Mobiltelefoner i mekatroniska tillämpningar : En utvärdering från ett sensor och kommunikationsperspektiv

En mobiltelefon är för många ett oumbärligt tillbehör som underlättar vårt moderna leverne. Med hjälp av den kan vi lätt få kontakt med vänner och bekanta via sociala nätverk eller så kan den användas som en portabel GPS, redo att användas när som helst nästan överallt på jorden. Dessutom är den förmånga synonym med en underhållningplattform. Man kan utan att överdriva säga att moderna s.k. smartphones är mycket mer avancerade och fokuserar mer på användbarhet i vardagen än deras föregångare gjorde. För att kunna åstadkomma denna ökade funktionalitet innehåller moderna smartphones en stor uppsättning hårdvarumoduler samt mjukvara som på olika sätt förstärker upplevelsen för användaren. Denna avhandling har som mål att utvärdera hur sensor- samt kommunikationshårdvaran i en modern mobiltelefon påverkar möjligheten att använda mobiltelefoner i mekatroniska tillämpningar. I uppsatsen ingår en sammanställning över avhandlingar som på ett eller annat sätt använder sig av mobiltelefoner i mekatroniska tillämpningar vilken används som diskussionsunderlag när huvudfrågan utvärderas. En utvärdering över eventuella trender i sensorprestanda hos mobiltelefoner utförs. Detta görs genom att sammanställa och kartlägga en rad olika datablad för sensorer som kan finnas i mobiltelefoner. Dessutom utförs en del tester med avsikt att undersöka avvikelser i samplingsfrekvens hos en accelerometer, ett gyroskop samt en magnetometer i en Android-baserad mobiltelefon. Ett mobiltelefonbaserat säkerhetssystem för motocrossförare kallat “Crossafe” utvecklades för att dels stärka den teoretiska analysen samt för att förkovra värdefulla insikter i en ingenjörsmässig utvecklingsprocess som använder mobiltelefoner i mekatroniska tillämpningar. Med den teoretiska analysen samt utfallet av säkerhetssystemet som bakgrund drogs slutsatsen att telefoner är lämpliga i mekatroniska applikationer med inte allt för högt ställda krav på prestanda och specifik funktionalitet. Det skall tilläggas att funktionaliteten dock kan utökas genom kommunikation med externa system genom telefonens kommunikationsteknologier.For most of us, a cell phone is a must-have gadget that makes our modern living a lot easier. It helps us stay in touch with friends and family via social networks, it can be used as a handheld GPS ready to use on-the-fly almost everywhere on the planet or as an entertainment platform allowing us to capture photos, playing games or listen to our favorite music. To say the least, modern smartphones are far more advanced and focuses more on everyday usability than their predecessors did only a couple of years ago. To be able to achieve all this functionality, modern cell phones are packed with hardware and software that enhances the end user experience in a number of di!erent ways. This thesis aims to evaluate how the sensor and communication hardware in modern cell phones a!ects the feasibility of using cell phones in mechatronic applications. A compilation of previous work that utilizes cell phones in various mechatronic constellations is made and used as a reference when assessing the main question of this thesis. An evaluation of trends in cell phone sensor performance was made. This was done by compiling and mapping a number of di!erent cell phones and their corresponding sensor data sheets after which conclusions regarding general trends in sensor performance is drawn. Further, testing evaluating variations in the sampling rate of the accelerometer, gyroscope and magnetometer in an Android based cell phone is performed. A cell phone based safety system for motocross drivers named “Crossafe” is developed. From this, valuable insights could be acquired regarding di!erent aspects of an engineering development process that utilizes cell phones in mechatronic applications. Based on the theoretical evaluation and the results associated with the developed safety system, the cell phones was found to be suitable in mechatronic systems where requirements on performance and specific functionality are moderate. It shall be pointed out that the functionality can be extended by external systems communicating through the cell phones communication interfaces