and created as well. The theoretical part of this thesis is mainly focused on issues and technologies appearing in the thesis. For example, Raspberry Pi and two different data transfer methods: I2C bus and Bluetooth. The theory part also introduces how the environment for the systems development is put to use with the needed settings, as well as physical connections of the system and the implementation of the program code in general. The practical part of the thesis consists mainly of the program code which was implemented for the system. The development of the program code was made by Eclipse and Qt Creator. Sensor reading and Bluetooth transfer was implemented with a laptop computer and Eclipse using a cross compiler. The user interface was made with Qt Creator straight on the Raspberry Pi. The electronic part consists of two Raspberry Pi mini computers, two sensors and a little LCD screen which can be attached to the Raspberry Pi’s GPIO port. The temperature and humidity sensor, as well as pressure sensor is attached to another Raspberry Pi. The measurement data is transferred wirelessly by Bluetooth to another Raspberry Pi, which has a small LCD screen attached to it. The measurement data can be seen with the user interface application designed for the system. The final result is an almost working system which measures temperature and humidity and sends the measurement data forward continuously by Bluetooth. The pressure measurement worked awhile and wasn’t able to get the user interface application working in the end.