Proyecto proyecto fin de carrera

Contenido

Descripción del proyecto

Este proyecto se basa en la construcción de un osciloscopio USB para PC que sea lo suficientemente robusto y confiable como para poder venderlo a liceos, facultades y centros estudiantiles. El osciloscipio deberá contar entonces con una serie de requisitos básicos para que pueda ser un producto comercializable, por ejemplo: ancho de banda suficiente, protección adecuada, manejo confortable (buena funcionalidad), etc. Hoy en día un osciloscopio común en Uruguay está en el entorno de los U$S 800. La meta es lograr construir un dispositivo sensiblemente más barato y de características similares.

Cronograma del proyecto

El período del trabajo del proyecto es desde Junio de 2005 a Marzo de 2006. El cronograma propuesto es el siguiente:

Como puede verse, el proyecto en sí constará de 3 grandes etapas (análisis, diseño e implementación) las cuales se comentan con más detalle más adelante.

La duración de las etapas se basa unicamente en nuestras espectativas actuales las cuales, dada nuestra escasa experiencia en el tema, probablemente no sean muy preicsas. Sin embargo, estimamos el momento de la presentación oral para fines de la etapa de análisis y principios de la etapa de diseño.

A continuación se detalla el contenido de cada etapa.

Etapa de Análisis

La etapa de análisis constará de un estudio previo del background teórico necesario para desarrollar el dispositivo, como ser estudio de los componentes disponibles en el mercado para usar en particular:

• disponbilidad, costos y funcionalidad de conversores analógico digitales (ADC)
• sistemas de sample & hold que será necesario utilizar para poder muestrar correctaemnte la señal
• mecanismo teórico para medir señales periódicas de frecuencias mayores
• componentes usados para la comunicación por la interfaz USB
• mecanismos de protección de la interfaz USB para que el puerto USB de la PC esté aislado y sea inmune a daños
• optoislación y otros mecanismos de protección para el propio osciloscopio ante picos de sobrevoltaje
• grado de complejidad del hardware: si el hardware va a ser tonto y el software va a hacer todo el procesamiento o si se le va a poner algo de inteligencia al hardware
• ganancia y ajuste de la señal de entrada: como adecuarla la señal de entrada (~mV - 220 V) al conversor AD que soporta voltajes de 5 o 12 V
• estudiar la viabilidad de usar algun mecanismo de sensado no lineal (tipo ley µ) para obtener más precision a amplitudes pequeñas.
• alimentacion: estudiar ventajas y desventajas de utilizar alimentación desde el bus USB contra usar una fuente propia.
• ancho de banda viable a utilizar
• viabilidad de poder realizar estudio de transitorios usando inteligencia por software
• escribir un documento (tipo brochure) que hable de las ventajas de este osciloscopio con respecto a un osciloscopio real, por ejemplo: procesamiento digital de los datos, análisis de transitorios, etc.
• controles: si los controles del osciloscopio serán todos por software o se tendrá algun control (perilla o botón) por hardware
• escribir las especificaciones esperadas del aparato en base a las especificaciones de los componentes a usar
• decidir si el hardware utilizará algun tipo de buffer (memoria interna) o se transmitirán los datos por ráfagas en base a los requisitos de la transmisión USB y otros.

En esta etapa también se hara una investigación sobre otros dispositivos similares disponibles en el mercado para tener una idea de los precios finales posibles que tendremos que manejar y, también quizás tomar prestada alguna idea para el diseño.

Sin duda, la parte más importante de esta etapa consta de la investigación de la disponibilidad de hardware en el mercado para llevar a cabo la implementación, asi como su adaptación al presupuesto disponible.

El entregable de esta etapa seran las especificaciones completas (también llamado alcance del proyecto) incluyendo especificaciones sobre el equipo, manual y anexos con posibles cosas mejorables. En la presentación oral se explicaran las decisiones tomadas para llegara a cada una de las especificaciones y porque se dejaron afuera las cosas que se dejaron afuera.

Etapa de Diseño

La etapa de diseño tiene como finalidad "bajar a tierra" la información recopilada en la etapa de análisis, es decir la creación de los esquemáticos y el diseño de los circuitos a implementar.

Una vez finalizada la etapa de análisis se tendrá una idea general bastante sólida de que componenetes se principales se usaran y de cuales partes se implementaran por software (en la PC) y cuales por hardware. La etapa de diseño consta de compilar toda esa información y llevarla a algo implementable, es decir, esquemáticos de los circuitos, diagrama de conexiones de todos los componentes y en caso de ser necesario/posible una maqueta del mismo.

Esta etapa cubrirá los siguiente tópicos (entre otros):

• definiar la API del driver, es decir, las funciones que brindará el driver del osciloscopio. en caso de hacerlo portable para alguna aplicación existente (xoscope) estará condicionado al protocolo ya usado en dicha aplicación o habrá que hacer un wrapper.
• escribir las especificaciones teóricas del aparato basado en los componentes empleados y resaltar los cambios con las especificaciones originales de la etapa de analisis
• simulaciones con Orcad, Circiut Maker o similar.

Etapa de Implementación y depurado

La última etapa consiste en la implementación propiamente dicha del prototipo incluyendo: compra del hardware, ensamblado de los componentes, y programación del software (driver o aplicación segun sea el caso) siguiendo por supuesto las especificaciones estipuladas en la etapa de diseño.

No descartamos que en esta etapa puedan surgir imprevistos que requieran la revisión de algunas pautas del diseño, simplemente contamos con la ayuda del tutor y una revisión exhaustiva previa del diseño para minimizar estos imprevistos.

Esta etapa también contará por supuesto con una larga etapa de depuración y prueba del dispositivo hasta lograr una implementación que cuente con la robustez y confiabilidad que precisamos. Dicha etapa puede implicar logicamente la reimplementación de partes defectuosas en caso de que las hubiese.