Adatgyűjtő és adatmegjelenítő rendszer egy MotoStudent elektromos verseny kerékpárhoz: 23 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:41

Az adatgyűjtő rendszer olyan hardverek és szoftverek gyűjteménye, amelyek együtt dolgoznak annak érdekében, hogy adatokat gyűjtsenek a külső érzékelőkről, tárolják és feldolgozzák azokat, hogy grafikusan megjeleníthetők és elemezhetők legyenek, lehetővé téve a mérnökök számára a szükséges beállításokat a legjobb teljesítmény elérése érdekében a járműről vagy a készülékről.

Az adatgyűjtő rendszer együttműködik egy adatmegjelenítő rendszerrel, amely lehetővé teszi a pilóta számára, hogy a valós idejű adatokat lássa a vezetéshez. HMI képernyőn áll, amely kommunikál az adatgyűjtő rendszerrel annak érdekében, hogy lekérje és megjelenítse az adatokat.

Ez a rendszer kommunikál a kerékpár ECU -jával (motorvezérlő egység), és belső információkat és motorváltozókat kap tőle CAN buszon keresztül. USB -t használ a fogadott adatok, valamint az adatgyűjtő rendszerhez csatlakoztatott érzékelőkből lekért adatok tárolására.

Kellékek

Mikrovezérlő Texas Instruments F28069M C2000

Indítóállás

Nextion Enhanced 5.0”képernyő

PC Matlab szoftverrel

GPS GY-GPS6MV2

AIM felfüggesztés érzékelő

Gyorsulásmérő VMA204

Billentyűzet

USB

Induktív érzékelő IME18-08BPSZC0S

Feszültségszabályozó LMR23615DRRR

Feszültségszabályozó LM25085AMY/NOPB

Feszültségszabályozó MAX16903SAUE50 x2

Hőmérséklet érzékelő pt100

5-103669-9 x1 csatlakozó

5-103639-3 x1 csatlakozó

5-103669-1 x1 csatlakozó

LEDCHIP-LED0603 x2

FDD5614P Mosfet

TPS2051BDBVR Főkapcsoló

MicroUSB_AB adapter

SBRD10200TR dióda

Ellenállás 1K Ohm x5

Ellenállás 10K Ohm

Ellenállás 100 Ohm x1

Ellenállás 100k Ohm x7

Ellenállás 51K Ohm

Ellenállás 22, 1 K Ohm x2

Ellenállás 6 Kohm x2

Ellenállás 6K8 Ohm x2

Ellenállás 2,55K Ohm

Ellenállás 38,3K Ohm x1

Ellenállás 390 Ohm x1

Ellenállás 20K Ohm x2

ellenállás 33K Ohm x2

Kondenzátor 15 uF x5

Kondenzátor 10 uF x3

Kondenzátor 4.7uF x4

Kondenzátor 47uF x2

Kondenzátor 68uF

Kondenzátor 0.1uF x1

Kondenzátor 1nF x1

Kondenzátor 100nf x1

Kondenzátor 470nF x1

Kondenzátor 2.2uF x2

Kondenzátor 220 uf x1

Kondenzátor 100uF x1

Induktor 22uH x1

Induktor 4.5uH x1

Induktor 4,7uH x1

Induktor 3.3uHx1

Műszeres erősítő AD620

2 tűs fejléc x3

4 tűs fejléc x6

5 tűs fejléc x3

1. lépés: Microcontroller Texas Instruments F28069M C2000 Launchpad

Ez a mikrokontroller egy fejlesztőlapba van beépítve, amelynek tulajdonságai alkalmassá teszik olyan alkalmazások fejlesztésére, mint az adatgyűjtő rendszer és az ECU:

- USB hibakeresési és programozási felület

- CAN busz interfész beépített adó -vevővel

- 14 ADC csap (analóg -digitális átalakítók)

- 34 GPIO csap (általános célú bemenet/kimenet)

- 2 soros protokoll (SCI) kommunikációs csatorna

- 2 I2C protokoll kommunikációs csatorna

- Programozás a Code Composer Studio ingyenes szoftverrel

Ez kezeli a külső érzékelőket, a GPS -t, az adatok USB -n belüli tárolását, az ECU -val való kommunikációt és a műszerfal képernyőjével való kommunikációt.

2. lépés: PC Matlab szoftverrel

A Matlab szoftver az USB -n tárolt adatok feldolgozására és elemzésére szolgál. A kerékpár helyzete és pályája az érzékelők értékével együtt, egyszerre látható, mint a képen is látható.

3. lépés: Nextion Enhanced 5.0”képernyő

Arra szolgál, hogy a legrelevánsabb információkat mutassa meg a pilótának, valamint a kerékpár rendszereinek állapotát. Soros kommunikáción keresztül fogadja az adatokat az F28069M C2000 mikrokontrollerről.

4. lépés: GPS GY-GPS6MV2

A GPS megkapja a kerékpár azonnali helyzetét, így utat a többi érzékelő értékeivel együtt a Matlab szoftverben fel lehet rajzolni. Soros kommunikáción keresztül elküldi a GPS adatokat az F28069M C2000 mikrokontrollernek.

5. lépés: AIM felfüggesztés érzékelő

Az első és hátsó felfüggesztésre szerelve a kerékpár felfüggesztésének elmozdulása mérhető.

6. lépés: VMA204 gyorsulásmérő

A gyorsulás és a kerékpár ellenállásának mérésére szolgál az x, y és z tengelyekben. I2C busz kommunikáción keresztül küldi a gyorsulási adatokat az F28069M C2000 mikrokontrollernek.

7. lépés: Billentyűzet

A billentyűzettel választható a vezetési mód (ECO, Sport), konfigurálható a pilóta képernyője és szabályozható az adatgyűjtési idő.

8. lépés: USB

Tárolja a szenzorok, a GPS és az ECU adatait.

9. lépés: Induktív érzékelő IME18-08BPSZC0S

A kerék mágneses részének impulzusainak számlálására szolgál. Minél nagyobb a sebesség, annál több fordulatot hajtanak végre a kerekek, és annál több impulzus számít az induktív érzékelőnek. Így működik a sebességmérés.

A kapcsolási rajz a képen látható.

10. lépés: Pt100 hőmérséklet -érzékelő

A pt100 érzékelők egy speciális típusú hőmérséklet -érzékelők. Ellenállását a hőmérséklettől függően változtatja. A legfontosabb jellemzője, hogy platinából áll, és elektromos ellenállása 100 ohm 0 ° C -on.

11. lépés: Feszültségszabályozók

A rendszernek 4 különböző feszültségszabályozóra van szüksége ahhoz, hogy megkapja a mikrovezérlő és az érzékelők számára szükséges feszültségi szinteket:

LMR23615DRRR

Képes széles feszültségtartományú tápfeszültségről fix kimeneti feszültségre konvertálni. Ehhez az alkalmazáshoz szükségünk van 3,3 V feszültségre a Texas Instruments F28069M C2000 mikrokontrollerre.

LM25085AMY/NOPB

Képes széles feszültségtartományú tápfeszültségről fix kimeneti feszültségre konvertálni. Ehhez az alkalmazáshoz 5 V feszültséget kell szolgáltatnia a Texas Instruments F28069M C2000 mikrokontrollernek.

MAX16903SAUE50

Képes széles feszültségtartományú tápfeszültségről fix kimeneti feszültségre konvertálni. Ehhez az alkalmazáshoz kettőre van szükségünk:

Az egyik 5 V -ot táplál az ilyen feszültséget igénylő külső érzékelőknek.

A másik 3,3 V feszültséget szolgáltat az ilyen feszültséget igénylő külső érzékelőknek.

12. lépés: FDD5614P Mosfet

A mosfet egy félvezető eszköz, amely hasonló a tranzisztorhoz, amelyet jelek ingázására használnak.

13. lépés: TPS2051BDBVR tápkapcsoló

Ezt az alkatrészt a rövidzárlat megelőzésére használják. Ha a kimeneti terhelés meghaladja az áramhatár küszöbértéket vagy rövidzárlat van jelen, a készülék állandó áramerősségű üzemmódba kapcsolva biztonságos szintre korlátozza a kimeneti áramot. Ha a túlterhelés nem szűnik meg, akkor lekapcsolja a tápfeszültséget.

14. lépés: LED -ek és diódák

A LED -ek segítségével láthatóvá válik, hogy a rendszer rendelkezik -e áramellátással vagy sem. Továbbá csak egy irányban tartják az áramot, megakadályozva az áramkör rossz polarizációját.

A diódák LED -ként működnek, de fény nélkül; csak egy irányban tartják az áramot, megakadályozva az áramkör rossz polarizációját.

15. lépés: Csatlakozók, tűfejlécek és adapterek

A PDB kártya bizonyos mennyiségű csatlakozót, tűfejlécet és különböző tulajdonságú adaptert igényel, hogy működjön és integrálódjon a különböző perifériás eszközökkel. A használt egységek a következők:

5-103639-3

5-103669-9

5-103669-1

MicroUSB_AB

16. lépés: Ellenállások, kondenzátorok, induktorok

Minden elektronikus áramkör alapjai

17. lépés: A tábla sematikus tervezése: Külső csatlakozók a tápegységhez és a CAN kommunikációhoz

18. lépés: A tábla sematikus kialakítása: Microcontroller Texas Instruments F28069M C2000 Launchpad

Közreműködő:

- Az érzékelő csatlakoztatása, különböző méretű tűs fejlécek segítségével analóg és digitális bemenetekhez

- Az érzékelők jel kondicionálása:

o Aluláteresztő szűrők a jeleket zavaró elektromágneses interferencia megelőzésére. A levágási frekvencia 15 Hz.

o Wheatstone híd és egy műszeres erősítő a pt100 hőmérséklet -érzékelő megfelelő működéséhez

- Kommunikációs csapok külső eszközökhöz:

o SCI a képernyő és a GPS számára

o I2C a gyorsulásmérő

19. lépés: A tábla sematikus tervezése: Tápegység a mikrokontrollerhez

Feszültségszabályozókon keresztül, amelyek 24 V -ot (az akkumulátorból származó alacsony feszültséget) 3.3 V -ra (LMR23615DRRR) és 5 V -ra (LM25085AMY/NOPB) alakítanak át

20. lépés: A tábla sematikus kialakítása: USB -csatlakozás

21. lépés: A tábla sematikus tervezése: Tápellátás az érzékelőkhöz és a külső eszközökhöz

Feszültségszabályozókon keresztül (MAX16903SAUE50), amelyek

konvertálja a 24 V -ot (az akkumulátorból származó alacsony feszültséget) 3,3 V -ra és 5 V -ra. A rendszer redundáns, és áramellátást is biztosít a mikrokontroller számára, ha a feszültségszabályozó meghibásodik.

22. lépés: Tervezze meg a NYÁK lapot

1) Tápegység a mikrokontroller számára

2) Microcontroller Texas Instruments F28069M C2000 indítópult

3) Digitális és analóg bemenetek és jelszűrés (3.1)

4) USB csatlakozás

5) Külső eszközök rögzítik a fejléceket

6) pt100 hőmérséklet -érzékelő jel kondicionálása

7) Tápellátás az érzékelők és a külső eszközök számára

23. lépés: Rendelje meg a NYÁK lapot

A tervezés befejezése után itt az ideje, hogy megrendelje a NYÁK -t a webes JLCPCB.com webhelyen. A folyamat egyszerű, hiszen csak el kell mennie a JLCPCB.com oldalra, hozzá kell adnia a NYÁK lap méretét és rétegeit, majd kattintson a QUOTE NOW gombra.

A JLCPCB is támogatja ezt a projektet. A JLCPCB (ShenzhenJLC Electronics Co., Ltd.) a legnagyobb NYÁK-prototípus-vállalkozás Kínában, és egy high-tech gyártó, amely a gyors PCB-prototípusokra és a kis tételű PCB-gyártásra szakosodott. Minimum 5 PCB -t rendelhet mindössze 2 dollárért.

Létre kell hoznia a projekt gerber fájljait, és be kell helyeznie őket egy ZIP fájlba. A „Gerber fájl hozzáadása” gombra kattintva a terv feltöltésre kerül az internetre. A méretek és egyéb jellemzők ezen a részen még módosíthatók.

Feltöltéskor a JLCPCB ellenőrzi, hogy minden rendben van -e, és megmutatja a tábla mindkét oldalának korábbi vizualizációját.

Miután meggyőződtünk arról, hogy a NYÁK jól néz ki, most a „Mentés a kosárba” gombra kattintva elfogadható áron adhatjuk le a rendelést.