Sistem za zbiranje in vizualizacijo podatkov za električno dirkalno kolo MotoStudent: 23 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:04

Sistem za zbiranje podatkov je zbirka strojne in programske opreme, ki skupaj sodelujeta pri zbiranju podatkov iz zunanjih senzorjev, shranjevanju in obdelavi, tako da jih je mogoče grafično vizualizirati in analizirati, kar inženirjem omogoča potrebne prilagoditve, da dosežejo najboljšo zmogljivost. vozila ali naprave.

Sistem za pridobivanje podatkov deluje skupaj s sistemom za vizualizacijo podatkov, ki pilotu omogoča ogled ustreznih podatkov v realnem času za vožnjo. Sestavljen je na zaslonu HMI, ki komunicira s sistemom za pridobivanje podatkov, da z njim pridobi in prikaže podatke.

Ta sistem komunicira z ECU motorja (krmilna enota motorja) in od njega preko vodila CAN sprejema notranje informacije in spremenljivke motorja. Za shranjevanje prejetih podatkov in podatkov, pridobljenih s senzorjev, povezanih s sistemom za pridobivanje podatkov, uporablja USB.

Zaloge

Mikrokrmilnik Texas Instruments F28069M C2000

Vzletna ploščad

5,0 -palčni zaslon Nextion Enhanced

Računalnik s programsko opremo Matlab

GPS GY-GPS6MV2

Senzor vzmetenja AIM

Merilnik pospeška VMA204

Tipkovnica

USB

Induktivni senzor IME18-08BPSZC0S

Regulator napetosti LMR23615DRRR

Regulator napetosti LM25085AMY/NOPB

Regulator napetosti MAX16903SAUE50 x2

Temperaturni senzor pt100

5-103669-9 priključek x1

5-103639-3 priključek x1

5-103669-1 priključek x1

LEDCHIP-LED0603 x2

FDD5614P Mosfet

TPS2051BDBVR Stikalo za vklop

Adapter MicroUSB_AB

SBRD10200TR dioda

Upor 1K Ohm x5

Upor 10K ohm

Upor 100 Ohm x1

Upor 100k Ohm x7

Upor 51K ohm

Upor 22, 1 K Ohm x2

Upor 6 Kohm x2

Upor 6K8 Ohm x2

Upor 2,55K Ohm

Upor 38.3K Ohm x1

Upor 390 Ohm x1

Upor 20K Ohm x2

upor 33K Ohm x2

Kondenzator 15 uF x5

Kondenzator 10 uF x3

Kondenzator 4,7uF x4

Kondenzator 47uF x2

Kondenzator 68uF

Kondenzator 0,1uF x1

Kondenzator 1nF x1

Kondenzator 100nf x1

Kondenzator 470nF x1

Kondenzator 2.2uF x2

Kondenzator 220 uf x1

Kondenzator 100uF x1

Induktor 22uH x1

Induktor 4,5uH x1

Induktor 4,7uH x1

Induktor 3.3uHx1

Instrumentalni ojačevalnik AD620

2-polna glava x3

4-polna glava x6

5-polna glava x3

1. korak: Launchpad mikrokontrolerja Texas Instruments F28069M C2000

Ta mikrokrmilnik je vgrajen v razvojno ploščo, katere lastnosti so primerne za razvoj aplikacij, kot sta sistem za pridobivanje podatkov in ECU:

- USB vmesnik za odpravljanje napak in programiranje

- Vmesnik vodila CAN z vgrajenim oddajnikom

- 14 zatičev ADC (analogno -digitalni pretvorniki)

- 34 zatičev GPIO (splošni vhod/izhod)

- 2 komunikacijska kanala serijskega protokola (SCI)

- 2 komunikacijska kanala protokola I2C

- Programiranje z brezplačno programsko opremo Code Composer Studio

Upravlja zunanje senzorje, GPS, shranjevanje podatkov znotraj USB -ja, komunikacijo z ECU -jem in komunikacijo z zaslonom armaturne plošče.

2. korak: računalnik s programsko opremo Matlab

Programska oprema Matlab se uporablja za obdelavo in analizo podatkov, shranjenih na USB -ju. Položaj in pot kolesa je mogoče hkrati prikazati skupaj z vrednostjo senzorjev, kot je razvidno iz slike.

Korak: Nextion Enhanced 5.0 '' zaslon

Uporablja se za prikaz najpomembnejših informacij pilotu in stanje sistemov kolesa. Prejema podatke iz mikrokrmilnika F28069M C2000 po serijski komunikaciji.

4. korak: GPS GY-GPS6MV2

GPS dobi takojšen položaj kolesa, tako da se lahko njegova pot nato nariše v programski opremi Matlab skupaj z vrednostmi drugih senzorjev. Podatke GPS pošlje mikrokontrolerju F28069M C2000 po serijski komunikaciji.

5. korak: Senzor vzmetenja AIM

Na sprednjem in zadnjem vzmetenju je mogoče izmeriti premik vzmetenja kolesa.

6. korak: Merilnik pospeška VMA204

Uporablja se za merjenje pospeška in sil, ki jih kolo vzdrži v osi x, y in z. Podatke o pospeševanju pošilja mikrokontrolerju F28069M C2000 po komunikaciji vodila I2C.

7. korak: Tipkovnica

S tipkovnico izberete način vožnje (ECO, Sport), konfigurirate pilotov zaslon in nadzirate čas zbiranja podatkov.

8. korak: USB

Shranjuje podatke iz senzorjev, GPS -a in ECU -ja.

9. korak: Induktivni senzor IME18-08BPSZC0S

Uporablja se za štetje impulzov magnetnega dela kolesa. Višja kot je hitrost, več zavojev bodo naredila kolesa in več impulzov bo štelo induktivno tipalo. Tako deluje merjenje hitrosti.

Shema povezave je prikazana na sliki.

Korak: Temperaturni senzor Pt100

Senzorji pt100 so posebna vrsta temperaturnih detektorjev. Odpornost se spreminja glede na temperaturo. Najpomembnejša lastnost je, da je sestavljen iz platine in ima električno upornost 100 Ohmov pri 0 ° C.

11. korak: Regulatorji napetosti

Sistem potrebuje 4 različne regulatorje napetosti za pridobitev ravni napetosti, potrebne za mikrokrmilnik in senzorje:

LMR23615DRRR

Sposoben je pretvoriti napajanje iz širokega napetostnega območja v fiksno izhodno napetost. Za to aplikacijo ga potrebujemo za napajanje 3,3 V mikrokontrolerju Texas Instruments F28069M C2000.

LM25085AMY/NOPB

Sposoben je pretvoriti napajanje iz širokega napetostnega območja v fiksno izhodno napetost. Za to aplikacijo ga potrebujemo za napajanje 5 V mikrokontrolerja Texas Instruments F28069M C2000.

MAX16903SAUE50

Sposoben je pretvoriti napajanje iz širokega napetostnega območja v fiksno izhodno napetost. Za to aplikacijo potrebujemo 2 od njih:

Ena za napajanje 5 V na zunanje senzorje, ki potrebujejo takšno napetost.

Drugi napaja zunanje senzorje, ki potrebujejo takšno napetost, 3,3 V.

Korak: FDD5614P Mosfet

MOSFET je polprevodniška naprava, podobna tranzistorju, ki se uporablja za komunikacijo signalov.

Korak: TPS2051BDBVR Stikalo za vklop

Ta komponenta se uporablja za preprečevanje kratkega stika. Ko izhodna obremenitev preseže prag omejitve toka ali pa je kratek stik, naprava omeji izhodni tok na varno raven s preklopom v način konstantnega toka. Če se preobremenitev ne ustavi, prekine napajalno napetost.

Korak 14: LED in diode

LED diode se uporabljajo za prikaz, ali ima sistem napajanje ali ne. Prav tako ohranjajo tok, ki teče samo v eno smer, s čimer preprečuje napačno polarizacijo vezja.

Diode delujejo kot LED, vendar brez svetlobe; ohranjajo tok, ki teče samo v eno smer, s čimer preprečujejo napačno polarizacijo vezja.

Korak 15: Konektorji, pin glave in adapterji

Plošča PDB za delovanje in integracijo z različnimi zunanjimi napravami zahteva določeno količino konektorjev, zatičev in adapterjev različnih lastnosti. Uporabljajo se naslednje enote:

5-103639-3

5-103669-9

5-103669-1

MicroUSB_AB

Korak 16: Upori, kondenzatorji, induktorji

Osnove vsakega elektronskega vezja

17. korak: Shematična zasnova plošče: zunanji priključki za napajanje in komunikacijo CAN

18. korak: Shematična zasnova plošče: Mikrokrmilnik Texas Instruments F28069M C2000 Launchpad

Predstavlja:

- Priključitev senzorja preko pin -glave različnih velikosti za analogne in digitalne vhode

- Signalizacija senzorjev:

o Nizkoprepustni filtri za preprečevanje elektromagnetnih motenj, ki motijo signale. Mejna frekvenca je 15Hz.

o Wheatstonov most in instrumentalni ojačevalnik za pravilno delovanje temperaturnega senzorja pt100

- Komunikacijski zatiči za zunanje naprave:

o SCI za zaslon in GPS

o I2C za merilnik pospeška

Korak 19: Shematična zasnova plošče: Napajanje mikrokontrolerja

Prek napetostnih regulatorjev, ki pretvorijo 24V (nizka napetost, ki prihaja iz baterije) v 3.3V (LMR23615DRRR) in 5V (LM25085AMY/NOPB)

20. korak: Shematična zasnova plošče: USB povezava

21. korak: Shematična zasnova plošče: Napajanje senzorjev in zunanjih naprav

Prek regulatorjev napetosti (MAX16903SAUE50), ki

pretvorite 24V (nizka napetost, ki prihaja iz baterije) v 3.3V in 5V. Sistem je odvečen in lahko napaja tudi mikrokrmilnik v primeru okvare regulatorja napetosti.

Korak 22: Oblikujte ploščo PCB

1) Napajanje za mikrokrmilnik

2) Mikrokrmilnik Texas Instruments F28069M C2000 lansirna plošča

3) Digitalni in analogni vhodi ter filtriranje signalov (3.1)

4) USB povezava

5) Glave pinov za zunanje naprave

6) kondicioniranje signala temperaturnega senzorja pt100

7) Napajanje senzorjev in zunanjih naprav

23. korak: Naročite ploščo PCB

Ko je zasnova končana, je čas, da naročite tiskano vezje na spletnem mestu JLCPCB.com. Postopek je preprost, saj morate iti na JLCPCB.com, dodati dimenzije in plasti vaše PCB plošče in klikniti gumb QUOTE NOW.

JLCPCB sta tudi sponzor tega projekta. JLCPCB (ShenzhenJLC Electronics Co., Ltd.), je največje podjetje za izdelavo prototipov PCB na Kitajskem in visokotehnološki proizvajalec, specializiran za hitro izdelavo prototipov PCB in proizvodnjo majhnih serij PCB. Naročite lahko najmanj 5 PCB -jev za samo 2 USD.

Ustvariti morate datoteke gerber svojega projekta in jih vstaviti v datoteko ZIP. S klikom na gumb »dodaj datoteko gerber« se oblika naloži v splet. V tem razdelku lahko še vedno spremenite dimenzije in druge funkcije.

Ko bo naložen, bo JLCPCB preveril, ali je vse pravilno, in prikazal prejšnjo vizualizacijo obeh strani plošče.

Ko se prepričamo, da je tiskano vezje videti dobro, lahko sedaj s klikom na gumb »Shrani v košarico« oddamo naročilo po razumni ceni.