原创 FTF設計美洲大賽第一次區域性大賽10個進入決賽的項目

淨水分流器
淨水分流器的創意是保存水處理系統中的通常無用的循環水資源。具體的講，淨水系統將用戶取來的自來水加熱。這些水通常在用後從下水道流走。分水器可以把這些水分流到集水箱中用來沖洗廁所。
淨水分流器由位于加拿大安大略倫敦的OES公司的Mark Donkers提交。淨水分流器材料單(BOM)包括：

• 操作員界面
• 雙通道水分流器
• 集水箱監視器
• 單通道水分流器
  

每個模塊都通過由一個執行邏輯功能的8位MC9S08GT 微控制器(MCU)和一個MC13211 2.4GHz RF收發器組成的單封裝芯片(SiP)進行通信。系統可以自動把收集來的水從集水箱再分流到馬桶水箱，以沖洗廁所。


數字太陽能蒸餾器
用太陽能從污水中提取可飲用水並不是大部分人們所認為的“高科技”企業。蒸餾器實質上就是一個頂部為玻璃的盒子，可以收集太陽能蒸發的冷凝蒸氣。然而，數字太陽能蒸餾器並不是把可再利用的水收集在壇子或瓶子中，而是智能地在恰當的時間把水分配到需要的地方。 數字太陽能蒸餾器由墨西哥聖路易斯波托西市i luxon S.A. de C.V.的Jose Luis Rojas提交，它具有額外的傳感器技術，可以估計一天的飲用水生產。如果把天氣變量編程到MCU(如預計太陽光的照射小時數)中，數字太陽能蒸餾器還可以估計每周和每月的用水總量。BOM包括：

• MCF51QE128 — Flexis? 32位MCU
• MC13203 — 用于ZigBee?應用的2.4 GHz RF收發器
• MPXV5004 — 集成壓力傳感器
• MC13213 — 帶有MC9S08GT 8位的MCU 2.4 GHz RF收發器SiP
  

數字太陽能蒸餾器對發展中國家尤其有用，因為在這里，不是很方便可以找到飲用水和水管理系統。Jose表示：“該產品采用低成本組件設計，幾乎是任何經濟條件下的一個誘人替代品。很少的投資就會創造出一些對這個星球和社會非常有幫助的東西。”


用于溫室自動化的基于ZigBee的無線傳感器網絡
溫室管理涉及對不同單元的持續監視和激活，為植物生長維持一個適宜的環境。當用人工完成這些任務時，不但耗時，而且對理想的生長環境不利。這個項目建議采用支持無線的自動系統，管理灌溉系統、施肥、CO2注入、加熱和冷卻系統、輔助照明和其他功能。

基于ZigBee的自動化系統由墨西哥托盧卡市CODE Ingenieria SA de CV的Fernando Gasca、Jaime Sanchez、Jose Maria Ruiz、Marco Tul io Gonzales和Al fredo Cabral提交，旨在讓每個溫室形成一個網絡， 每個溫室有4個網絡單元：

• 對接器件，采用MCF5208 ColdFire? MCU執行大部分處理任務和網絡配置程序。如果需要範圍擴展器，對接可作為ZigBee路由器使用
• 遙控，具有圖形LCD和電容觸摸鍵盤控制
• 傳感器節點，具有默認的板內溫度、濕度和光傳感器及用于客戶傳感器的額外模數輸入
• 制動器節點，具有板內鎖定電源繼電器，為各種單元供電，如灌溉、CO2注入、加熱、照明等
  

網絡架構遵循星形拓撲，每個單元均采用一個帶有BeeStack ZigBee協議堆棧的2.4 GHz MC13213 RF收發器，用于無線通信。


風輪機活動控制系統
作為一種替代能源，風力對環境的破壞很小。它能夠在控制污染的同時，實現可持續的經濟發展。為了最大限度地利用風力發電，水平軸風輪機的電子控制系統可以確保在任何時間的適當校正風力及正確間距值的維持，即便是在不斷位移的條件下。

風輪機激活控制系統由墨西哥奇瓦瓦市蒙特雷技術大學的學生Oscar Roberto Sal inas、Aracely Madrid、Diego Rodriguez、Adri in Chaparr和Oscar Ricardo Noi提交，包括下列BOM：

• Flexis 32位 MCF51QE128 MCU
• 3個MMA7260Q加速計
• 8個MPXV5004G壓力傳感器
  

該系統旨在監視風速和風向，並相應地連續調節渦輪機襯片和葉片間距。舉例來說，系統不僅處理當前風向，而且也處理以前風向，以預測下一刻的風向。這種檢測實現了方位的平穩和及時的更改。相似流程可用于電機中調節轉子葉片的間距。


日光效率探測儀
日光效率探測儀提供了一種監視PV矩陣中每個光電(PV)模塊效率的方式，確保整個系統以最高性能水平運行，從而消除了查找故障PV模塊的昂貴而耗時的人工檢測。

系統由佛羅里達州New Port  Richey的FACTS Engineering的Thomas Moul ton提交，每個PV模塊都與一個低成本8位MC9S08QG8 MCU相連。模塊由自己供電，QG8將采用集成的模數轉換器(ADC)監控模塊的電壓輸出，查找由于灰塵堆積、連接不良或模塊性能退化而導致的面板低效率。然後，QG8通過比較收集來的數據和歷史數據，驗證PV的狀態。

片上通用异步收發器(UART)被用來與多點網絡中的MPC8313 PowerQUICC?  I I微處理器交換數據。處理器將輪循整個太陽能矩陣中的每個QG8，以讀取其狀態，因此實現了對最小現場可替換單元層的矩陣性能的持續監控。

當被問到有關FTF設計應用大賽的經驗時，Tom說：“它是一種推動我們把概念變為現實的獨特方式。綠色主題也吸引了我們的注意，因為在這方面可以做很多事情，而且我覺得，這個領域中有很多人們還未涉及的技術。用獨特的創意挑戰我們的同行，是一件令人興奮的事情。”


智能斯特林發電機
斯特林引擎是閉環加熱引擎，可用來為多種應用提供機械力或電動力。從理論上說，它能夠達到完美的效率，然而，實踐中很難實現。智能斯特林發電機由墨西哥Vi l la Cuauhtemoc市的Alejandro Macario提交，它利用熱力學原理、特殊磁矩陣及電子組件，來提高諸如便攜式發電機
等應用的效率。

該項目的BOM包括：

• Flexis 8位MC9S08QE128微控制器
• MPC18730電源管理IC
• MC33976雙測量驅動
• MMA7260Q加速計
• MPXV5004G壓力傳感器
• 5個溫度傳感器
  

從根本上說，他創造了一個能夠更有效地發電的自由活塞斯特林引擎：

• 使用磁力馬達，通過內部摩擦極大減少能量損失
• 采用Halbach矩陣，倍增線圈發電機的磁場
• 用靈活的8位微控制器，通過電子方式控制引擎，最大限度地提高各個工作條件下的性能
  

太陽跟隨器
太陽能系統在太陽光線以垂直角度照射在PV模塊或太陽能收集器儀器表面時最有效。電子太陽能跟隨器采用垂直和水平制動器，可以使PV矩陣或收集器隨太陽移動，以維持最大效率。

出生在阿根廷聖弗朗西斯科的阿根廷國家科技大學學生Pablo Di  Gui l io提交了一個簡單、低功率太陽能跟隨器的計劃。關鍵組件包括：

• Flexis 8位MC9S08QE128微控制器，為整個太陽能電源系統計算最佳定位
• 定時器和日期時鐘
• 脈寬調製(PWM)制動器控制
  

該系統能夠把發電量提高35%，並且可以優化光纖太陽能收集器提供的天然照明。Pablo表示：“FTF設計應用大獎賽後，我計劃繼續研發樣品，搭建一個更好和性能更高的版本。”


靈活的燃油引擎控制裝置
靈活的燃油引擎控制裝置(FFECU)為標準引擎控制裝置(ECU)增加了一些新功能。由哥倫比亞布卡拉曼加市ECATES21的Erwin Saavedra提交的這一項目通過以下特性增強ECU：

• 幾乎可以擴展到任何規模內燃機的靈活性
• 能夠使用幾乎任何燃料，主要是與生物乙醇的結合
• 神經模糊(NF)算法幫助實現了適應環境因素變化並調整不同引擎特性的能力。引擎型號數據庫被保存下來，為NF網絡提供初始參數
  

FFECU由Flexis 32位MCF51QE128微控制器控制，它集傳感器、驅動器和其他離散組件于一身。整個解決方案包括：

• 通用閉環控制算法，基于氧氣傳感器信息進行實時調節
• 基于加速計的爆震探測儀
• 自適應參數的外部存儲器
• 參數輸入的圖形用戶界面
  

項目的目的是創建一個低成本自適應模塊，只要在作一些適應乙醇操作的修改，如鍍鎳，該模塊就可以用在舊引擎上。


節油型汽車噴射系統
引擎爆震只是不均勻的燃油燃燒，但它可以損壞引擎。通過把水注入進氣口來冷卻燃燒室，可以緩解這一情況。注水系統的使用雖然有一段時間，但該項目更上一層樓。

北佛羅里達大學學生團隊Kelvin LeBeaux、Harold Rivera和Dangkhoa Ly提交的這一系統不僅允許司機用水代替20%甚至更多的燃油，而且還實現了對幾種不同液體組合的精確控制，以決定最有效的結果。系統由16位S12XE微控制器控制，采用ADC轉換來自系統壓力傳感器的模擬信號、用XGATE協處理器作CAN、串行通信接口(SCI)以及串行外設接口(SPI)端口的數據暫存和自動輪循。

該噴射系統有助于提高燃油里程、減少溫室氣體排放、 減少引擎內的碳堆積。


靈活的能源管理和自動化系統
靈活的能源管理和自動化系統(FEMAS)是家庭自動化和家庭能源管理解決方案的結合，它把熟悉的無插座電燈開關和中央控制器結合起來。它采用專用的IEEE? 802.15.4 協議，實現照明和家電的自動化及能源使用的監視。

北卡羅來納州卡雷市Triangle Advanced Design and Automat ion的Charles Lord提交的這一系統的核心是Flexis 8位MC9S08JM60 USB微控制器，它能夠在無需主機PC交互的情況下，執行所有日常功能。系統本身可以輕鬆升級到更強大的Flexis器件，即兼容管腳的MCF51JM128 ColdFire嵌入式控制器，以提供更多的計算能力。

此外，FEMAS還包括提出成本節省建議的PC軟件，包括降低燈泡瓦數、調光強電路、關閉不用或不必要的電路等， 使它成為一個完整的家庭能源管理系統。

以上摘自Beyond BitsⅢ的中文版