Master's Thesis

Motion profile recorder

Final Thesis 4.73 MB

Author of thesis: Ing. Dominik Tichý

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Vladimír Levek, Ph.D.

Reviewer: doc. Ing. Radovan Novotný, Ph.D.

Abstract:

This thesis is focused on the design of a battery-powered motion profile recorder. The first part aims to introduce theoretical knowledge of inertial measurement units, barometers, and other components used later in the design. Furthermore, the thesis focuses on the design of said device and related issues such as choice of suitable components and circuits. The third part outlines the process of realization of the designed device, including printed circuit board design and its manufacturing, the design of mechanical parts and their manufacturing, and lastly firmware development. The last chapter focuses on the testing of basic functionalities of individual design blocks, such as switch mode power supply, or used SPI, I2C and I2S busses, as well as a comparison of recorded data by designed recorder and a commercially available measuring instrument.

Keywords:

Datalogger, Motion profile, Inertial measurement unit, Barometer, Elevator

Date of defence

10.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student seznámil státní zkušební komisi s řešením své diplomové práce a zodpověděl otázky a připomínky oponenta. Dále odpověděl na otázky komise: Proč měření barometrem osciluje? Student odpověděl. Kolik platných číslic má Vaše měření? Přibližně 3. Který z čidel, IMU nebo barometr, je lepší pro měření? V mém zařízení má menší chybu IMU. Jaký je fyzikální princip funkce akcelerometru? Student odpověděl.

Language of thesis

Slovak

Faculty

Department

Study programme

Microelectronics (MPC-MEL)

Composition of Committee

prof. Ing. Radimír Vrba, CSc. (předseda)
doc. Ing. František Urban, CSc. (místopředseda)
prof. Ing. Vladislav Musil, CSc. (člen)
RNDr. Ladislav Mareček, CSc. (člen)
doc. Ing. et Ing. Pavel Šteffan, Ph.D. (člen)
Ing. Josef Skácel, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Vladimír Levek, Ph.D.

Autor předložené diplomové práce přišel s vlastním tématem návrhu a realizace záznamníku pohybu zvedacích zařízení. Po celou dobu práce byla znát vysoká motivace a snaha o nalezení ideálního řešení.
Během tvorby předložené práce student chodil pravidelně spíše než na konzultace, na informativní schůzky. Vždy věděl, co bude předmětem návrhu, byl perfektně orientován a víceméně nepotřeboval zvýšený dozor vedoucího práce. Z důvodu dobrého plánování a rozvržení práce během celého roku, zvládnul zařízení navrhnout, realizovat a vyzkoušet s předstihem. Proto zbyl čas i na několikeré ladění textové části závěrečné práce.
Z důvodu precizního návrhu, nadstandardního studentova nasazení, ukázkového přístupu a dokonalého výsledku, hodnotím tuto práci 96 body, jako výbornou. Points proposed by supervisor: 96

Grade proposed by supervisor: A

Úkolem bylo navrhnout, realizovat a ověřit funkčnost zařízení – Záznamník pohybového profilu – umožňující měření a diagnostiku pohybu výtahu. Požadavky zadání byly splněny, prezentační úroveň a rozsah odpovídající.

** Praktická realizace spolu s výstupem jednoznačně dokládají kvalitní a funkční implementaci.

V TEORETICKÉ ČÁSTI diplomant shrnuje východiska potřebné pro záznam pohybového profilu v oblasti výtahů včetně elektronického zařízení, senzorové jednotky představované inerciální měřicí jednotku (IMU) určené k měření pohybu a orientace. Následující část práce se zabývá popisem stavebních bloků navrhovaného zařízení.

** V kontextu návrhového procesu by bylo vhodnější preferovat funkční a systémově orientované vymezení jednotlivých komponent, tj. jejich role a požadavků vyplývajících z požadavků implementace, před učebnicovým popisem fyzikálních, chemických či elektronických principů jejich činnosti.

V ČÁSTI NÁVRHU je uvedeno, že navržené zařízení – de facto autonomní diagnostický modul – je při použití situováno na stropě nebo podlaze výtahové kabiny. Blokové schéma na obrázku 2.2 pak slouží k znázornění dílčích funkčních bloků a jejich vzájemných vazeb.

** Poněkud zvláštně působí, když je u blokového schématu uveden odkaz na literaturu, respektive počítačový program KICAD 9.0. Podobně je tato reference na použitý návrhový nástroj uvedena i u dalších schémat.

Spotřeba elektrické energie byla posouzena worst-case odhadem a na jeho základě byla určena kapacita baterie pro požadovaný čtyřhodinový provoz navrženého diagnostického zařízení. Analogicky je popsán návrh dalších bloků zařízení.

Kapitola REALIZACE pak sumarizuje návrh dílčích části, od desek plošných spojů, přes mechanické komponenty, včetně softwarového vybavení. Kapitola TESTOVÁNÍ FUNKCE je o funkčních testech dílčích bloků a porovnání výsledků s referenčním měřidlem včetně příkladu záznamy pohybového profilu. Konstatování o možnosti použití navrženého zařízení pro diagnostické účely zaznívá v ZÁVĚRU. Topics for thesis defence:
  1. Na straně 55 se hovoří o vlivu proudového odběru na IMU, inerciální měřicí jednotku. Co to je „přesnější měření“, které si žádá napájení senzorů ze samostatného zdroje?
  2. Uživatel výtahu zažije „pocit cuknutí“. Jak je toto v profilu pohybu, resp. jizdním profilu výtahu vyhodnoceno? Jak toto zachytí vámi navržené zařízení?
  3. V úvodu je konstatováno, že účelem zařízení je diagnostika a tedy „zvyčajne nie je nutné aby bolo certifikovaným meradlom.“ Co je tím myšleno?
Points proposed by reviewer: 95

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová