MotoStudent Elektrikli Yarış Velosipedinin Məlumat Alınması və Məlumat Vizualizasiya Sistemi: 23 addım

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:45

Məlumat toplama sistemi, xarici sensorlardakı məlumatları toplamaq, saxlamaq və sonra işləmək üçün birlikdə işləyən aparat və proqramlar toplusudur ki, qrafik olaraq görüntülənə və təhlil edilsin və mühəndislərə ən yaxşı performansı əldə etmək üçün lazımi düzəlişlər etsinlər. vasitənin və ya cihazın.

Məlumat Alma Sistemi, pilotun sürücülük üçün müvafiq real vaxt məlumatlarını görməsinə imkan verən Məlumat Vizualizasiya Sistemi ilə birlikdə işləyir. Məlumat əldə etmək və göstərmək üçün Məlumat Toplama Sistemi ilə əlaqə quran HMI ekranından ibarətdir.

Bu sistem velosipedin ECU (Mühərrik İdarəetmə Birliyi) ilə əlaqə qurur və CAN avtobusu vasitəsilə daxili məlumatları və mühərrik dəyişənlərini alır. Alınan məlumatların və Məlumat Toplama Sisteminə qoşulmuş sensorlardan alınan məlumatların saxlanması üçün USB istifadə edir.

Təchizat

Mikro nəzarətçi Texas Instruments F28069M C2000

Başlatıcı paneli

Nextion Enhanced 5.0 '' ekranı

Matlab proqramı olan kompüter

GPS GY-GPS6MV2

AIM asma sensoru

Akselerometr VMA204

Klaviatura

USB

İndüktif sensor IME18-08BPSZC0S

Gərginlik tənzimləyicisi LMR23615DRRR

Gərginlik tənzimləyicisi LM25085AMY/NOPB

Gərginlik tənzimləyicisi MAX16903SAUE50 x2

İstilik sensoru pt100

5-103669-9 bağlayıcı x1

5-103639-3 bağlayıcı x1

5-103669-1 bağlayıcı x1

LED çip-LED0603 x2

FDD5614P Mosfet

TPS2051BDBVR Güc Açarı

MicroUSB_AB adapteri

SBRD10200TR Diod

Rezistor 1K Ohm x5

Rezistor 10K Ohm

Rezistor 100 Ohm x1

Rezistor 100k Ohm x7

Rezistor 51K Ohm

Rezistor 22, 1 K Ohm x2

Rezistor 6 Kohm x2

Rezistor 6K8 Ohm x2

Rezistor 2.55 Ohm

Rezistor 38.3K Ohm x1

Rezistor 390 Ohm x1

Rezistor 20K Ohm x2

müqavimət 33K Ohm x2

Kondansatör 15 uF x5

Kondansatör 10 uF x3

Kondansatör 4.7 uF x4

Kondansatör 47uF x2

Kondansatör 68 uF

Kondansatör 0.1uF x1

Kondansatör 1nF x1

Kondansatör 100nf x1

Kondansatör 470nF x1

Kondansatör 2.2 uF x2

Kondansatör 220 uf x1

Kondansatör 100 uF x1

İnduktor 22uH x1

İnduktor 4.5uH x1

İnduktor 4.7uH x1

İnduktor 3.3uHx1

Instrumental Gücləndirici AD620

2 pinli başlıq x3

4 pinli başlıq x6

5 pinli başlıq x3

Addım 1: Microcontroller Texas Instruments F28069M C2000 Launchpad

Bu mikro nəzarətçi, xüsusiyyətləri Məlumat Alma Sistemi və ECU kimi tətbiqləri inkişaf etdirmək üçün uyğun hala gətirən bir inkişaf lövhəsinə yerləşdirilmişdir:

- USB ayıklama və proqramlaşdırma interfeysi

- İnteqrasiya edilmiş ötürücü ilə CAN avtobus interfeysi

- 14 ADC pinləri (Rəqəmsal çeviricilərə analoq)

- 34 GPIO pinləri (Ümumi Məqsədli Giriş/Çıxış)

- 2 ardıcıl protokol (SCI) ünsiyyət kanalı

- 2 I2C protokol rabitə kanalı

- Pulsuz Composer Studio proqramı ilə proqramlaşdırma

Xarici sensorlar, GPS, USB daxilindəki məlumatların saxlanması, ECU ilə əlaqə və tablosunun ekranı ilə əlaqəni idarə edir.

Addım 2: Matlab Proqramı ilə PC

Matlab proqramı, USB -də saxlanan məlumatların işlənməsi və təhlili üçün istifadə olunur. Velosipedin mövqeyi və trayektoriyası, şəkildən göründüyü kimi eyni vaxtda sensorların dəyəri ilə birlikdə görüntülənə bilər.

Addım 3: Nextion Enhanced 5.0 '' Ekranı

Pilota ən uyğun məlumatları və velosiped sistemlərinin vəziyyətini göstərmək üçün istifadə olunur. Verilənləri F28069M C2000 mikrokontrolöründən serial rabitə vasitəsi ilə alır.

Addım 4: GPS GY-GPS6MV2

GPS, velosipedin ani mövqeyini əldə edir, beləliklə onun traektoriyası Matlab proqramında digər sensorların dəyərləri ilə birlikdə qurula bilər. GPS məlumatlarını serial rabitə vasitəsi ilə F28069M C2000 mikrokontrolörünə göndərir.

Addım 5: AIM Asma Sensoru

Ön və arxa süspansiyona quraşdırılmış velosipedin asma yerdəyişməsi ölçülə bilər.

Addım 6: Accelerometer VMA204

Sürətlənməni ölçmək üçün istifadə olunur və velosipedin x, y və z oxlarında dayanır. Sürətləndirmə məlumatlarını I2C avtobus rabitəsi vasitəsi ilə F28069M C2000 mikrokontrolörünə göndərir.

Addım 7: Klaviatura

Klaviatura sürücülük rejimini (ECO, İdman) seçmək, pilotun ekranını konfiqurasiya etmək və məlumat toplama vaxtlarını idarə etmək üçün istifadə olunur.

Addım 8: USB

Sensorlardan, GPS -dən və ECU -dan olan məlumatları saxlayır.

Addım 9: İndüktif Sensor IME18-08BPSZC0S

Təkərin maqnit hissəsinin impulslarını saymaq üçün istifadə olunur. Sürət nə qədər yüksəkdirsə, təkərlər bir o qədər çox dönəcək və induktiv sensör daha çox nəbz alacaq. Sürətin ölçülməsi belə işləyir.

Şəkildə əlaqə diaqramı göstərilmişdir.

Addım 10: Temperatur Sensoru Pt100

Pt100 sensorlar xüsusi bir temperatur detektorudur. Temperaturdan asılı olaraq müqavimətini dəyişir. Ən əhəmiyyətli xüsusiyyət, platindən ibarət olması və 0ºC -də 100 Ohm elektrik müqavimətinə malik olmasıdır.

Addım 11: Gərginlik tənzimləyiciləri

Mikro nəzarətçi və sensorlar üçün lazım olan gərginlik səviyyələrini əldə etmək üçün sistemin 4 fərqli gərginlik tənzimləyicisinə ehtiyacı var:

LMR23615DRRR

Geniş bir gərginlik aralığından sabit bir çıxış gərginliyinə çevrilə bilir. Bu proqram üçün, Texas Instruments F28069M C2000 mikro nəzarətçisinə 3.3 V verməliyik.

LM25085AMY/NOPB

Geniş bir gərginlik aralığından sabit bir çıxış gərginliyinə çevrilə bilir. Bu tətbiq üçün Texas Instruments F28069M C2000 mikro nəzarətçisinə 5 V təchiz etməyimiz lazımdır.

MAX16903SAUE50

Geniş bir gərginlik aralığından sabit bir çıxış gərginliyinə çevrilə bilir. Bu tətbiq üçün bunlardan 2 -nə ehtiyacımız var:

Belə bir gərginlik tələb edən xarici sensorlara 5 V vermək.

Digəri isə belə bir gərginlik tələb edən xarici sensorlara 3.3 V verər.

Addım 12: FDD5614P Mosfet

Mosfet, siqnalları işlətmək üçün istifadə olunan bir tranzistora bənzər yarımkeçirici bir cihazdır.

Addım 13: TPS2051BDBVR Güc Anahtarı

Bu komponent qısa qapanmaların qarşısını almaq üçün istifadə olunur. Çıxış yükü cari limit həddini keçdikdə və ya qısa olduqda, cihaz sabit cərəyan rejiminə keçərək çıxış cərəyanını təhlükəsiz səviyyəyə məhdudlaşdırır. Aşırı yük dayanmazsa, təchizat gərginliyini kəsər.

Addım 14: LEDlər və diodlar

LEDlər sistemin gücə malik olub -olmamasını görmək üçün istifadə olunur. Həm də cərəyanı yalnız bir istiqamətdə saxlayaraq, dövrənin yanlış polarizasiyasının qarşısını alırlar.

Diodlar bir LED olaraq işləyir, amma işığı yoxdur; cərəyanı yalnız bir istiqamətdə saxlayaraq, dövrənin yanlış polarizasiyasını maneə törədirlər.

Addım 15: Bağlayıcılar, Pin başlıqları və adapterlər

PDB lövhəsi, müxtəlif periferik qurğularla işləmək və inteqrasiya etmək üçün fərqli xüsusiyyətlərə malik müəyyən miqdarda bağlayıcı, pin başlığı və adapter tələb edir. İstifadə olunan vahidlər aşağıdakılardır:

5-103639-3

5-103669-9

5-103669-1

MicroUSB_AB

Addım 16: Rezistorlar, Kondansatörler, İndüktorlar

Hər hansı bir elektron dövrənin əsasları

Addım 17: İdarə Heyətinin Şematik Dizaynı: Enerji Təchizatı və CAN Rabitəsi üçün Xarici Bağlayıcılar

Addım 18: Lövhənin sxematik dizaynı: Microcontroller Texas Instruments F28069M C2000 Launchpad

Xüsusi:

- Analoq və rəqəmsal girişlər üçün müxtəlif ölçülü pin başlıqları vasitəsilə sensor bağlantısı

- Sensorlar üçün siqnal kondisioneri:

o Siqnalları narahat etmək üçün elektromaqnit müdaxiləsinin qarşısını almaq üçün aşağı keçid filtrləri. Kəsmə tezliyi 15Hz -dir.

o Wheatstone körpüsü və pt100 temperatur sensörünün düzgün işləməsi üçün alət gücləndiricisi

- Xarici cihazlar üçün əlaqə pinləri:

o Ekran və GPS üçün SCI

o Akselerometr üçün I2C

Addım 19: Lövhənin sxematik dizaynı: Mikro nəzarətçiyə enerji təchizatı

24V -u (batareyadan gələn aşağı gərginliyi) 3.3V (LMR23615DRRR) və 5V -ə (LM25085AMY/NOPB) çevirən gərginlik tənzimləyiciləri vasitəsilə.

Addım 20: Lövhənin sxematik dizaynı: USB bağlantısı

Addım 21: Lövhənin Şematik Dizaynı: Sensorlara və Xarici Cihazlara Elektrik Təchizatı

Gərginlik tənzimləyiciləri vasitəsi ilə (MAX16903SAUE50)

24V (batareyadan gələn aşağı gərginlik) 3.3V və 5V -ə çevirin. Sistem artıqdır və voltaj tənzimləyicisinin uğursuz olması halında mikro nəzarətçiyə enerji verə bilər.

Addım 22: PCB lövhəsini dizayn edin

1) Mikro nəzarətçi üçün enerji təchizatı

2) Texas nəzarət alətləri F28069M C2000 mikrokontrolörü

3) Rəqəmsal və analoq girişlər və siqnal süzgəci (3.1)

4) USB bağlantısı

5) Xarici cihazlar pin başlıqları

6) pt100 temperatur sensoru siqnal kondisioneri

7) Sensorlar və xarici qurğular üçün enerji təchizatı

Addım 23: PCB lövhəsini sifariş edin

Dizayn tamamlandıqda, PCB -ni JLCPCB.com saytında sifariş etmək vaxtıdır. Proses sadədir, sadəcə JLCPCB.com saytına girməlisiniz, PCB lövhənizin ölçülərini və qatlarını əlavə etməlisiniz və NOW QUOTE düyməsini basın.

JLCPCB də bu layihənin sponsorudur. JLCPCB (ShenzhenJLC Electronics Co., Ltd.), Çinin ən böyük PCB prototip müəssisəsidir və sürətli PCB prototipi və kiçik partiyalı PCB istehsalında ixtisaslaşmış yüksək texnologiyalı bir istehsalçıdır. Yalnız 2 dollara minimum 5 PCB sifariş edə bilərsiniz.

Layihənizin gerber fayllarını yaratmalı və onları ZIP faylına qoymalısınız. "Gerber faylınızı əlavə et" düyməsinə basaraq dizayn vebə yüklənir. Ölçülər və digər xüsusiyyətlər bu hissədə dəyişdirilə bilər.

Yükləndikdə, JLCPCB hər şeyin düzgün olduğunu yoxlayacaq və lövhənin hər iki tərəfinin əvvəlki görüntüsünü göstərəcək.

PCB -nin yaxşı göründüyündən əmin olduqdan sonra "Səbətə qənaət et" düyməsini basaraq sifarişi münasib qiymətə yerləşdirə bilərik.