Andmete hankimise ja andmete visualiseerimise süsteem MotoStudent elektrilise võidusõiduratta jaoks: 23 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:48

Andmete kogumise süsteem on riist- ja tarkvara kogum, mis töötab koos, et koguda andmeid välisanduritelt, salvestada ja töödelda neid hiljem, nii et neid oleks võimalik graafiliselt visualiseerida ja analüüsida, võimaldades inseneridel teha vajalikud muudatused parima jõudluse saavutamiseks sõidukist või seadmest.

Andmekogumissüsteem töötab koos andmete visualiseerimise süsteemiga, mis võimaldab piloodil näha sõiduks vajalikke reaalajas andmeid. See koosneb HMI -ekraanist, mis suhtleb andmekogumissüsteemiga, et sealt andmeid hankida ja näidata.

See süsteem suhtleb jalgratta ECU -ga (mootori juhtseade) ja võtab sealt CAN -siini kaudu vastu siseteavet ja mootori muutujaid. See kasutab USB -d nii vastuvõetud andmete kui ka andmekogumissüsteemiga ühendatud anduritelt saadud andmete salvestamiseks.

Tarvikud

Mikrokontroller Texas Instruments F28069M C2000

Stardiplatvorm

Nextion Enhanced 5.0”ekraan

Arvuti Matlabi tarkvaraga

GPS GY-GPS6MV2

AIM vedrustuse andur

Kiirendusmõõtur VMA204

Klaviatuur

USB

Induktiivne andur IME18-08BPSZC0S

Pingeregulaator LMR23615DRRR

Pingeregulaator LM25085AMY/NOPB

Pingeregulaator MAX16903SAUE50 x2

Temperatuuriandur pt100

5-103669-9 pistik x1

5-103639-3 pistik x1

5-103669-1 pistik x1

LEDCHIP-LED0603 x2

FDD5614P Mosfet

TPS2051BDBVR toitelüliti

MicroUSB_AB adapter

SBRD10200TR diood

Takisti 1K oom x5

Takisti 10K oom

Takisti 100 oomi x1

Takisti 100 kΩ x7

Takisti 51K Ohm

Takisti 22, 1 K Ohm x2

Takisti 6 Kohm x2

Takisti 6K8 oomi x2

Takisti 2,55K oom

Takisti 38,3K Ohm x1

Takisti 390 oomi x1

Takisti 20K Ohm x2

takisti 33K Ohm x2

Kondensaator 15 uF x5

Kondensaator 10 uF x3

Kondensaator 4.7uF x4

Kondensaator 47uF x2

Kondensaator 68uF

Kondensaator 0,1uF x1

Kondensaator 1nF x1

Kondensaator 100nf x1

Kondensaator 470nF x1

Kondensaator 2.2uF x2

Kondensaator 220 uf x1

Kondensaator 100uF x1

Induktor 22uH x1

Induktor 4,5uH x1

Induktor 4.7uH x1

Induktor 3.3uHx1

Instrumentaalne võimendi AD620

2-kontaktiline päis x3

4-kontaktiline päis x6

5-kontaktiline päis x3

Samm: mikrokontroller Texas Instruments F28069M C2000 käivitusplaat

See mikrokontroller on integreeritud arendusplaadile, mille funktsioonid muudavad selle sobivaks selliste rakenduste arendamiseks nagu andmete kogumise süsteem ja ECU:

- USB silumis- ja programmeerimisliides

- CAN -siiniliides koos integreeritud transiiveriga

- 14 ADC tihvti (analoog -digitaalmuundurid)

- 34 GPIO tihvti (üldotstarbeline sisend/väljund)

- 2 jadaprotokolli (SCI) sidekanalit

- 2 I2C protokolli suhtluskanalit

- Programmeerimine tasuta tarkvara Code Composer Studio abil

See haldab väliseid andureid, GPS -i, andmete salvestamist USB -sisemusse, sidet ECU -ga ja sidet armatuurlaua ekraaniga.

2. samm: arvuti Matlabi tarkvaraga

USB -mällu salvestatud andmete töötlemiseks ja analüüsimiseks kasutatakse Matlabi tarkvara. Jalgratta asukohta ja trajektoori saab visualiseerida koos andurite väärtusega samaaegselt, nagu on näha pildilt.

Samm: Nextion Enhanced 5,0 -tolline ekraan

Seda kasutatakse piloodi jaoks kõige asjakohasema teabe ja jalgratta süsteemide oleku kuvamiseks. See võtab andmed vastu mikrokontrollerilt F28069M C2000 jadaühenduse kaudu.

4. samm: GPS GY-GPS6MV2

GPS saab jalgratta hetkeasendi, nii et selle trajektoori saab hiljem koos teiste andurite väärtustega Matlabi tarkvarasse joonistada. See saadab GPS -andmed jadaühenduse kaudu mikrokontrollerile F28069M C2000.

Samm: AIM vedrustuse andur

Esi- ja tagavedrustusele paigaldatuna saab ratta vedrustuse nihkeid mõõta.

6. samm: kiirendusmõõtur VMA204

Seda kasutatakse kiirenduse ja jõudude mõõtmiseks telgedel x, y ja z. See saadab kiirendusandmed mikrokontrollerile F28069M C2000 I2C siini kaudu.

Samm: klahvistik

Klaviatuuri kasutatakse sõidurežiimi (ECO, Sport) valimiseks, piloodi ekraani konfigureerimiseks ja andmete kogumise aegade juhtimiseks.

Samm 8: USB

See salvestab andurite, GPS -i ja ECU andmed.

9. samm: induktiivne andur IME18-08BPSZC0S

Seda kasutatakse ratta magnetilise osa impulsside lugemiseks. Mida suurem on kiirus, seda rohkem pöördeid teevad rattad ja seda rohkem impulsse loeb induktiivne andur. Nii töötab kiiruse mõõtmine.

Ühendusskeem on näidatud pildil.

Samm: temperatuuriandur Pt100

Pt100 andurid on teatud tüüpi temperatuuriandurid. See muudab oma vastupidavust sõltuvalt temperatuurist. Kõige olulisem omadus on see, et see koosneb plaatinast ja selle elektriline takistus on 0 oC juures 100 oomi.

11. samm: pingeregulaatorid

Süsteem vajab 4 erinevat pingeregulaatorit, et saada mikrokontrolleri ja andurite jaoks vajalikke pingetasemeid:

LMR23615DRRR

See on võimeline muutma laia pingevahemiku toiteplokist fikseeritud väljundpingeks. Selle rakenduse jaoks vajame seda 3,3 V varustamiseks Texas Instruments F28069M C2000 mikrokontrolleriga.

LM25085AMY/NOPB

See on võimeline muutma laia pingevahemiku toiteplokist fikseeritud väljundpingeks. Selle rakenduse jaoks vajame seda, et see toidaks 5 V voolu Texas Instruments F28069M C2000 mikrokontrollerile.

MAX16903SAUE50

See on võimeline muutma laia pingevahemiku toiteplokist fikseeritud väljundpingeks. Selle rakenduse jaoks vajame neist kahte:

Üks varustada 5 V väliseid andureid, mis vajavad sellist pinget.

Teine varustab 3,3 V väliseid andureid, mis vajavad sellist pinget.

12. samm: FDD5614P Mosfet

Mosfet on transistorile sarnane pooljuhtseade, mida kasutatakse signaalide pendeldamiseks.

Samm 13: TPS2051BDBVR toitelüliti

Seda komponenti kasutatakse lühiste vältimiseks. Kui väljundkoormus ületab voolupiiri läve või esineb lühis, piirab seade väljundvoolu ohutule tasemele, lülitades püsivoolurežiimi. Kui ülekoormus ei lõpe, katkestab see toitepinge.

14. samm: valgusdioodid ja dioodid

LED -e kasutatakse visualiseerimiseks, kas süsteemil on toide või mitte. Samuti hoiavad nad voolu ainult ühes suunas, hoides ära vooluahela vale polarisatsiooni.

Dioodid töötavad LED -na, kuid ilma valguseta; nad hoiavad voolu ainult ühes suunas, hoides ära ahela vale polarisatsiooni.

Samm: pistikud, tihvtide päised ja adapterid

PDB -plaat vajab erinevates välisseadmetes töötamiseks ja integreerimiseks teatud kogust eri omadustega pistikuid, tihvtide päiseid ja adaptereid. Kasutatavad ühikud on järgmised:

5-103639-3

5-103669-9

5-103669-1

MicroUSB_AB

16. samm: takistid, kondensaatorid, induktorid

Mis tahes elektroonilise vooluahela põhitõed

Samm 17: plaadi skeemiline disain: toiteallika ja CAN -side välised pistikud

18. samm: plaadi skeem: mikrokontroller Texas Instruments F28069M C2000 käivitusplaat

Toas on:

- Anduri ühendus erineva suurusega tihvtide kaudu analoog- ja digitaalsisendite jaoks

- Andurite signaali konditsioneerimine:

o Madalpääsfiltrid signaalide häirimiseks elektromagnetiliste häirete vältimiseks. Lülitussagedus on 15 Hz.

o Wheatstone'i sild ja instrumentaalne võimendi, et pt100 temperatuuriandur korralikult töötaks

- Sidevahendid välisseadmetele:

o SCI ekraani ja GPS -i jaoks

o I2C kiirendusmõõturi jaoks

Samm 19: plaadi skeemiline disain: toiteallikas mikrokontrollerile

Pingeregulaatorite kaudu, mis muudavad 24 V (patareist tulev madalpinge) 3,3 V (LMR23615DRRR) ja 5 V (LM25085AMY/NOPB)

20. samm: plaadi skeemiline kujundus: USB -ühendus

21. samm: plaadi skeemiline kujundus: andurite ja välisseadmete toiteallikas

Pingeregulaatorite kaudu (MAX16903SAUE50), mis

muundage 24 V (patareist tulev madalpinge) 3,3 V ja 5 V pingeks. Süsteem on ülearune ja võib toita ka mikrokontrollerit, kui selle pingeregulaator ebaõnnestub.

22. samm: kujundage trükkplaadi plaat

1) Toide mikrokontrollerile

2) mikrokontroller Texas Instruments F28069M C2000 käivitusplaat

3) Digitaalsed ja analoogsisendid ning signaali filtreerimine (3.1)

4) USB -ühendus

5) Välised seadmed kinnitavad päised

6) pt100 temperatuurianduri signaali konditsioneerimine

7) Andurite ja välisseadmete toiteallikas

Samm: tellige trükkplaat

Kui disain on valmis, on aeg tellida trükkplaat veebist JLCPCB.com. Protsess on lihtne, kuna peate lihtsalt minema saidile JLCPCB.com, lisama oma trükkplaadi mõõtmed ja kihid ning klõpsama nuppu QUOTE NOW.

JLCPCB on ka selle projekti sponsor. JLCPCB (ShenzhenJLC Electronics Co., Ltd.) on Hiina suurim trükkplaatide prototüüpide ettevõte ja kõrgtehnoloogiline tootja, mis on spetsialiseerunud kiirele PCB prototüübile ja väikese partiiga PCB tootmisele. Ainult 2 dollari eest saate tellida vähemalt 5 trükkplaati.

Peate looma oma projekti gerberifailid ja panema need ZIP -faili. Kui klõpsate nupul „Lisa oma Gerberi fail”, laaditakse disain veebis üles. Mõõtmeid ja muid funktsioone saab selles jaotises veel muuta.

Üleslaadimisel kontrollib JLCPCB, kas kõik on õige ja näitab tahvli mõlema poole eelnevat visualiseerimist.

Olles veendunud, et trükkplaat näeb hea välja, saame nüüd tellimuse teha mõistliku hinnaga, klõpsates nuppu „Salvesta ostukorvi“.