Tietojen hankinta- ja visualisointijärjestelmä MotoStudent -sähköpyörälle: 23 vaihetta

2025 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2025-01-23 14:42

Tiedonkeruujärjestelmä on kokoelma laitteistoja ja ohjelmistoja, jotka toimivat yhdessä tietojen keräämiseksi ulkoisista antureista, tallentamiseksi ja käsittelemiseksi sen jälkeen, jotta ne voidaan visualisoida graafisesti ja analysoida, jolloin insinöörit voivat tehdä tarvittavat muutokset parhaan suorituskyvyn saavuttamiseksi ajoneuvosta tai laitteesta.

Tietojenhankintajärjestelmä toimii yhdessä tietojen visualisointijärjestelmän kanssa, jonka avulla lentäjä voi nähdä ajon kannalta olennaiset reaaliaikaiset tiedot. Se koostuu käyttöliittymänäytöstä, joka on yhteydessä tiedonhankintajärjestelmään tietojen hakemiseksi ja näyttämiseksi.

Tämä järjestelmä kommunikoi pyörän moottorin ohjausyksikön (ECU) kanssa ja vastaanottaa siitä sisäisiä tietoja ja moottorin muuttujia CAN -väylän kautta. Se käyttää USB: tä vastaanotetun datan ja tiedonkeruujärjestelmään kytketyistä antureista haetun datan tallentamiseen.

Tarvikkeet

Mikro -ohjain Texas Instruments F28069M C2000

Laukaisualusta

Nextion Enhanced 5.0”-näyttö

PC, jossa on Matlab -ohjelmisto

GPS GY-GPS6MV2

AIM -jousitusanturi

Kiihtyvyysmittari VMA204

Näppäimistö

USB

Induktiivinen anturi IME18-08BPSZC0S

Jännitesäädin LMR23615DRRR

Jännitesäädin LM25085AMY/NOPB

Jännitesäädin MAX16903SAUE50 x2

Lämpötila -anturi pt100

5-103669-9 liitin x1

5-103639-3 liitin x1

5-103669-1 liitin x1

LED-siru-LED0603 x2

FDD5614P Mosfet

TPS2051BDBVR Virtakytkin

MicroUSB_AB -sovitin

SBRD10200TR -diodi

Vastus 1K ohmia x5

Vastus 10K ohmia

Vastus 100 ohmia x1

Vastus 100k ohmia x7

Vastus 51K ohmia

Vastus 22, 1 K ohmia x2

Vastus 6 Kohm x2

Vastus 6K8 ohmia x2

Vastus 2,55K ohmia

Vastus 38,3 K ohmia x1

Vastus 390 ohmia x1

Vastus 20K ohmia x2

vastus 33K ohmia x2

Kondensaattori 15 uF x5

Kondensaattori 10 uF x3

Kondensaattori 4.7uF x4

Kondensaattori 47uF x2

Kondensaattori 68uF

Kondensaattori 0.1uF x1

Kondensaattori 1nF x1

Kondensaattori 100nf x1

Kondensaattori 470nF x1

Kondensaattori 2.2uF x2

Kondensaattori 220 uf x1

Kondensaattori 100uF x1

Induktori 22uH x1

Induktori 4.5uH x1

Induktori 4.7uH x1

Induktori 3.3uHx1

Instrumentaalivahvistin AD620

2-nastainen otsikko x3

4-nastainen otsikko x6

5-nastainen otsikko x3

Vaihe 1: Microcontroller Texas Instruments F28069M C2000 Launchpad

Tämä mikro -ohjain on upotettu kehityskorttiin, jonka ominaisuuksien ansiosta se soveltuu sovellusten, kuten tiedonkeruujärjestelmän ja ECU: n, kehittämiseen:

- USB -virheenkorjaus ja ohjelmointirajapinta

- CAN -väyläliitäntä, jossa on integroitu lähetin -vastaanotin

- 14 ADC -nastaa (analogisesta digitaalimuuntimeen)

- 34 GPIO -nastaa (yleiskäyttöinen tulo/lähtö)

- 2 sarjaliikenneprotokollaa (SCI)

- 2 I2C -protokollan viestintäkanavaa

- Ohjelmointi ilmaisella Code Composer Studion ohjelmistolla

Se hallinnoi ulkoisia antureita, GPS: ää, tietojen tallentamista USB: n sisällä, tiedonsiirtoa ECU: n kanssa ja viestintää kojelaudan näytön kanssa.

Vaihe 2: Tietokone, jossa on Matlab -ohjelmisto

Matlab -ohjelmistoa käytetään USB -muistiin tallennettujen tietojen käsittelyyn ja analysointiin. Pyörän sijainti ja liikerata voidaan visualisoida yhdessä antureiden arvon kanssa samanaikaisesti, kuten kuvassa näkyy.

Vaihe 3: Nextion Enhanced 5.0”-näyttö

Sitä käytetään näyttämään lentäjälle tärkeimmät tiedot sekä pyörän järjestelmien tila. Se vastaanottaa tiedot F28069M C2000 -mikro -ohjaimesta sarjaliikenteen kautta.

Vaihe 4: GPS GY-GPS6MV2

GPS saa pyörän hetkellisen sijainnin, joten sen liikerata voidaan myöhemmin piirtää Matlab -ohjelmistossa muiden antureiden arvojen kanssa. Se lähettää GPS -tiedot F28069M C2000 -mikro -ohjaimeen sarjaliikenteen kautta.

Vaihe 5: AIM -jousitusanturi

Etu- ja takajousitukseen asennettu pyörän jousituksen siirtymä voidaan mitata.

Vaihe 6: Kiihtyvyysmittari VMA204

Sitä käytetään kiihtyvyyden ja voimien mittaamiseen akselilla x, y ja z. Se lähettää kiihtyvyystiedot F28069M C2000 -kontrolleriin I2C -väyläyhteyden kautta.

Vaihe 7: Näppäimistö

Näppäimistöä käytetään valitsemaan ajotila (ECO, Sport), konfiguroimaan ohjaajan näyttö ja hallitsemaan tiedonkeruuaikoja.

Vaihe 8: USB

Se tallentaa anturien, GPS: n ja ECU: n tiedot.

Vaihe 9: Induktiivinen anturi IME18-08BPSZC0S

Sitä käytetään pyörän magneettisen osan pulssien laskemiseen. Mitä suurempi nopeus, sitä enemmän pyöriä pyörii ja sitä enemmän pulsseja induktiivinen anturi laskee. Näin nopeuden mittaus toimii.

Liitäntäkaavio näkyy kuvassa.

Vaihe 10: Lämpötila -anturi Pt100

Pt100 -anturit ovat erityinen lämpötila -anturityyppi. Se muuttaa vastustaan lämpötilan mukaan. Tärkein ominaisuus on, että se koostuu platinasta ja sen sähkövastus on 100 ohmia 0 ° C: ssa.

Vaihe 11: Jännitesäätimet

Järjestelmä tarvitsee 4 eri jännitesäädintä saadakseen mikrokontrollerille ja antureille tarvittavat jännitetasot:

LMR23615DRRR

Se pystyy muuttamaan laajan jännitealueen jännitteestä kiinteään lähtöjännitteeseen. Tätä sovellusta varten tarvitsemme sen syöttämään 3,3 V Texas Instruments F28069M C2000 -kontrolleriin.

LM25085AMY/NOPB

Se pystyy muuttamaan laajan jännitealueen jännitteestä kiinteään lähtöjännitteeseen. Tätä sovellusta varten tarvitsemme sen syöttämään 5 V Texas Instruments F28069M C2000 -mikro -ohjaimeen.

MAX16903SAUE50

Se voi muuntaa laajan jännitealueen jännitteestä kiinteään lähtöjännitteeseen. Tätä sovellusta varten tarvitsemme 2:

Yksi syöttää 5 V ulkoisille antureille, jotka tarvitsevat tällaista jännitettä.

Toinen syöttää 3,3 V ulkoisille antureille, jotka tarvitsevat tällaista jännitettä.

Vaihe 12: FDD5614P Mosfet

Mosfet on puolijohdelaite, joka on samanlainen kuin transistori, jota käytetään signaalien siirtämiseen.

Vaihe 13: Virtakytkin TPS2051BDBVR

Tätä komponenttia käytetään estämään oikosulkuja. Kun lähtökuorma ylittää virtarajan kynnyksen tai oikosulku on olemassa, laite rajoittaa lähtövirran turvalliselle tasolle siirtymällä vakiovirtatilaan. Jos ylikuormitus ei lakkaa, se katkaisee syöttöjännitteen.

Vaihe 14: LEDit ja diodit

LED -valoja käytetään visualisoimaan, onko järjestelmässä virtaa vai ei. Ne pitävät myös virran kulkevan vain yhteen suuntaan estäen piirin väärän polarisaation.

Diodit toimivat LED -valona, mutta ilman valoa; ne pitävät virran kulkevan vain yhteen suuntaan estäen piirin väärän polarisaation.

Vaihe 15: Liittimet, nastatunnisteet ja sovittimet

ATE -kortti vaatii tietyn määrän liittimiä, nastatunnisteita ja sovittimia, joilla on erilaiset ominaisuudet toimiakseen ja integroituakseen eri oheislaitteiden kanssa. Käytetyt yksiköt ovat seuraavat:

5-103639-3

5-103669-9

5-103669-1

MicroUSB_AB

Vaihe 16: Vastukset, kondensaattorit, induktorit

Perusteet mille tahansa elektroniselle piirille

Vaihe 17: Piirilevyn kaaviomainen suunnittelu: Ulkoiset liittimet virtalähteelle ja CAN -viestinnälle

Vaihe 18: Piirilevyn kaavio: Microcontroller Texas Instruments F28069M C2000 Launchpad

Mukana:

- Anturin liitäntä erikokoisten nastojen kautta analogisille ja digitaalisille tuloille

- Anturien signaalikäsittely:

o Alipäästösuodattimet estävät sähkömagneettisia häiriöitä häiritsemään signaaleja. Katkaisutaajuus on 15 Hz.

o Wheatstone -silta ja instrumentaalinen vahvistin, jotta pt100 -lämpötila -anturi toimii oikein

- Tiedonsiirtonastat ulkoisille laitteille:

o SCI näytölle ja GPS: lle

o I2C kiihtyvyysanturille

Vaihe 19: Piirilevyn kaaviomainen suunnittelu: Virtalähde mikrokontrolleriin

Jännitteen säätimien kautta, jotka muuttavat 24 V: n (akusta tuleva matalajännite) 3,3 V: ksi (LMR23615DRRR) ja 5 V: ksi (LM25085AMY/NOPB)

Vaihe 20: Piirilevyn kaaviomainen suunnittelu: USB -liitäntä

Vaihe 21: Piirilevyn kaaviomainen suunnittelu: Virtalähde antureille ja ulkoisille laitteille

Jännitteen säätimien kautta (MAX16903SAUE50), joka

Muunna 24V (akusta tuleva matalajännite) 3,3V: ksi ja 5V: ksi. Järjestelmä on tarpeeton ja voi myös syöttää virtaa mikrokontrolleriin, jos sen jännitesäädin epäonnistuu.

Vaihe 22: Suunnittele piirilevy

1) Virtalähde mikro -ohjaimelle

2) Mikrokontrolleri Texas Instruments F28069M C2000 -käynnistyslevy

3) Digitaaliset ja analogiset tulot ja signaalin suodatus (3.1)

4) USB -liitäntä

5) Ulkoiset laitteet kiinnittävät otsikot

6) pt100 lämpötila -anturin signaalin ilmastointi

7) Virtalähde antureille ja ulkoisille laitteille

Vaihe 23: Tilaa piirilevy

Suunnittelun valmistuttua on aika tilata piirilevy verkosta JLCPCB.com. Prosessi on yksinkertainen, koska sinun tarvitsee vain siirtyä osoitteeseen JLCPCB.com, lisätä piirilevyn mitat ja kerrokset ja napsauttaa QUOTE NOW -painiketta.

JLCPCB on myös tämän hankkeen sponsori. JLCPCB (ShenzhenJLC Electronics Co., Ltd.) on Kiinan suurin PCB-prototyyppiyritys ja korkean teknologian valmistaja, joka on erikoistunut nopeaan PCB-prototyyppiin ja pieneräiseen PCB-tuotantoon. Voit tilata vähintään 5 piirilevyä vain 2 dollarilla.

Sinun on luotava projektisi gerber -tiedostot ja laitettava ne ZIP -tiedostoon. Napsauttamalla "lisää gerber -tiedostosi" -painiketta, malli ladataan verkkoon. Mitat ja muut ominaisuudet voidaan edelleen muuttaa tässä osiossa.

Kun ladataan, JLCPCB tarkistaa, että kaikki on oikein ja näyttää aiemman visualisoinnin taulun molemmilta puolilta.

Kun olemme varmistaneet, että piirilevy näyttää hyvältä, voimme nyt tehdä tilauksen kohtuulliseen hintaan napsauttamalla Tallenna ostoskoriin -painiketta.