Duomenų rinkimo ir duomenų vizualizavimo sistema „MotoStudent“lenktyniniam dviračiui: 23 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:46

Duomenų rinkimo sistema - tai aparatinės ir programinės įrangos, veikiančios kartu, rinkinys, siekiant surinkti duomenis iš išorinių jutiklių, vėliau juos saugoti ir apdoroti, kad būtų galima vizualizuoti grafiškai ir analizuoti, leidžiant inžinieriams atlikti reikiamus pakeitimus, kad būtų pasiektas geriausias našumas transporto priemonės ar prietaiso.

Duomenų rinkimo sistema veikia kartu su duomenų vizualizavimo sistema, leidžiančia pilotui matyti atitinkamus vairavimo realiojo laiko duomenis. Jį sudaro HMI ekranas, kuris palaiko ryšį su duomenų rinkimo sistema, kad gautų ir rodytų duomenis iš jos.

Ši sistema palaiko ryšį su dviračio ECU (variklio valdymo bloku) ir per CAN magistralę gauna iš jos vidinę informaciją ir variklio kintamuosius. Jis naudoja USB saugoti gautus duomenis, taip pat duomenis, gautus iš jutiklių, prijungtų prie duomenų rinkimo sistemos.

Prekės

Mikrovaldiklis „Texas Instruments F28069M C2000“

Paleidimo aikštelė

„Nextion Enhanced 5.0“ekranas

Kompiuteris su „Matlab“programine įranga

GPS GY-GPS6MV2

AIM pakabos jutiklis

Akselerometras VMA204

Klaviatūra

USB

Indukcinis jutiklis IME18-08BPSZC0S

Įtampos reguliatorius LMR23615DRRR

Įtampos reguliatorius LM25085AMY/NOPB

Įtampos reguliatorius MAX16903SAUE50 x2

Temperatūros jutiklis pt100

5-103669-9 jungtis x1

5-103639-3 jungtis x1

5-103669-1 jungtis x1

LEDCHIP-LED0603 x2

FDD5614P Mosfet

TPS2051BDBVR Maitinimo jungiklis

„MicroUSB_AB“adapteris

SBRD10200TR diodas

Rezistorius 1K Ohm x5

Rezistorius 10K omų

Rezistorius 100 omų x1

Rezistorius 100k omų x7

Rezistorius 51K omų

Rezistorius 22, 1 K Ohm x2

Rezistorius 6 Kohm x2

Rezistorius 6K8 omai x2

Rezistorius 2,55K omų

Rezistorius 38,3K Ohm x1

Rezistorius 390 omų x1

Rezistorius 20K Ohm x2

rezistorius 33K Ohm x2

Kondensatorius 15 uF x5

Kondensatorius 10 uF x3

Kondensatorius 4.7uF x4

Kondensatorius 47uF x2

Kondensatorius 68uF

Kondensatorius 0,1uF x1

Kondensatorius 1nF x1

Kondensatorius 100nf x1

Kondensatorius 470nF x1

Kondensatorius 2.2uF x2

Kondensatorius 220 uf x1

Kondensatorius 100uF x1

Induktorius 22uH x1

Induktorius 4.5uH x1

Induktorius 4.7uH x1

Induktorius 3.3uHx1

Instrumentinis stiprintuvas AD620

2 kontaktų antraštė x3

4 kontaktų antraštė x6

5 kontaktų antraštė x3

1 veiksmas: mikrovaldiklis „Texas Instruments F28069M C2000 Launchpad“

Šis mikrovaldiklis yra įmontuotas į kūrimo plokštę, kurios savybės leidžia ją kurti tokioms programoms kaip duomenų rinkimo sistema ir ECU:

- USB derinimo ir programavimo sąsaja

- CAN magistralės sąsaja su integruotu siųstuvu -imtuvu

- 14 ADC kaiščių (analoginiai į skaitmeninius keitiklius)

- 34 GPIO kaiščiai (bendrosios paskirties įvestis/išvestis)

- 2 serijinio protokolo (SCI) ryšio kanalai

- 2 I2C protokolo ryšio kanalai

- Programavimas naudojant nemokamą programinę įrangą „Code Composer Studio“

Jis valdo išorinius jutiklius, GPS, duomenų saugojimą USB viduje, ryšį su ECU ir ryšį su prietaisų skydelio ekranu.

2 žingsnis: kompiuteris su „Matlab“programine įranga

„Matlab“programinė įranga naudojama USB atmintyje saugomiems duomenims apdoroti ir analizuoti. Dviračio padėtis ir trajektorija gali būti vizualizuojama kartu su jutiklių reikšme vienu metu, kaip matyti paveikslėlyje.

3 veiksmas: „Nextion Enhanced 5.0“ekranas

Jis naudojamas pilotui parodyti svarbiausią informaciją, taip pat dviračio sistemų būseną. Duomenis jis gauna iš mikrovaldiklio F28069M C2000 per nuoseklųjį ryšį.

4 žingsnis: GPS GY-GPS6MV2

GPS nustato momentinę dviračio padėtį, kad vėliau jo trajektoriją būtų galima nubrėžti „Matlab“programinėje įrangoje kartu su kitų jutiklių vertėmis. Jis siunčia GPS duomenis į mikrovaldiklį F28069M C2000 per nuoseklųjį ryšį.

5 žingsnis: AIM pakabos jutiklis

Ant priekinės ir galinės pakabos sumontuotas dviračio pakabos poslinkis.

6 žingsnis: akselerometras VMA204

Jis naudojamas pagreičiui ir jėgai, kurią dviratis atlaiko, matuoti ašyse x, y ir z. Jis siunčia pagreičio duomenis į mikrovaldiklį F28069M C2000 per I2C magistralės ryšį.

7 žingsnis: klaviatūra

Klaviatūra naudojama važiavimo režimui (ECO, Sport) pasirinkti, piloto ekranui konfigūruoti ir duomenų rinkimo laikui valdyti.

8 veiksmas: USB

Jame saugomi jutiklių, GPS ir ECU duomenys.

9 žingsnis: Indukcinis jutiklis IME18-08BPSZC0S

Jis naudojamas skaičiuojant rato magnetinės dalies impulsus. Kuo didesnis greitis, tuo daugiau ratų pasuks ir daugiau impulsų skaičiuos indukcinis jutiklis. Taip veikia greičio matavimas.

Ryšio schema parodyta paveikslėlyje.

10 žingsnis: temperatūros jutiklis Pt100

„Pt100“jutikliai yra tam tikro tipo temperatūros jutikliai. Jis keičia savo atsparumą priklausomai nuo temperatūros. Svarbiausias bruožas yra tai, kad jis sudarytas iš platinos ir turi 100 omų atsparumą 0 ° C temperatūroje.

11 žingsnis: įtampos reguliatoriai

Sistemai reikia 4 skirtingų įtampos reguliatorių, kad būtų pasiektas įtampos lygis, reikalingas mikrovaldikliui ir jutikliams:

LMR23615DRRR

Jis gali konvertuoti iš plataus įtampos diapazono į pastovią išėjimo įtampą. Šiai programai mums reikia 3,3 V įtampos į „Texas Instruments F28069M C2000“mikrovaldiklį.

LM25085AMY/NOPB

Jis gali konvertuoti iš plataus įtampos diapazono į pastovią išėjimo įtampą. Šiai programai mums reikia 5 V įtampos į „Texas Instruments F28069M C2000“mikrovaldiklį.

MAX16903SAUE50

Jis gali konvertuoti iš plataus įtampos diapazono į pastovią išėjimo įtampą. Šiai programai mums reikia 2 iš jų:

Vienas tiekti 5 V į išorinius jutiklius, kuriems reikalinga tokia įtampa.

Kitas tiekia 3,3 V į išorinius jutiklius, kuriems reikalinga tokia įtampa.

12 veiksmas: FDD5614P Mosfet

„Mosfet“yra puslaidininkinis įtaisas, panašus į tranzistorių, naudojamas signalams įjungti.

13 žingsnis: TPS2051BDBVR maitinimo jungiklis

Šis komponentas naudojamas siekiant išvengti trumpojo jungimo. Kai išėjimo apkrova viršija srovės ribą arba yra trumpas, prietaisas riboja išėjimo srovę iki saugaus lygio, perjungdamas į pastovios srovės režimą. Jei perkrova nesustoja, ji nutraukia maitinimo įtampą.

14 žingsnis: šviesos diodai ir diodai

Šviesos diodai naudojami vizualizuoti, ar sistema turi energijos, ar ne. Jie taip pat palaiko srovę tik viena kryptimi, užkertant kelią klaidingai grandinės poliarizacijai.

Diodai veikia kaip šviesos diodas, bet be šviesos; jie neleidžia srovei tekėti tik viena kryptimi, užkertant kelią klaidingai grandinės poliarizacijai.

15 žingsnis: jungtys, kaiščių antraštės ir adapteriai

Norint dirbti ir integruotis su skirtingais išoriniais įrenginiais, PBP plokštėje reikalingas tam tikras kiekis skirtingų charakteristikų jungčių, kaiščių antgalių ir adapterių. Naudojami šie vienetai:

5-103639-3

5-103669-9

5-103669-1

„MicroUSB_AB“

16 žingsnis: rezistoriai, kondensatoriai, induktoriai

Bet kurios elektroninės grandinės pagrindai

17 žingsnis: scheminis lentos dizainas: išorinės maitinimo šaltinio ir CAN ryšio jungtys

18 veiksmas: scheminis lentos dizainas: „Microcontroller Texas Instruments F28069M C2000“paleidimo plokštė

Įranga:

- Jutiklio prijungimas per skirtingų dydžių kaiščių antraštes, skirtas analoginiams ir skaitmeniniams įėjimams

- Signalų kondicionavimas jutikliams:

o Žemo dažnio filtrai, apsaugantys nuo elektromagnetinių trukdžių, trukdančių signalams. Išjungimo dažnis yra 15 Hz.

o „Wheatstone“tiltas ir instrumentinis stiprintuvas, kad pt100 temperatūros jutiklis veiktų tinkamai

- Išorinių įrenginių ryšio kaiščiai:

o SCI ekranui ir GPS

o I2C - akselerometras

19 žingsnis: scheminis lentos dizainas: maitinimas mikrovaldikliui

Per įtampos reguliatorius, kurie konvertuoja 24 V (žemą įtampą iš akumuliatoriaus) į 3,3 V (LMR23615DRRR) ir 5 V (LM25085AMY/NOPB)

20 žingsnis: scheminis lentos dizainas: USB jungtis

21 žingsnis: scheminis lentos dizainas: maitinimas jutikliams ir išoriniams įrenginiams

Per įtampos reguliatorius (MAX16903SAUE50), kuris

konvertuoti 24V (žemą įtampą iš baterijos) į 3.3V ir 5V. Sistema yra perteklinė ir taip pat gali tiekti maitinimą mikrovaldikliui, jei jo įtampos reguliatorius sugestų.

22 žingsnis: suprojektuokite PCB plokštę

1) Maitinimas mikrovaldikliui

2) „Microcontroller Texas Instruments F28069M C2000“paleidimo plokštė

3) Skaitmeniniai ir analoginiai įėjimai ir signalų filtravimas (3.1)

4) USB jungtis

5) Išorinių prietaisų kaiščių antraštės

6) pt100 temperatūros jutiklio signalo kondicionavimas

7) Jutiklių ir išorinių įrenginių maitinimas

23 veiksmas: užsisakykite PCB plokštę

Kai dizainas bus baigtas, laikas užsisakyti PCB žiniatinklyje JLCPCB.com. Procesas yra paprastas, nes jūs tiesiog turite eiti į JLCPCB.com, pridėti savo PCB plokštės matmenis ir sluoksnius ir spustelėti mygtuką QUOTE NOW.

JLCPCB taip pat remia šį projektą. JLCPCB (ShenzhenJLC Electronics Co., Ltd.) yra didžiausia PCB prototipų įmonė Kinijoje ir aukštųjų technologijų gamintojas, kuris specializuojasi greito PCB prototipo ir mažos partijos PCB gamybos srityje. Galite užsisakyti mažiausiai 5 PCB tik už 2 USD.

Turite sukurti savo projekto gerber failus ir įdėti juos į ZIP failą. Spustelėjus mygtuką „pridėti gerber failą“, dizainas įkeliamas į žiniatinklį. Šiame skyriuje matmenys ir kitos funkcijos vis dar gali būti pakeistos.

Įkėlus JLCPCB patikrins, ar viskas teisinga, ir parodys ankstesnę abiejų lentos pusių vizualizaciją.

Įsitikinę, kad PCB atrodo gerai, dabar galime pateikti užsakymą už priimtiną kainą spustelėdami mygtuką „Išsaugoti krepšelyje“.