22437 Rapid prototyping af digital sensorsystemer med Arduino teknologi

2020/2021

P.g.a. Covid-19 afholdes den skriftlige eksamen for sommeren 2021 som hjemmeonline-eksamen med alle hjælpemidler tilladt og åbent net.
Kursusinformation
Rapid Prototyping of Digital Sensor Systems using Arduino Technology
Dansk
10
Bachelor
Kurset udbydes som enkeltfag
F5 (ons 8-17)
Campus Lyngby
Forelæsninger, opgaver, lab-øvelser, lab-projekter, skriftlig og mundtlig formidling.
13-uger
F5A, Reeksamen i august
Skriftlig eksamen og bedømmelse af opgave(r)
Karakteren gives ved en helhedsbedømmelse med følgende vægtning: Skriftlig eksamen (55%), afleveringsopgaver (45%). Kursets læringsmål indgår med lige stor vægtning i helhedsbedømmelsen.
4 timer
Alle hjælpemidler er tilladt
7-trins skala , intern bedømmelse
Erfaring med programmering og analoge elektronik
Minimum 10
Kaj-Åge Henneberg , Lyngby Campus, Bygning 349, Tlf. (+45) 4525 3905 , khen@dtu.dk
René Gadkjær , Lyngby Campus, Bygning 349, Tlf. (+45) 4525 3684 , rega@dtu.dk
22 Institut for Sundhedsteknologi
I studieplanlæggeren
Overordnede kursusmål
Kurset introducerer den studerende til et komplekst medicoteknisk udstyr, der kombinerer mekaniske, elektriske og digitale systemer. Den studerende skal gennem systemanalyse og cause-effect analyser opnå indsigt i systemets funktion og virkemåde og undersystemernes bidrag hertil. Herefter fokuseres på to af systemets analoge sensorsystemer og deres digitale styresystem og den studerende udfører Rapid Prototyping heraf med brug af Arduino teknologi. I grupper følges problemløsningens formelle trin startende med diagnose, efterfulgt af idégenerering, cause-effect analyse, rangering af løsningsforslag, design, prototyping, test og validering. Generiske kompetencer som teamwork, kommunikation, refleksion og kritisk tænkning er integreret i kursets læringsaktiviteter.
Læringsmål
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
  • Viden (fakta, teori, metoder): For et Arduino-baseret system beskrive og forklare formål, funktion, opbygning og virkemåder.
  • Viden (praksis): For et Arduino-baseret system forklare praktiske forhold, der begrænser anvendeligheden af teorier, metoder og materialer.
  • Viden (fakta, teori, metoder): Anvende, analysere og evaluere begreber, teorier, modeller, fagterminologi, metoder og procedurer inden for Arduino-baserede systemer til at sammensætte funktionelle systemer.
  • Viden (fakta, teori, metoder): Anvende, analysere og evaluere begreber, teorier, modeller, fagterminologi, metoder og procedurer inden for C-programmering til at udvikle operative Arduino-baserede systemer.
  • Færdigheder: Udføre komplekse procedurer og bruge avancerede værktøjer uafhængigt og uden fejl, samt prioritere og tilpasse metoder og procedurer til situationen.
  • Kommunikation: Beherske sprog og kommunikationsværktøjer med kun få fejl i mundtlige fremlæggelser og skriftlige materialer, kan strukturere indhold i henhold til norm, i øvet grad gøre anvendelse af fortællestil i overensstemmelse med kontekst og standarder, redigere for fejl, logik, klarhed, uregelmæssig stil og kildeoplysninger og på et øvet niveau udføre en kontekstanalyse til bestemmelse af kommunikationens formål samt modtagerens kompetencer.
  • Teamwork: Udføre og koordinere teamwork, udfærdige teamkontrakter og overvåge teamprocesser og teammedlemmers overholdelse af definerede normer.
  • Kritisk tænkning: Fortolke evidens præcist og objektivt, identificere relevante argumenter, analysere og evaluere alternative synspunkter, drage berettigede og logiske konklusioner, forklare og begrunde resultater og procedurer, begrunde beslutninger og fortolkninger og objektivt følge evidens og logisk ræsonnement.
  • Systemtænkning: Analysere funktioner og formål med et system og dets indflydelse på det interne og eksterne miljø med brug af flere perspektiver. Identifice undersystemer og karakterisere deres funktioner, interaktioner, indbyrdes afhængighed og tidsmæssige dynamik.
  • Prædiktiv tænkning: Gøre brug af et spektrum af relevante perspektiver til at designe scenarier til belysning af mekanismer og operationer i et komplekst system. Simulere sådanne scenarier for at afsløre styrker og svagheder i selve systemet og i interaktionen af systemet med andre systemer og med brugere af systemet.
  • Problemløsning (analyse): Diagnosticere komplekse, flertrins, lukkede problemer med en kompleks, inkonsekvent og upræcis beskrivelse, der kræver fortolkning. Udtænke og simulere flere løsningsmuligheder, analysere performance og indvirkning og rangére løsninger baseret på veldefinerede kriterier.
  • Problemløsning (syntese): Designe udvalgte løsninger og opbygge prototyper af analoge delsystemer på fumlebræt og veroboard. Udføre konstruktionstest af analoge delsystemer med et multimeter. Kombinere analoge og digitale subsystemer til et funktionelt system. Designe og udføre funktionstest af det komplette system. Validere funktionstest mod systemspecifikationer.
Kursusindhold
Basale digitale begreber:
Det binære og hexadecimale talsystem. Microcontroller arkitektur.

Arduino systemer:
Digital input, digital output, timere, hukommelse, interrupts, seriel kommunikation, USART.

Interfacing analoge systemer:
Analog til digital konvertering, analog input, analog output.

C Programmering:
Variabel typer, operatorer, flow kontrol (for, while, do, switch, break, continue), digital input/output funktioner, analoge input/output funktioner, timing funktioner, talgeneratorer, deklarering og kald af funktioner, deklarering og brug af arrays og brug af software biblioteker.

Applikationer:
Interfacing kontakter og keypads, måling af analoge fysiske variable som lyd, temperatur og tryk, styring af motor, skrivning til LED, LCD displays.
Bemærkninger
Kurset fokuserer på medicotekniske anvendelser. Studerende arbejder i hold og arbejder på projekter udvalgt af den kursusansvarlige. Studerende forventes at medbringe og anvende deres eget Arduino udviklingskit til kursets projekter. Information om udviklingskittets indhold vil blive oplyst ca. 1 måned før kursusstart.
Sidst opdateret
20. maj, 2020