Bachelor's Thesis

Electronic air rifle range

Final Thesis 6.28 MB Appendix 9.4 MB

Author of thesis: Bc. Dan Šrámek

Acad. year: 2023/2024

Supervisor: Ing. Ondřej Baštán

Reviewer: Ing. František Rusnák

Abstract:

The thesis deals with the design of an electronic air rifle range. It analyzes a part of the hardware that already exists, describes the design and creation of its missing part. This design has been created considering the features of the products available in the market. The nRF24L01 module is used for the communication between the target units and the control unit of the air rifle range. The microcontroller controlling each of the target units is ATMega328p, for the control unit ESP32-S3 has been selected. The development of firmware for both mentioned microcontrollers is also described in the paper. The whole developed firing range system is controlled by a touchscreen HMI from Nextion.

Keywords:

Airgun shooting range, ATMega, ESP32, Nextion, nRF24L01, Printed ciruit board

Date of defence

12.06.2024

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student obhájil bakalářskou práci přičemž komise neměla žádné námitky k řešené práci. Na položené dotazy student odpověděl bez výhrad.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Automation and Measurement (BPC-AMT)

Composition of Committee

doc. Ing. Radovan Hájovský, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Zdeněk Bradáč, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Jakub Dokoupil, Ph.D. (člen)
Ing. Zdeněk Havránek, Ph.D. (člen)
Ing. Radovan Holek, CSc. (člen)
Ing. Karel Horák, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Ondřej Baštán

Cílem práce pana Šrámka bylo vytvořit firmware pro terčové jednotky vzduchovkové střelnice a doplnit systém o bezdrátovou řídicí jednotku, která by dokázala obsluhovat střelecké scénáře s více terči a vyhodnocovat výsledky střelby. Student k práci přistupoval velmi samostatně a proaktivně, přičemž konzultace využíval v dostatečné míře.

Prezentační úroveň předloženého dokumentu je na velmi dobré úrovni. Student se vyjadřuje srozumitelně a jednotlivé kapitoly na sebe plynule navazují. Dokument je po formální stránce rovněž v pořádku a svým rozsahem 36 stran od úvodu po závěr odpovídá požadavkům na tento typ práce. Práce s literaturou je na dobré úrovni.

Student v práci nejprve provádí stručnou rešerši týkající se oficiálních vzduchovkových střeleckých disciplín, které však neodpovídají primárnímu záměru navrhované střelnice, kterou je dynamická střelba. Těchto informací však využívá v průzkumu trhu s běžně dostupnými vzduchovkovými terčovými zařízeními. Následně se práce zabývá výhradně návrhem a realizací hardwaru pro řídicí jednotku a firmware pro všechny moduly střelnice.

Studentovi se podařilo úspěšně dokončit, otestovat a předvést komplexní embedded systém skládající se z 6 samostatných jednotek komunikujících mezi sebou prostřednictvím bezdrátové komunikace, čímž prokázal své bakalářské schopnosti. Proto práci doporučuji k obhajobě a hodnotím 85 body, B. Points proposed by supervisor: 85

Grade proposed by supervisor: B

Reviewer’s report
Ing. František Rusnák

Pan Šrámek se ve své práci zabývá tématem elektronická vzduchová střelnice. Práce je rozdělena do tří hlavních kapitol a její rozsah je vyhovující. Text práce je z formální stránky v pořádku a neobsahuje závažné chyby. V rámci průzkumu trhu student uvádí tři dostupná řešení a popisuje jejich parametry. Následně provádí vlastní návrh koncepce vzduchovkové střelnice, který je založen na jednom řídicím modulu s HMI prostředím a několika terčovými jednotkami. Moduly mezi sebou komunikují bezdrátově. Dále je popsáno dosavadní řešení převzatého hardwaru terčové jednotky. Následující část práce popisuje návrh řídicí jednotky založené na modulu ESP32. Pro komunikaci s uživatelem student vybral programovatelný HMI modul s dotykovým displejem, který komunikuje s řídicí jednotkou pomocí sériové komunikace. Student dále popisuje výběr a návrh komunikačního modulu, napájecích obvodů a ostatních periférií. Z provedených návrhů vychází návrh desky plošného spoje řídicí jednotky. Návrh softwaru je rozdělen na tři části terčové jednotky, HMI a řídicí jednotky. V rámci popisu softwaru jsou popsány i základní principy komunikačních rozhraní, například SPI. Zmíněny jsou také zprávy, které se používají pro komunikaci mezi řídicí jednotkou a HMI rozhraním a bezdrátová komunikace mezi terčovými jednotkami. Celkem byly implementovány tři střelecké režimy. Pro testování student navrhnul testovací proceduru, kterou realizoval. Práce čerpá celkem z 34 zdrojů, které obsahují z větší části technické dokumentace, internetové technické články, odkazy na softwarové knihovny a různé webové stránky. Student byl schopný splnit všechny body zadání a práce je na dobré úrovni, proto hodnotím A 90 bodů. Topics for thesis defence:
  1. Jak se systém bude chovat při krátkodobém výpadku bezdrátového spojení?
  2. Proč jste použil schéma pro měření napětí na baterii z obrázku 2.10 ? Podrobně popište jeho funkci.
Points proposed by reviewer: 90

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová