MotoStudent электрлік велосипедіне арналған деректерді алу және деректерді визуализациялау жүйесі: 23 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:24

Деректерді жинау жүйесі - бұл сыртқы датчиктерден деректерді жинау, сақтау және өңдеу үшін графикалық түрде бейнеленуі және талдануы үшін инженерлерге ең жақсы өнімділікті алу үшін қажетті түзетулер енгізуге мүмкіндік беру үшін бірге жұмыс істейтін аппараттық және бағдарламалық қамтамасыз етудің жиынтығы. көлік құралының немесе құрылғының.

Деректерді жинау жүйесі деректерді визуализациялау жүйесімен бірге жұмыс істейді, бұл пилотқа жүргізуге қажетті нақты уақыттағы деректерді көруге мүмкіндік береді. Ол HMI экранынан тұрады, ол деректерді алу және көрсету үшін деректерді жинау жүйесімен байланысады.

Бұл жүйе велосипед ECU -мен (қозғалтқышты басқару блогы) байланысады және ішкі ақпарат пен қозғалтқыш айнымалысын CAN шинасы арқылы алады. Ол алынған деректерді, сондай -ақ деректерді жинау жүйесіне қосылған сенсорлардан алынған деректерді сақтау үшін USB қолданады.

Жабдықтар

Микроконтроллер Texas Instruments F28069M C2000

Іске қосу тақтасы

Nextion Enhanced 5.0 '' экраны

Matlab бағдарламалық жасақтамасы бар компьютер

GPS GY-GPS6MV2

AIM тоқтату сенсоры

VMA204 акселерометрі

Пернетақта

USB флеш

Индуктивті сенсор IME18-08BPSZC0S

LMR23615DRRR кернеу реттегіші

LM25085AMY/NOPB кернеу реттегіші

MAX16903SAUE50 x2 кернеу реттегіші

Температура сенсоры pt100

5-103669-9 қосқышы x1

5-103639-3 қосқышы x1

5-103669-1 қосқышы x1

LEDCHIP-LED0603 x2

FDD5614P Mosfet

TPS2051BDBVR қуат қосқышы

MicroUSB_AB адаптері

SBRD10200TR диод

Резистор 1K Ом x5

Резистор 10К Ом

Резистор 100 Ом x1

Резистор 100k Ом x7

Резистор 51К Ом

Резистор 22, 1 К Ом x2

Резистор 6 Kohm x2

Резистор 6K8 Ом x2

Резистор 2,55К Ом

Резистор 38,3K Ом x1

Резистор 390 Ом x1

Резистор 20K Ом x2

резистор 33K Ом x2

Конденсатор 15 uF x5

Конденсатор 10 uF x3

Конденсатор 4.7uF x4

Конденсатор 47uF x2

Конденсатор 68uF

Конденсатор 0.1uF x1

Конденсатор 1nF x1

Конденсатор 100nf x1

Конденсатор 470nF x1

Конденсатор 2.2uF x2

Конденсатор 220 uf x1

Конденсатор 100uF x1

Индуктор 22uH x1

Индуктор 4.5uH x1

Индуктор 4.7uH x1

Индуктор 3.3uHx1

AD620 аспаптық күшейткіш

2 істікшелі тақырып x3

4 істікшелі x6 тақырыбы

5 істікшелі тақырып x3

1 -қадам: Texas Instruments микроконтроллері F28069M C2000 іске қосу тақтасы

Бұл микроконтроллер даму тақтасына ендірілген, оның ерекшеліктері Деректерді алу жүйесі мен ECU сияқты қосымшаларды әзірлеуге қолайлы етеді:

- USB күйін келтіру және бағдарламалау интерфейсі

- біріктірілген трансивері бар CAN шинасының интерфейсі

- 14 ADC түйреуіші (аналогты цифрлық түрлендіргіштер)

- 34 GPIO түйреуіштері (жалпы мақсаттағы кіріс/шығыс)

- 2 сериялық протокол (SCI) байланыс арнасы

- I2C протоколының байланыс арналары

- Code Composer Studio ақысыз бағдарламалық жасақтамасымен бағдарламалау

Ол сыртқы сенсорларды, GPS -ті, USB ішіндегі деректерді сақтауды, ECU -мен байланысты және бақылау тақтасының экранын басқарады.

2 -қадам: Matlab бағдарламалық жасақтамасы бар компьютер

Matlab бағдарламасы USB -де сақталған деректерді өңдеуге және талдауға арналған. Велосипедтің орналасуы мен траекториясын сенсорлардың мәнімен бірге суретте көруге болады.

3 -қадам: Nextion Enhanced 5.0 '' экраны

Ол пилотқа ең маңызды ақпаратты, сондай -ақ велосипед жүйелерінің күйін көрсету үшін қолданылады. Ол деректерді F28069M C2000 микроконтроллерінен сериялық байланыс арқылы алады.

4-қадам: GPS GY-GPS6MV2

GPS велосипедтің бірден орналасуын алады, осылайша оның траекториясын Matlab бағдарламалық жасақтамасында басқа датчиктердің мәндерімен бірге салуға болады. Ол GPS деректерін F28069M C2000 микроконтроллеріне сериялық байланыс арқылы жібереді.

5 -қадам: AIM суспензия сенсоры

Алдыңғы және артқы суспензияға орнатылған велосипедтің ілінісуін анықтауға болады.

6 -қадам: VMA204 акселерометрі

Ол үдеуді өлшеу үшін қолданылады және велосипедті x, y және z осьтеріне төтеп береді. Ол жеделдету деректерін F28069M C2000 микроконтроллеріне I2C шиналық байланыс арқылы жібереді.

7 -қадам: пернетақта

Пернетақта басқару режимін (ЭКО, Спорт) таңдауға, ұшқыш экранын конфигурациялауға және деректерді жинау уақытын басқаруға арналған.

8 -қадам: USB

Ол сенсорлардан, GPS -тен және ECU -дан деректерді сақтайды.

9-қадам: IME18-08BPSZC0S индуктивті сенсоры

Ол дөңгелектің магниттік бөлігінің импульсін санау үшін қолданылады. Жылдамдық неғұрлым жоғары болса, дөңгелектер соғұрлым көп айналады және индуктивті сенсордың импульсі соғұрлым көп болады. Жылдамдықты өлшеу осылай жұмыс істейді.

Қосылу схемасы суретте көрсетілген.

10 -қадам: температура сенсоры Pt100

Pt100 датчиктері - температура детекторларының белгілі бір түрі. Ол температураға байланысты қарсылығын өзгертеді. Ең маңызды ерекшелігі - ол платинадан тұрады және 0ºС температурада электр кедергісі 100 Ом.

11 -қадам: кернеу реттегіштері

Микроконтроллер мен датчиктерге кернеу деңгейін алу үшін жүйеге 4 түрлі кернеу реттегіші қажет:

LMR23615DRRR

Ол кернеудің кең диапазонынан тұрақты шығыс кернеуіне ауыса алады. Бұл қосымша үшін бізге Texas Instruments F28069M C2000 микроконтроллеріне 3,3 В жеткізу қажет.

LM25085AMY/NOPB

Ол кернеудің кең диапазонынан тұрақты шығыс кернеуіне ауыса алады. Бұл қосымша үшін бізге Texas Instruments F28069M C2000 микроконтроллеріне 5 В кернеуі қажет.

MAX16903SAUE50

Ол кернеудің кең диапазонынан тұрақты шығыс кернеуіне ауыса алады. Бұл қосымша үшін бізге олардың екеуі қажет:

Осындай кернеуді қажет ететін сыртқы датчиктерге 5 В беру үшін біреуі.

Басқа кернеуді қажет ететін сыртқы сенсорларға 3,3 В береді.

12 -қадам: FDD5614P Mosfet

Мосфет - сигналдарды ауыстыру үшін қолданылатын транзисторға ұқсас жартылай өткізгіш құрылғы.

13 -қадам: TPS2051BDBVR қуат қосқышы

Бұл компонент қысқа тұйықталудың алдын алу үшін қолданылады. Шығу жүктемесі ағымдағы шекті шекті мәннен асқанда немесе қысқа болғанда, құрылғы тұрақты ток режиміне ауысу арқылы шығыс токын қауіпсіз деңгейге шектейді. Егер шамадан тыс жүктеме тоқтамаса, онда ол кернеуді ажыратады.

14 -қадам: светодиодтар мен диодтар

Жарықдиодты шамдар жүйенің қуаты бар -жоғын елестету үшін қолданылады. Олар сонымен қатар тізбектің қате поляризациясына жол бермейтін токты тек бір бағытта ұстайды.

Диодтар светодиод ретінде жұмыс істейді, бірақ жарығы жоқ; олар токты тек бір бағытта ұстайды, бұл тізбектің дұрыс емес поляризациясын болдырмайды.

15 -қадам: қосқыштар, түйреуіштер мен адаптерлер

PDB тақтасы әр түрлі перифериялық құрылғылармен жұмыс істеу және интеграциялану үшін әр түрлі сипаттамадағы коннекторлар, түйіндер мен адаптерлерді қажет етеді. Қолданылатын бірліктер келесідей:

5-103639-3

5-103669-9

5-103669-1

MicroUSB_AB

16 -қадам: резисторлар, конденсаторлар, индукторлар

Кез келген электронды схеманың негіздері

17 -қадам: Тақтаның схемалық дизайны: Қуат көзі мен CAN байланысының сыртқы қосқыштары

18 -қадам: Тақтаның схемалық дизайны: Texas Instruments микроконтроллері F28069M C2000 іске қосу тақтасы

Ерекшелігі:

- Аналогты және цифрлық кірістерге арналған әр түрлі өлшемдегі түйреуіштер арқылы сенсордың қосылуы

- датчиктерге арналған сигналды баптау:

o Сигналдарды бұзу үшін электромагниттік кедергілерді болдырмауға арналған төмен өту сүзгілері. Үзіліс жиілігі 15 Гц.

o Wheatstone көпірі және pt100 температура сенсорының дұрыс жұмыс істеуі үшін аспаптық күшейткіш

- Сыртқы құрылғыларға арналған байланыс түйреуіштері:

o Экран мен GPS үшін SCI

o акселерометр үшін I2C

19 -қадам: Тақтаның схемалық дизайны: микроконтроллерге қуат беру

24 В (батареядан келетін төмен кернеу) 3,3 В (LMR23615DRRR) және 5 В (LM25085AMY/NOPB) түрлендіретін кернеу реттегіштері арқылы

20 -қадам: тақтаның схемалық дизайны: USB қосылымы

21 -қадам: Тақтаның схемалық дизайны: датчиктер мен сыртқы құрылғыларды электрмен жабдықтау

Кернеу реттегіштері арқылы (MAX16903SAUE50), ол

24 В (батареядан келетін төмен кернеу) 3.3 В және 5 В -қа түрлендіріңіз. Жүйе артық және кернеу реттегіші істен шыққан жағдайда микроконтроллерге қуат бере алады.

22 -қадам: ПХД тақтасын жобалау

1) Микроконтроллердің қуат көзі

2) Texas Instruments F28069M C2000 микроконтроллері

3) Сандық және аналогтық кірістер мен сигналдарды сүзу (3.1)

4) USB байланысы

5) Сыртқы құрылғылардың тақырыптық түйіндері

6) pt100 температура сенсорының сигналын баптау

7) Датчиктер мен сыртқы құрылғылардың қуат көзі

23 -қадам: ПХД тақтасына тапсырыс беріңіз

Дизайн аяқталғаннан кейін PCB -ге JLCPCB.com веб -сайтында тапсырыс беру уақыты келді. Процесс қарапайым, өйткені сізге тек JLCPCB.com сайтына кіріп, ПХД тақтасының өлшемдері мен қабаттарын қосып, QUOTE NOW түймесін басыңыз.

JLCPCB бұл жобаның демеушісі болып табылады. JLCPCB (ShenzhenJLC Electronics Co., Ltd.)-бұл Қытайдағы ПХД прототипінің ірі кәсіпорны және ПХД прототипі мен шағын партиялы ПХД өндірісіне маманданған жоғары технологиялық өндіруші. Сіз бар болғаны 2 долларға кемінде 5 ПХД тапсырыс бере аласыз.

Сіз өзіңіздің жобаңыздың гербер файлдарын жасап, оларды ZIP файлына қоюыңыз керек. «Гербер файлын қосу» түймесін басу арқылы дизайн вебке жүктеледі. Өлшемдер мен басқа мүмкіндіктерді осы бөлімде өзгертуге болады.

Жүктелген кезде JLCPCB барлығы дұрыс екенін тексереді және тақтаның екі жағының алдыңғы визуализациясын көрсетеді.

ПХД жақсы көрінетініне көз жеткізгеннен кейін, біз «Себетке сақтау» түймесін басу арқылы тапсырысты қолайлы бағамен орналастыра аламыз.