Examensarbete på ISY - IDA

Linköping University
Reinventing research and education
Examensarbete på ISY
- metoder - exempel: elektronik -
Examensarbete
Flöde?
●
●
Är detta ett rimligt flöde
för ett examensarbete?
Njäe, egentligen inte, det
handlar bara om att utföra
en uppgift.
●
Kan lika väl vara ett
sommarjobb.
January 30, 2015, 2 (33)
Examensarbete
Flöde?
●
●
Är detta ett rimligt flöde
för ett examensarbete?
Hypotesprövning
●
Något har observerats
Varför?
Så här borde det vara
–
●
–
Därför!
January 30, 2015, 3 (33)
Examensarbete
Flöde?
●
Teoribyggande
●
Något har observerats
●
Så här borde det vara
●
●
●
Verifiera om det är så
Om inte så - ändra hypotes
och verifiera igen
Bygg teori från hypotes
January 30, 2015, 4 (33)
Examensarbete
Flöde?
●
Arm-chair research
●
●
Ingen direkt verifiering mha
observationer
Jorden är platt
–
●
Jorden är rund
–
●
“Nä, då skulle ju allt vatten
rinna av”
“Nä, då skulle ju allt vatten
rinna av”
Naturligtvis finns det områden där
detta är tillräckligt (matematik, mfl)
January 30, 2015, 5 (33)
Michelson–Morley experiment
●
1887 bevisades att
eterteorin (troligen) var
inkorrekt
●
●
Snyft ... innan funkade ju
allt så bra ...
Ny hypotes krävdes!
January 30, 2015, 6 (33)
Antaganden, hypoteser
●
●
●
Förut
●
Jorden är platt
●
Jorden är universums centrum
Nu
●
Higgs boson (“now believed to be confirmed”)
●
Gravitationsvågor (“has not been directly detected”)
Framtiden
●
Svart materia?
●
Strängteori?
January 30, 2015, 7 (33)
På lite lägre delnivå
“Felaktiga antaganden på vägen”
●
●
I sin enkelhet
●
3.3 V är lägsta spänningen jag kan köra min krets på
●
Jag kommer inte kunna klocka snabbare än 33 MHz
●
Den algoritmen får inte rum i den mikrokontrollern
Är dina antaganden verkliga korrekta?
January 30, 2015, 8 (33)
Vetenskaplig metod
Hypotesprövning
●
Frågeställning
●
Bakgrund
●
Antagande (ansats, hypotes)
●
Bekräfta (bevis/experiment/empiri)
●
Analys
●
Slutsats, Bevis
●
●
Antagandet är sant eller falskt
(om falskt - nytt antagande!)
Rapport
January 30, 2015, 9 (33)
Vetenskapligt förhållningssätt
“Hypotesprövning light”
●
Betrakta frågeställningen och uppdraget och ställ dig
själv en massa frågor om det.
●
Varför?
●
Hur då?
●
När då?
●
Jaha?
January 30, 2015, 10 (33)
Exjobbsbeskrivning
Exempel - elektronik
“Raspberry Pi verkar vara en cool sak!
Vi skulle vilja ha en sak som kan koppla
upp sig till Raspberry:n via blåtand.
När man trycker på en knapp
ska en lampa tändas.”
January 30, 2015, 11 (33)
Skapar massor med frågor ...
Börja bena upp. Tänk utanför lådan!
●
Varför Raspberry Pi? Vad är det ens?
●
Varför Blåtand (Bluetooth)? Vad är det?
●
Vad är “en sak”?
●
Vad ska knappen vara kopplad till?
●
Vad ska lampan vara kopplad till?
●
Vad ska systemet användas till?
●
Osv osv mm mfl etc
January 30, 2015, 12 (33)
Lite mer detaljerad beskrivning, samma sak
Exempel - elektronik
●
“Enkortsdatorer kan användas för att snabbt göra en
prototyp av ett system som senare ska
kostnadsoptimeras. Vi vill undersöka vilka
enkortsdatorer som är lämpliga att användas som
prototyper för ett system där trådlösa sensornätverk ska
implementeras. För att verifiera sensornätverket ska vi
autonomt kunna överföra information trådlöst mellan
olika enkortsdatorer. Information som är beroende på
stimuli, såsom knapptryckning, och i annan ände
verifieras med hjälp av t.ex. en ljusindikator eller ljud.”
January 30, 2015, 13 (33)
Identifiera nyckelord
Exempel - elektronik
●
“Enkortsdatorer kan användas för att snabbt göra en
prototyp av ett system som senare ska
kostnadsoptimeras. Vi vill undersöka vilka
enkortsdatorer som är lämpliga att användas som
prototyper för ett system där trådlösa sensornätverk ska
implementeras. För att verifiera sensornätverket ska vi
autonomt kunna överföra information trådlöst mellan
olika enkortsdatorer. Informationen som är beroende av
stimuli, såsom knapptryckning, och i annan ände
verifieras med hjälp av t.ex. en ljusindikator eller ljud.”
January 30, 2015, 14 (33)
Fortsätt bena upp mha nyckelorden för att
formulera frågeställningen
●
Vad karaktäriserar en enkortsdator? Finns det flera att
välja på? Vad är pris? Prestanda?
●
Trådlösa sensornätverk (ett stort forskningsfält)
●
Autonomt? Självständigt? Wake-on-demand?
●
Överföra information: handskakning? Bryggning?
●
Elektriska gränssnitt till “knapptryckning” och “ljus/ljud”
●
Vad finns det nu för områden inom vilka vi kan ta fram
en frågeställning som löser ett vetenskapligt problem?
January 30, 2015, 15 (33)
Frågeställningar
●
●
●
●
Är trådlösa sensornätverk lösningen på en minimering
av effektförbrukningen i systemet?
Finns det en avvägning mellan pris, effektförbrukning,
kostnad, och hastighet i trådlösa sensornätverk?
Är det elektriskt möjligt att konstruera ett system med
“knapp A tänder lampa B med hårdvara C”?
Inte bara en fråga om att implementera systemet utan
även fråga om det går och i sådana fall, varför går det?
January 30, 2015, 16 (33)
Hypotesprövning
“Givet avgränsningarna ...”
●
●
●
Valet av trådlösa sensornätverk minimerar
effektförbrukningen i systemet.
Avvägning mellan pris, effektförbrukning, kostnad, och
datahastighet kan optimeras i trådlösa sensornätverk.
Det är möjligt att konstruera ett system med hårdvara C
som tänder lampa B då man trycker på knapp A.
“Raspberry Pi verkar vara en cool sak! Vi skulle
vilja ha en sak som kan koppla upp sig till
Raspberry:n via blåtand.
När man trycker på en knapp ska en lampa tändas.”
January 30, 2015, 17 (33)
Samla tillräckligt mycket och
tillräckligt relevant bakgrundsmaterial
●
●
Fyll upp det som du och läsare behöver veta för att din
hypotes/frågeställning ska supportas
Till exempel
●
Trådlösa nätverk
●
Autonoma sensorer
●
Enkortsdatorer
●
Kommunikationsmetoder
●
Hårdvarugränssnitt
January 30, 2015, 18 (33)
Ifrågasätt det ni läser!
●
Mer suddigt än så
●
Tryckfel
●
Syftningsfel
●
Rätt i ekvationerna?
Materialkonstanter
Biaserade artiklar
–
●
–
January 30, 2015, 19 (33)
tenderar att vilja bevisa
det man vill bevisa
Källkritik
Ifrågasätt det ni läser
●
●
Ämnet elektronik tenderar att ha många on-linekällor:
●
Wikipedia
●
Datablad
●
White papers
●
Bloggar, forum, med mera
●
Best-practice, rule-of-thumb
Ni kan använda dessa om ni drar det längre
●
●
Följ upp källorna i Wikipedia, kontakta bloggare, forumpostare,
andra tillverkare
Dvs hitta originalkällan
January 30, 2015, 20 (33)
Vetenskaplighet
●
●
●
Enligt källor si och så verkar trådlösa sensornätverk
möjliggöra en minimering av effektförbrukningen i
systemet under si och så förutsättningar. Med dessa
avgränsningar blah blah...
Litteraturen och teori indikerar att det finns ett optimalt
val med avseende på pris, effektförbrukning, kostnad,
och hastighet i trådlösa sensornätverk. ...
Det är möjligt att konstruera ett system med “knapp A
tänder lampa B med hårdvara C” givet att man antar
att ... och avgränsar sig till att ...
January 30, 2015, 21 (33)
Hypoteser och frågeställningar
●
Massera fram något lagom “kort” och klatschigt
●
Tydligt beskriven
●
Förankrad med alla parter
●
Tillräckligt bra att inte skapa ytterligare frågor
●
Något som ni själva vill göra
●
Något som ni själva kan göra!
January 30, 2015, 22 (33)
Avgränsningar. För att bekräfta hypotes,
besvara frågeställning, antar vi att:
●
●
●
●
Raspberry Pi (Arduino) används i detta arbete eftersom
den är lättillgänglig vilket dock implikerar att ...
Bluetooth LE (4.0) används då detta är en väl
dokumenterad standard och de senaste generationerna
har väldigt låg effektförbrukning till lågt pris ... blah blah
Färdigkonstruerade expansionskort med si och så
används för att demonstrera gränssnitt mellan kapacitivt
kopplade pekdon och piezoelement ... blah blah
Arbetet ska utföras på endast 10 veckor med hjälp av
kottar och silvertejp, vilket medför att ...
January 30, 2015, 23 (33)
Avgränsa gärna mer än du tror/vill
och tydliggör detta
●
10 veckors arbete
●
Introduktion till arbetet
●
Rapportskrivande
●
Opponering, framläggning
●
Sju (?) “effektiva” veckor
–
–
–
Vad hinner du göra på 280h?
Vatten över huvudet?
Bara att googla fram lite kod på internet?
January 30, 2015, 24 (33)
Andra exempel
●
Optimera befintlig kod/algoritmer som idag styr något.
Målet är att få rum i en ny processor
●
●
Vad är det för applikation? Vad är det algoritmer?
Vad är det för ny processor?
Läsa ut data från datalogger med hjälp av mobiltelefon
●
Varför då? Hur brukar folk göra?
●
Kan man göra det på ett nytt sätt?
January 30, 2015, 25 (33)
Reflektera efter genomfört arbete och var kritisk
mot dina egna avgränsningar
●
Hmm, men vänta nu, jag avgränsade jobbet till att bara
betrakta Bluetooth LE
●
Om vi valt zigbee istället?
●
Varför inte bara en gammal hederlig AM-modulerad radio?
–
–
http://en.wikipedia.org/wiki/Foxhole_radio
https://www.youtube.com/watch?v=oEsejXyGyVM
January 30, 2015, 26 (33)
Alfred Holt
Royal Navy
“It is found that anything that can go wrong
at sea generally does go wrong sooner or later,
so it is not to be wondered that owners prefer the
safe to the scientific .... Sufficient stress can hardly
be laid on the advantages of simplicity.”
January 30, 2015, 27 (33)
Non est ponenda pluralitas sine necessitate
krångla inte till det i onödan, Ockham's rakkniv
Om en fågel ser ut som en anka,
simmar som en anka
och kvackar som en anka,
så är det förmodligen en anka.
January 30, 2015, 28 (33)
Eller med elektr(on)isk anknytning
Om det luktar som en kortslutning,
ryker som en kortslutning,
och blixtrar som en kortslutning,
så är det förmodligen en kortslutning.
January 30, 2015, 29 (33)
Mer återfinns i Johans exjobbsanvisningar
Inte ISY-specifika
●
...
●
Repeterbarhet
●
(Själv)Kritiskhet
●
Källkritik
●
Slutsatser
●
Diskussion
●
...
January 30, 2015, 30 (33)
Kontaktytor
●
Kansliet
●
Exjobbskoordinator
●
[email protected]
●
[email protected]
●
Praktiska frågor
●
Kvalitetsfrågor,
utbildningsrelaterade
●
Bokning av sal
●
Uppladdning av rapport
●
Regelverk
●
Blanketter
●
Anvisningar
●
LADOK
●
Vetenskaplighet?
●
med mera
●
Bolla frågeställningar
January 30, 2015, 31 (33)
Förslag på examensarbeten (från mig)
●
Batterifri RFID-knapp som kan tända en lampa :)
●
Analogt gränssnitt till dopplersensor för blodflöden
●
Styrning av mätuppställning för blodflöden via RS232
●
GSM-datalogger för markfuktsmätningar
●
NFC-datalogger för markfuktsmätningar
●
Kretsar för skördning av energi från piezoelement
January 30, 2015, 32 (33)
www.liu.se