Datu iegūšanas un datu vizualizācijas sistēma elektriskajam motociklam MotoStudent: 23 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:55

Datu iegūšanas sistēma ir aparatūras un programmatūras kopums, kas darbojas kopā, lai apkopotu datus no ārējiem sensoriem, pēc tam tos uzglabātu un apstrādātu, lai tos varētu grafiski vizualizēt un analizēt, ļaujot inženieriem veikt nepieciešamos pielāgojumus, lai iegūtu vislabāko sniegumu no transportlīdzekļa vai ierīces.

Datu iegūšanas sistēma darbojas kopā ar datu vizualizācijas sistēmu, kas ļauj pilotam redzēt atbilstošos reālā laika datus par braukšanu. Tas sastāv no HMI ekrāna, kas sazinās ar datu iegūšanas sistēmu, lai no tās izgūtu un parādītu datus.

Šī sistēma sazinās ar velosipēda ECU (dzinēja vadības bloku) un no tās saņem iekšējo informāciju un motora mainīgos, izmantojot CAN kopni. Tas izmanto USB, lai uzglabātu saņemtos datus, kā arī datus, kas iegūti no sensoriem, kas savienoti ar datu ieguves sistēmu.

Piegādes

Mikrokontrolleris Texas Instruments F28069M C2000

Launchpad

Nextion Enhanced 5.0”ekrāns

Dators ar Matlab programmatūru

GPS GY-GPS6MV2

AIM piekares sensors

Akselerometrs VMA204

Tastatūra

USB

Induktīvais sensors IME18-08BPSZC0S

Sprieguma regulators LMR23615DRRR

Sprieguma regulators LM25085AMY/NOPB

Sprieguma regulators MAX16903SAUE50 x2

Temperatūras sensors pt100

5-103669-9 savienotājs x1

5-103639-3 savienotājs x1

5-103669-1 savienotājs x1

LEDCHIP-LED0603 x2

FDD5614P Mosfet

TPS2051BDBVR Barošanas slēdzis

MicroUSB_AB adapteris

SBRD10200TR diode

Rezistors 1K omi x5

Rezistors 10K omi

Rezistors 100 omi x1

Rezistors 100k omi x7

Rezistors 51K omi

Rezistors 22, 1 K omi x2

Rezistors 6 Kohm x2

Rezistors 6K8 omi x2

Rezistors 2,55K omi

Rezistors 38,3K omi x1

Rezistors 390 omi x1

Rezistors 20K omi x2

rezistors 33K omi x2

Kondensators 15 uF x5

Kondensators 10 uF x3

Kondensators 4.7uF x4

Kondensators 47uF x2

Kondensators 68uF

Kondensators 0.1uF x1

Kondensators 1nF x1

Kondensators 100nf x1

Kondensators 470nF x1

Kondensators 2.2uF x2

Kondensators 220 uf x1

Kondensators 100uF x1

Induktors 22uH x1

Induktors 4.5uH x1

Induktors 4.7uH x1

Induktors 3.3uHx1

Instrumentālais pastiprinātājs AD620

2 kontaktu galvene x3

4 kontaktu galvene x6

5 kontaktu galvene x3

1. darbība: mikrokontrollera Texas Instruments F28069M C2000 palaišanas bloks

Šis mikrokontrolleris ir iestrādāts izstrādes panelī, kura funkcijas padara to piemērotu tādu lietojumprogrammu izstrādei kā datu iegūšanas sistēma un ECU:

- USB atkļūdošanas un programmēšanas interfeiss

- CAN kopnes saskarne ar integrētu uztvērēju

- 14 ADC tapas (no analogā uz digitālo pārveidotāju)

- 34 GPIO tapas (vispārējas nozīmes ievade/izvade)

- 2 seriālā protokola (SCI) sakaru kanāli

- 2 I2C protokola sakaru kanāli

- Programmēšana, izmantojot bezmaksas programmatūru Code Composer Studio

Tas pārvalda ārējos sensorus, GPS, datu glabāšanu USB iekšpusē, saziņu ar ECU un saziņu ar paneļa ekrānu.

2. darbība: dators ar Matlab programmatūru

Programmatūru Matlab izmanto, lai apstrādātu un analizētu USB atmiņā saglabātos datus. Velosipēda atrašanās vietu un trajektoriju var vizualizēt kopā ar sensoru vērtību vienlaicīgi, kā redzams attēlā.

3. darbība: uzlabots Nextion 5,0 collu ekrāns

To izmanto, lai pilotam parādītu visatbilstošāko informāciju, kā arī velosipēda sistēmu stāvokli. Tas saņem datus no mikrokontrollera F28069M C2000, izmantojot seriālo komunikāciju.

4. solis: GPS GY-GPS6MV2

GPS iegūst velosipēda tūlītēju atrašanās vietu, lai pēc tam kopā ar citu sensoru vērtībām Matlab programmatūrā varētu uzzīmēt tā trajektoriju. Tas nosūta GPS datus uz F28069M C2000 mikrokontrolleru, izmantojot seriālo komunikāciju.

5. darbība: AIM balstiekārtas sensors

Uzstādīts uz priekšējās un aizmugurējās piekares, var izmērīt velosipēda piekares pārvietojumu.

6. darbība: akselerometrs VMA204

To izmanto, lai izmērītu paātrinājumu un spēkus, ar kādiem velosipēds iztur asis x, y un z. Tas nosūta paātrinājuma datus uz mikrokontrolleri F28069M C2000, izmantojot I2C kopnes sakarus.

7. darbība: tastatūra

Tastatūra tiek izmantota, lai izvēlētos braukšanas režīmu (ECO, Sport), konfigurētu pilota ekrānu un kontrolētu datu iegūšanas laiku.

8. darbība: USB

Tas saglabā datus no sensoriem, GPS un ECU.

9. darbība: Induktīvais sensors IME18-08BPSZC0S

To izmanto, lai skaitītu riteņa magnētiskās daļas impulsus. Jo lielāks ātrums, jo vairāk pagriezienu veiks riteņi, un jo vairāk impulsu tiks skaitīts induktīvais sensors. Tādā veidā darbojas ātruma mērīšana.

Savienojuma shēma ir parādīta attēlā.

10. solis: temperatūras sensors Pt100

Pt100 sensori ir īpaša veida temperatūras detektori. Tas maina savu pretestību atkarībā no temperatūras. Vissvarīgākā iezīme ir tā, ka tā sastāv no platīna un tās elektriskā pretestība ir 100 omi 0 ° C temperatūrā.

11. solis: sprieguma regulatori

Sistēmai nepieciešami 4 dažādi sprieguma regulatori, lai iegūtu sprieguma līmeņus, kas nepieciešami mikrokontrolleram un sensoriem:

LMR23615DRRR

Tas spēj pārveidot no plaša sprieguma diapazona barošanas par fiksētu izejas spriegumu. Šai lietojumprogrammai mums ir nepieciešams piegādāt 3,3 V uz Texas Instruments F28069M C2000 mikrokontrolleru.

LM25085AMY/NOPB

Tas spēj pārveidot no plaša sprieguma diapazona barošanas par fiksētu izejas spriegumu. Šim lietojumam mums ir nepieciešams piegādāt 5 V pie Texas Instruments F28069M C2000 mikrokontrollera.

MAX16903SAUE50

Tas spēj pārveidot no plaša sprieguma diapazona barošanas par fiksētu izejas spriegumu. Šai lietojumprogrammai mums ir nepieciešami 2 no tiem:

Viens, kas piegādā 5 V ārējiem sensoriem, kuriem nepieciešams šāds spriegums.

Otrs piegādā 3,3 V ārējiem sensoriem, kuriem nepieciešams šāds spriegums.

12. darbība: FDD5614P Mosfet

Mosfet ir pusvadītāju ierīce, kas līdzīga tranzistoram, ko izmanto signālu pārslēgšanai.

13. darbība: TPS2051BDBVR barošanas slēdzis

Šo komponentu izmanto, lai novērstu īssavienojumus. Ja izejas slodze pārsniedz pašreizējās robežas slieksni vai ir īssavienojums, ierīce ierobežo izejas strāvu līdz drošam līmenim, pārslēdzoties pastāvīgas strāvas režīmā. Ja pārslodze neapstājas, tā pārtrauc barošanas spriegumu.

14. darbība: gaismas diodes un diodes

Gaismas diodes tiek izmantotas, lai vizualizētu, vai sistēmai ir jauda vai nē. Viņi arī saglabā strāvu tikai vienā virzienā, novēršot ķēdes nepareizu polarizāciju.

Diodes darbojas kā LED, bet bez gaismas; tie saglabā strāvu tikai vienā virzienā, novēršot ķēdes nepareizu polarizāciju.

15. solis: savienotāji, tapu galvenes un adapteri

Lai darbotos un integrētos ar dažādām perifērijas ierīcēm, PDB plāksnei ir nepieciešams noteikts skaits savienotāju, tapu galvenes un dažādu īpašību adapteri. Izmantotās vienības ir šādas:

5-103639-3

5-103669-9

5-103669-1

MicroUSB_AB

16. solis: rezistori, kondensatori, induktori

Pamati jebkurai elektroniskai shēmai

17. darbība. Plātnes shematisks dizains: ārējie savienotāji barošanas avotam un CAN sakariem

18. darbība. Plātnes shēmas dizains: mikrokontrollera Texas Instruments F28069M C2000 palaišanas bloks

Piedāvā:

- Sensora savienojums, izmantojot dažāda izmēra tapas, kas paredzētas analogām un digitālām ieejām

- Signālu kondicionēšana sensoriem:

o Zemas caurlaidības filtri, lai novērstu elektromagnētiskos traucējumus, kas traucē signālus. Izslēgšanas frekvence ir 15 Hz.

o Wheatstone tilts un instrumentālais pastiprinātājs, lai pt100 temperatūras sensors darbotos pareizi

- Sakaru tapas ārējām ierīcēm:

o SCI ekrānam un GPS

o I2C akselerometram

19. darbība. Plātnes shematisks dizains: barošana mikrokontrolleram

Izmantojot sprieguma regulatorus, kas pārveido 24 V (zems spriegums, kas nāk no akumulatora) uz 3,3 V (LMR23615DRRR) un 5 V (LM25085AMY/NOPB)

20. darbība. Plātnes shēmas dizains: USB savienojums

21. darbība. Plātnes shematisks dizains: barošanas avots sensoriem un ārējām ierīcēm

Izmantojot sprieguma regulatorus (MAX16903SAUE50), kas

pārveidot 24V (zemspriegums, kas nāk no akumulatora) uz 3.3V un 5V. Sistēma ir lieka un var arī nodrošināt elektroenerģijas padevi mikrokontrolleram, ja tā sprieguma regulators neizdodas.

22. solis: noformējiet PCB plati

1) Mikrokontrollera barošanas avots

2) mikrokontrollera Texas Instruments F28069M C2000 palaišanas paliktnis

3) Digitālās un analogās ieejas un signālu filtrēšana (3.1.)

4) USB savienojums

5) Ārējās ierīces piesprauž galvenes

6) pt100 temperatūras sensora signāla kondicionēšana

7) Barošanas avots sensoriem un ārējām ierīcēm

23. darbība: pasūtiet PCB plati

Kad dizains ir pabeigts, ir pienācis laiks pasūtīt PCB tīmeklī JLCPCB.com. Process ir vienkāršs, jo jums vienkārši jādodas uz vietni JLCPCB.com, jāpievieno PCB plates izmēri un slāņi un jānoklikšķina uz pogas QUOTE NOW.

JLCPCB ir arī šī projekta sponsors. JLCPCB (ShenzhenJLC Electronics Co., Ltd.) ir lielākais PCB prototipu uzņēmums Ķīnā un augsto tehnoloģiju ražotājs, kas specializējas ātru PCB prototipu un mazu partiju PCB ražošanā. Jūs varat pasūtīt vismaz 5 PCB tikai par 2 USD.

Jums jāģenerē sava projekta gerber faili un jāievieto ZIP failā. Noklikšķinot uz pogas “Pievienot savu Gerber failu”, dizains tiek augšupielādēts tīmeklī. Šajā sadaļā joprojām var mainīt izmērus un citas funkcijas.

Augšupielādējot, JLCPCB pārbaudīs, vai viss ir pareizi, un parādīs abas tāfeles iepriekšējās vizualizācijas.

Pārliecinoties, ka PCB izskatās labi, tagad mēs varam veikt pasūtījumu par saprātīgu cenu, noklikšķinot uz pogas “Saglabāt grozā”.