Konstruktion og programmering af DC sensorsystemer

• anvende en tilpasset hybrid V-model for Responsible and Accountable Engineering til at strukturere og gennemføre simple teknologiudviklingsforløb.
• analysere samspillet mellem samfundsmæssige behov og normer, ressourcer, tekniske muligheder og ansvarlig anvendelse samt udvikle og strukturere koncepter for sensorsystemer til termisk beskyttelse af nyfødte.
• oversætte fysiologiske problemstillinger relateret til termisk beskyttelse af nyfødte til matematisk-fysiske modeller for varmeoverførsel samt analysere hvilke fysiske faktorer der bestemmer graden af varmetab hos nyfødte.
• forklare og klassificere arkitekturen af ATmega2560 mikrocontrolleren samt forklare og anvende centrale on-chip delsystemer såsom registre, IO-porte, timere, ADC-system og serielle kommunikationssystemer i Arduino Mega 2560.
• skrive programmer i standard C og Arduino C med anvendelse af variable, datatyper, talsystemer, funktioner, betingelsesstrukturer, loop-strukturer, pointers, structures, unions og bitoperationer på registre og IO-porte.
• programmere Arduino Mega 2560 til at kommunikere med digitale sensorer via I2C samt implementere et sensornetværk til måling af temperatur, fugtighed og lysintensitet.
• konstruere programmer til dataopsamling, tidsstempling ved hjælp af Real Time Clock (RTC), datalogning til SD-kort via SPI-protokollen, alarmfunktioner samt numerisk og grafisk visualisering af måledata på et OLED-display.
• opstille matematiske modeller for analoge resistive sensorer såsom termistorer og lysafhængige modstande samt anvende disse modeller til beregning og rekonstruktion af fysiske variable, modstande, spændinger og ADC-områder.
• redegøre for og anvende Ohms og Kirchhoffs love, spændingsdelere, strømdelere, Thevenin- og Nortonmodeller samt knude- og maskeligninger til analyse og dimensionering af passive og aktive DC-kredsløb indeholdende modstande, kondensatorer og spoler.
• designe, dimensionere og verificere analoge sensorsystemer baseret på spændingsdelere og operationsforstærkere med argumenteret valg af inverterende, ikke-inverterende og summerende forstærkerkredsløb samt kredsløb med offsetjustering.
• anvende lineær afbildning mellem sensorsignal og ADC-område til dimensionering af forstærkning og offset i analoge front-end kredsløb samt simulere og analysere analoge kredsløb i KiCad.
• konstruere, lodde, integrere, fejlfinde og kritisk evaluere mikrocontrollerbaserede sensorsystemer ved hjælp af breadboards, printkort, multimeter, oscilloskop, funktionsgenerator og digitale værktøjer, herunder generativ kunstig intelligens.

Conceive
Neonatal termisk beskyttelse som samfundsmæssigt og teknologisk problemområde. Need finding, problemforståelse og konceptudvikling med udgangspunkt i WHO’s beskrivelser af forskellige strategier for neonatal termisk beskyttelse i forskellige samfundsmæssige og ressourcemæssige kontekster. Analyse af fysiologiske behov, interessenter, ansvar og anvendelseskontekster. Introduktion til den hybride V-model for Responsible and Accountable Engineering.

Design
Oversættelse af fysiologiske problemstillinger til matematisk-fysiske modeller for varmeoverførsel og varmetab hos nyfødte. Modellering af sensorsystemer til måling af temperatur, fugtighed og lysintensitet samt analyse af hvordan luftstrømme, vægtemperatur og luftfugtighed påvirker varmetab. Resistive sensorer, spændingsdelere, ADC-områder og lineær afbildning mellem fysisk variabel og elektrisk signal. Passive DC-kredsløb: Ohms og Kirchhoffs love, spændingsdelere, strømdelere, knude- og maskeligninger samt Thevenin- og Nortonmodeller. Operationsforstærkere, offsetjustering, simulering og digitale prototyper i KiCad. Systemarkitektur og ansvarsopsplitning mellem sensorer, analog front-end, embedded firmware, datalogning og brugerdisplay.

Implement
Programmering i standard C og Arduino C: datatyper, talsystemer, funktioner, betingelses- og loop-strukturer, pointers, structures, unions og bitmanipulation. Registerprogrammering af ATmega2560. I2C-baserede sensornetværk til temperatur-, fugtigheds- og lysmåling. Kommunikation med RTC-moduler og OLED-displays via I2C samt datalogning til SD-kort via SPI. Konstruktion af analoge sensorsystemer med termistorer og lysafhængige modstande. Lodning og implementering af kredsløb på printkort.

Integrate
Gradvis integration af sensorsystemer til monitorering i forskellige løsninger for neonatal termisk beskyttelse – fra wearable temperaturmonitorering i kangaroo-care til kuvøselignende monitorering af temperatur, fugtighed og lys. Integration af analoge og digitale delsystemer, I2C- og SPI-baserede komponenter, OLED-display, alarmer og datalogning. Analyse af subsystemansvar og interfaces mellem hardware, firmware og brugerinteraktion.

Verify
Eksperimentel verifikation og evaluering af sensorsystemer i forhold til opstillede krav og ansvarskriterier. Kalibrering, måleusikkerhed, fejlfinding og sammenligning mellem matematiske modeller og eksperimentelle målinger. Evaluering af sensorsystemers anvendelighed i lav- og højteknologiske løsninger til neonatal termisk beskyttelse.

01001/01002/02002/10060, 10060 (samtidigt). Kurset bruger programmeringssproget C til programmering af mikrocontrollere. Forhåndskendskab til C er ikke nødvendigt. Men anvendelsesparate færdigheder i programmering (fx. Python) er essentielt.

Forelæsninger, opgaveregning, quizzer, lab-øvelser.

Dette kursus efterfølges af 22462 Konstruktion og programmering af AC sensorsystemer.
Deltagerne skal købe og medbringe deres eget Arduino starter kit. Det anbefales at købe “Elegoo – Det mest komplette startkit til Mega 2560 R3” eller tilsvarende kit flere måneder før semesterstart. Kurset benytter en Arduino Mega 2560 R3, da dennes mikrocontroller giver ubesværet adgang til registerprogrammering.

Minimum 10, Maksimum: 90.

Vær opmærksom på, at dette enkeltfagskursus har et minimumskrav til antal deltagere. Derudover er der begrænsning på antallet af studiepladser. Er der for få tilmeldinger oprettes kurset ikke. Er der for mange tilmeldinger, vil der blive trukket lod om pladserne. Du får besked om, om du har fået tildelt en studieplads senest 8 dage før kursusstart.