嵌入式傳感器和馬達專業課程

Contents

在物聯網( IoT )世界中體驗傳感器和馬達。掌握傳感器和馬達理論，並在微處理器系統中對這些設備進行程式編輯。

關於此專業課程

本專業課程也可以作為 ECEA 5340-5343 獲得學分，這是 CU Boulder 電機工程學位理學碩士的一部分。在這裡註冊。

嵌入式傳感器和馬達專業課程將向你介紹傳感器和馬達的設計，以及將它們整合到消費和工業產品中使用的嵌入式系統的方法。你將通過構建接收傳感器或馬達輸入的系統，然後過濾和評估結果數據，獲得這些技術的實踐經驗。你將了解在嵌入式解決方案中配置和運行傳感器和馬達所需的硬體組件和韌體演算法。

到官方網站了解本課程與上課

你將學到的內容

研究實驗室實驗或生產過程，了解如何指定合適的傳感器解決方案以獲取實時過程數據
通過硬體和軟體將傳感器實現到嵌入式系統中
修改現有硬體原理圖( hardware schematic )以添加傳感器和在現有微處理器系統中實現訊號鏈所需的所有支持電路
創建硬體和韌體以處理傳感器訊號，並將數據饋送到微處理器以進行進一步評估

應用的學習專案

你將為獲取實時數據並在嵌入式環境中處理的傳感器和馬達創建硬體和韌體解決方案。你將使用示波器軌跡測量和記錄計量數據，並使用嵌入式系統中的工具來放大、過濾和優化訊號。

你將獲得的技能：

傳感器整合	韌體	馬達設計
嵌入式工程	硬體	類比硬體
壓力和力傳感器	傳感器架構	PSoc 程式編輯
電路設計	傳感器製造	PID控制

字幕

英文

製作方

The University of Colorado Boulder 科羅拉多大學波爾德分校

CU-Boulder 是一個充滿活力的學者和學習者社區，位於該國最壯觀的大學校園之一。作為享有盛譽的美國大學協會 (AAU) 的 34 所美國公共機構之一，我們擁有引以為豪的學術卓越傳統，擁有 5 位諾貝爾獎獲得者和 50 多名著名學術機構的成員。

第 1 門課程傳感器和傳感器電路設計

本課程也可以作為 ECEA 5340 獲得學分，它是 CU Boulder 電機工程學位理學碩士的一部分。

完成本課程後，你將能夠：

了解如何指定適當的熱、流量或旋轉傳感器來獲取實時過程數據。
通過硬體和軟體將熱傳感器安裝到嵌入式系統中。
將傳感器和傳感器接口添加到基於微處理器的開發套件中。
創建硬你和固你以處理傳感器訊號並將數據饋送到微處理器進行進一步評估。
研究傳感器信號噪聲並應用適當的硬體技術將其降低到可接受的水平。

你將需要購買以下組件，以根據本課程中的視訊完成兩個課程專案。請注意，如果你已經購買了 PSOC 5LP 原型套件，則無需再次購買。
這些部件可以從 Digikey 網站 http://www.Digikey 購買。 Digikey.com。或者，你可以從網站獲取規格，然後在其他地方購買。

以下是零件編號，你可以將它們複製貼上到 Digikey 網站上。將找到所需的每個部分之一。

428-3390-ND

NHD-0216BZ-RN-YBW-ND

570-1229-ND

A105970CT-ND

需要的額外設備：

電線 – 各種規格和長度
麵包板
示波器——建議的型號有：
- PICOSCOPE 2204A-D2 available on http://www.digikey.com or
- Digilent 410-324 | OpenScope MZ available on http://www.newark.com 視你的預算而定，你也可以調查以下模組:
  - Hantek HT6022BE20MHz – https://www.amazon.com/dp/B009H4AYII
  - SainSmart DSO212 – https://www.amazon.com/dp/B074QBQNB7
  - PoScope Mega50 USB – https://www.robotshop.com/en/poscope-mega50-usb-mso-oscilloscope.html
  - ADALM2000 – https://www.digikey.com/en/products/detail/analog-devices-inc./ADALM2000/7019661

第 2 門課程馬達和馬達控制電路

本課程也可以作為 ECEA 5341 獲得學分，它是 CU Boulder 電機工程學位理學碩士的一部分。

這是我們嵌入傳感器和電機專業的第二門課程。為了充分利用本課程，你應該首先學習我們的第一門課程，題為傳感器和傳感器電路。我們的第一門課程為你提供有關如何使用我們為實驗室練習選擇的硬體和軟體開發工具包的教程。第二門課程假設你已經知道如何使用該套件。

完成本課程後，你將能夠：

了解如何為機器設計指定合適的交流( AC )或直流( DC )馬達。
基於對電壓、電流、扭矩和速度的馬達方程的分析，將馬達整合到機器中。
將馬達和配套的旋轉傳感器在硬體和軟體上都實現到馬達控制電路中。
將馬達和馬達控制電路添加到基於微處理器的開發套件中。
創建硬體和韌體，將馬達反饋數據處理送到微處理器以做進一步評估。

以下是零件號，馬達電壓和電流測量實驗室。你可以複製貼上到 Digikey 網站上。除了需要 3 個 AA 電池 (N107-ND) 之外，你每個都需要一個。

428-3390-ND

P14355-ND

FQU13N10LTU-ND

N107-ND

1N5393-E3/54GICT-ND

RNF14FTD1K00CT-ND

P0.62W-1BK-ND

需要的額外設備同第一門課

第 3 門課程壓力、力、運動和濕度傳感器

“壓力、力、運動和濕度傳感器”也可以作為 ECEA 5342 獲得學術學分，它是 CU Boulder 電機工程學位理學碩士的一部分。

這是我們嵌入傳感器和電機專業的第三門課程。為了充分利用本課程，你應該首先學習我們的第一門課程，題為傳感器和傳感器電路。我們的第一門課程為你提供有關如何使用我們為實驗室練習選擇的硬件體和軟體開發工具包的教程。這第三門課程假設你已經知道如何使用該套件。

完成本課程後，你將能夠：

了解如何為機器設計指定合適的交流或直流馬達。
基於對電壓、電流、扭矩和速度的馬達方程的分析，將馬達整合到機器中。
將馬達和配套的旋轉傳感器在硬體和軟體上都實現到馬達控制電路中。
將馬達和馬達控制電路添加到基於微處理器的開發套件中。
創建硬體和韌體，將馬達反饋數據處理送到微處理器以做進一步評估。

完成本課程後，你將能夠：

了解如何指定適當的壓力、力、應變、位置、運動、加速度、佔用和濕度傳感器以獲取實時過程數據。
以硬體和軟體的形式將這些傳感器實現到嵌入式系統中。
將傳感器和傳感器接口添加到基於微處理器的開發套件中。
創建硬體和韌體以處理傳感器訊號並將數據饋送到微處理器進行進一步評估。

在本課程中，你將從視頻 7（應變器實驗室練習）、第二門課（力和應變傳感器以及觸摸螢幕）構建電路，並使用它來製作開關時序的螢幕截圖。如果你尚未按照視訊 7 的說明連接系統並編寫所有軟體，請立即執行。

你將需要購買以下組件來完成此任務。請注意，如果你已經購買了 PSOC 5LP 原型套件，則無需再次購買。

這些部件可以從 Digikey 網站 http://www.Digikey 購買。 Digikey.com。一部分需要從 Sparkfun 網站 http://www.sparkfun.com 購買。或者，你可以從網站獲取規格，然後在其他地方購買。

Digikey 零件編號在此處輸入：

428-3390-ND

CF14JT22K0CT-ND

CF14JT100KCT-ND

索引	數量	零件編號	敘述
1	1	428-3390-ND	PSOC 5LP PROTOTYPING KIT
2	2	CF14JT22K0CT-ND	RES 22K OHM 1/4W 5% AXIAL
3	1	CF14JT100KCT-ND	RES 100K OHM 1/4W 5% AXIAL

Sparkfun 零件編號在此處輸入：

索引	數量	零件編號	敘述
1	1	TAL221	Mini-load cell – 100g, straight bar

需要的額外設備同第一門課

第 4 門課程傳感器製造和過程控制

“傳感器製造和過程控制”也可以作為 ECEA 5343 獲得學分，它是 CU Boulder 電機工程學位理學碩士的一部分。

這是我們嵌入式傳感器和電機專業的第四門課程。要充分利用本課程，你應該首先學習我們的第一門課程“傳感器和傳感器電路設計”，第二門課程“馬達和馬達控制電路”，以及第三門課程“壓力、力、運動和濕度傳感器”。我們的第一門課程提供有關如何使用我們為實驗室練習選擇的硬體和軟體開發工具包的教程。我們的第二和第三門課程提供使用該套件的三個動手做實驗室實驗。這第三門課程假設你已經知道如何使用該套件。

你將了解傳感器信號表徵和製造技術以及如何優化傳感器的精度。你還將了解更先進的傳感器、比例-積分-微分 (PID) 控制，以及如何使用此方法為你提供閉環傳感器反饋系統( closed loop sensor feedback system )。

完成本課程後，你將能夠：