Bachelor's Thesis

NEMI: Non-Electrical Measurement Interface for UAMTbot

Final Thesis 18.67 MB Appendix 7.87 MB

Author of thesis: Matyáš Daněček

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Stanislav Pikula, Ph.D.

Reviewer: Ing. Vít Šimeček

Abstract:

This semestral thesis focuses on the design and implementation of a measurement interface for the UAMTbot platform, intended for data collection and evaluation from laboratory experiments within the Sensors (BPC-SNI) course. The primary objective is to replace selected traditional laboratory instruments with more affordable alternatives, thereby reducing laboratory operating costs in cases where existing equipment is over-engineered for the given tasks.

Keywords:

UAMTbot, Sensors, Measurement Interface, A/D Converter, D/A Converter, I2C (IIC),
Raspberry Pi Pico

Date of defence

16.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaCznamka

Grading

C

Process of defence

Student obhájil diplomovou/bakalářskou práci. Komise neměla žádné námitky k řešené práci. V průběhu odborné rozpravy student odpověděl na dotazy oponenta týkající se vysvětlení použitého vzorce nejistot nepřímého měření, kvantifikace režie obsluhy displeje a vynesení velikosti absolutní chyby měření proudu v závislosti na vzdálenosti. Komise se studenta tázala na využitý výkon použitého mikrokontroleru při konfiguraci se čtyřmi snímači.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Automation and Measurement (BPC-AMT)

Composition of Committee

doc. Ing. Zdeněk Slanina, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Zdeněk Bradáč, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Karel Horák, Ph.D. (člen)
Ing. Stanislav Pikula, Ph.D. (člen)
Ing. Miloslav Richter, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Stanislav Pikula, Ph.D.

Student během řešení bakalářské práce pracoval zodpovědně, průběžně konzultoval postup řešení a aktivně reagoval na připomínky a doporučení vedoucího. V průběhu práce se seznámil s platformou UAMTbot, analyzoval laboratorní úlohy předmětu Snímače a navrhl způsob rozšíření platformy o měřicí rozhraní neelektrických veličin. Zadání práce bylo splněno ve všech požadovaných bodech.

Student navrhl a implementoval hardwarové i softwarové řešení umožňující realizaci vybrané laboratorní úlohy s využitím platformy UAMTbot. Součástí práce je porovnání výsledků získaných pomocí navrženého systému s výsledky naměřenými standardním laboratorním vybavením, přičemž dosažená shoda potvrzuje použitelnost navrženého řešení pro zamýšlený účel.

V průběhu řešení student několikrát narazil na problémy vyplývající z původního návrhu hardwarové i softwarové části systému. Ukázalo se, že některé zvolené postupy a komponenty neumožňují spolehlivou realizaci všech požadovaných funkcí, a bylo proto nutné návrh průběžně upravovat a doplňovat. Tyto komplikace vedly k určitému časovému skluzu a ve druhé polovině semestru se student dostal pod zvýšený časový tlak. Přesto se s nastalou situací dokázal vypořádat, potřebné úpravy úspěšně realizoval a práci dovedl do funkčního stavu splňujícího cíle zadání.

Text práce je zpracován přehledně a v odpovídajícím rozsahu bakalářské práce. Přestože některé části mohly být po technické stránce rozpracovány podrobněji a hlubší diskuse některých konstrukčních rozhodnutí by byla přínosná, práce jako celek působí uceleně a dokumentuje vlastní návrh, implementaci i experimentální ověření výsledného řešení.

Bakalářskou práci doporučuji k obhajobě a navrhuji 88 bodů: B. Points proposed by supervisor: 88

Grade proposed by supervisor: B

Reviewer’s report
Ing. Vít Šimeček

V bakalářské práci NEMI: Měřicí rozhraní neelektrických veličin pro UAMTbot student provedl analýzu laboratorních úloh v předmětu BPC-SNI a odhadl náročnost nahrazení přístrojů používaných v předmětu pomocí platformy UAMT bot a přídavných modulů. Možnost nahrazení na základě úvahy ohodnotil na škále „snadné“ až „náročné“  a poté vybral úlohu, kde je snadné nahrazení klasických přístrojů rozhraním UAMT bot, tj. úlohu měření polohy.
Dále provedl analýzu platformy UAMT bot a dostupných přídavných modulů. Na základě této analýzy sestavil testovací zapojení pro měření polohy pomocí přídavných modulů, které propojil pomocí I2C, a vypracoval měřicí firmware v programovacím jazyku python. Na závěr vypracoval vzorový protokol úlohy měřené pomocí UAMT botu a poskytl jej k porovnání s původním protokolem měřeným klasickými přístroji v přílohách práce.
Celkově je práce na úrovni absolventa bakalářského studia, po formální stránce s drobnými výtkami, například rozdílnou kvalitou a čitelností grafů (graf 5.3). V práci student použil přiměřené množství zejména elektronických zdrojů, předvedl schopnost revize úloh, návrhu jak hardware tak i softwarového řešení. Vzhledem k tomu, že student v práci pokryl mnohé oblasti od analýzy úloh přes výběr vhodného hardwaru až po komunikaci s periferiemi pomocí I2C a ověření návrhu vůči klasické metodě měření, tuto práci rozhodně doporučuji k obhajobě. Topics for thesis defence:
  1. 1. Kap. 5.2 se odkazuje na protokol v příloze B (protokol_poloha_UAMTbot.pdf). V něm je uveden vzorec pro celkovou nejistotu na s. 16. Porovnejte jej s obecným vzorcem pro nejistotu nepřímého měření a případné odlišnosti (koeficienty, parciální derivace) vysvětlete.
  2. 2. V modulu ADS1115 čtete data a obnovujete display pomocí tzv. supersmyčky. Dokážete stanovit, jak velkou režii má ve smyčce obsluha displeje? Dále vyhledejte desku, kde bude vyveden "ALERT/RDY" signál a popište výhody, které takové řešení a obsluha interruptem přinese.
  3. 3. Vyneste absolutní chybu měření proudu (tab. 5.5) na vzdálenosti. Popište, zda se jedná o náhodné rozložení chyby, popř. zda-li je vidět trend či offset charakteristik.
Points proposed by reviewer: 90

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová