Blerja e të Dhënave dhe Sistemi i Vizualizimit të të Dhënave për një Biçikletë Garash MotoStudente Elektrike: 23 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:18

Një sistem i marrjes së të dhënave është një koleksion i harduerit dhe softuerit që punojnë së bashku për të mbledhur të dhëna nga sensorë të jashtëm, për t’i ruajtur dhe përpunuar më pas në mënyrë që të mund të vizualizohen dhe analizohen, duke lejuar inxhinierët të bëjnë rregullimet e nevojshme për të marrë performancën më të mirë të automjetit ose pajisjes.

Sistemi i marrjes së të dhënave punon së bashku me një sistem të vizualizimit të të dhënave i cili i lejon pilotit të shohë të dhënat përkatëse në kohë reale për vozitjen. Ai konsiston në një ekran HMI i cili komunikon me Sistemin e Marrjes së të Dhënave në mënyrë që të marrë dhe shfaqë të dhëna prej tij.

Ky Sistem komunikon me ECU të biçikletës (Njësia e Kontrollit të Motorit) dhe merr informacione të brendshme dhe ndryshore të motorit prej tij përmes autobusit CAN. Ai përdor një USB për ruajtjen e të dhënave të marra, si dhe të dhënat e marra nga sensorët e lidhur me Sistemin e Marrjes së të Dhënave.

Furnizimet

Mikrokontrolluesi Texas Instruments F28069M C2000

Hapësira e nisjes

Nextion Enhanced 5.0’’ ekran

PC me softuer Matlab

GPS GY-GPS6MV2

Sensori i pezullimit AIM

Përshpejtues VMA204

Tastiera

USB

Sensor induktiv IME18-08BPSZC0S

Rregullatori i tensionit LMR23615DRRR

Rregullatori i tensionit LM25085AMY/NOPB

Rregullatori i tensionit MAX16903SAUE50 x2

Sensori i temperaturës pt100

5-103669-9 lidhës x1

5-103639-3 lidhës x1

5-103669-1 lidhës x1

LEDCHIP-LED0603 x2

FDD5614P Mosfet

Ndërprerës i energjisë TPS2051BDBVR

Përshtatës MicroUSB_AB

Dioda SBRD10200TR

Rezistenca 1K Ohm x5

Rezistenca 10K Ohm

Rezistenca 100 Ohm x1

Rezistencë 100k Ohm x7

Rezistenca 51K Ohm

Rezistenca 22, 1 K Ohm x2

Rezistenca 6 Kohm x2

Rezistenca 6K8 Ohm x2

Rezistenca 2.55K Ohm

Rezistenca 38.3K Ohm x1

Rezistenca 390 Ohm x1

Rezistenca 20K Ohm x2

rezistencë 33K Ohm x2

Kondensator 15 uF x5

Kondensatori 10 uF x3

Kondensator 4.7uF x4

Kondensator 47uF x2

Kondensator 68uF

Kondensator 0.1uF x1

Kondensatori 1nF x1

Kondensator 100nf x1

Kondensatori 470nF x1

Kondensator 2.2uF x2

Kondensator 220 uf x1

Kondensatori 100uF x1

Induktori 22uH x1

Induktori 4.5uH x1

Induktori 4.7uH x1

Induktori 3.3uHx1

Përforcues instrumental AD620

Koka me 2 kunja x3

Koka me 4 kunja x6

Koka me 5 kunja x3

Hapi 1: Mikrokontrolluesi Texas Instruments F28069M C2000 Launchpad

Ky mikrokontrollues është ngulitur në një bord zhvillimi, tiparet e të cilit e bëjnë atë të përshtatshëm për zhvillimin e aplikacioneve të tilla si Sistemi i Marrjes së të Dhënave dhe ECU:

- Ndërfaqja e korrigjimit dhe programimit e USB

- Ndërfaqja e autobusit CAN me transmetuesin e integruar

- 14 kunja ADC (Konvertues analogë me dixhitalë)

- 34 kunja GPIO (Input/Output për Qëllim të Përgjithshëm)

- 2 kanale komunikimi të protokollit serik (SCI)

- 2 kanale komunikimi të protokollit I2C

- Programim me softuerin falas Code Composer Studio

Ai menaxhon sensorët e jashtëm, GPS, ruajtjen e të dhënave brenda USB, komunikimin me ECU dhe komunikimin me ekranin e pultit.

Hapi 2: PC me Softuer Matlab

Softueri Matlab përdoret për të përpunuar dhe analizuar të dhënat e ruajtura në USB. Pozicioni dhe trajektorja e biçikletës mund të vizualizohen së bashku me vlerën e sensorëve, njëkohësisht, siç mund të shihet në foto.

Hapi 3: Ekrani i përmirësuar i Nextion 5.0’’

Përdoret për t'i treguar pilotit informacionin më të rëndësishëm, si dhe statusin e sistemeve të biçikletave. Ai merr të dhënat nga mikrokontrolluesi F28069M C2000 përmes komunikimit serik.

Hapi 4: GPS GY-GPS6MV2

GPS merr pozicionin e menjëhershëm të biçikletës, në mënyrë që trajektorja e tij të mund të vizatohet më pas në softuerin Matlab së bashku me vlerat e sensorëve të tjerë. Ai dërgon të dhënat GPS te mikrokontrolluesi F28069M C2000 nëpërmjet komunikimit serik.

Hapi 5: Sensori i pezullimit të AIM

I instaluar në pezullimin e përparmë dhe të pasëm, zhvendosja e pezullimit të biçikletës mund të matet.

Hapi 6: Përshpejtuesi VMA204

Përdoret për të matur nxitimin dhe detyron biçikletën të përballojë në akset x, y dhe z. Ai dërgon të dhënat e përshpejtimit te mikrokontrolluesi F28069M C2000 përmes komunikimit të autobusit I2C.

Hapi 7: Tastiera

Tastiera përdoret për të zgjedhur mënyrën e drejtimit (ECO, Sport), konfigurimin e ekranit të pilotit dhe kontrollin e kohës së marrjes së të dhënave.

Hapi 8: USB

Ai ruan të dhënat nga sensorët, GPS dhe ECU.

Hapi 9: Sensori induktiv IME18-08BPSZC0S

Përdoret për të numëruar pulset e një pjese magnetike të rrotës. Sa më e madhe të jetë shpejtësia, aq më shumë kthesa do të bëjnë rrotat dhe aq më shumë pulsime do të numërojë sensori induktiv. Kështu funksionon matja e shpejtësisë.

Diagrami i lidhjes tregohet në figurë.

Hapi 10: Sensori i temperaturës Pt100

Sensorët pt100 janë një lloj specifik i detektorëve të temperaturës. Ai ndryshon rezistencën e tij në varësi të temperaturës. Karakteristika më e rëndësishme është se është e përbërë nga platini dhe ka një rezistencë elektrike prej 100 Ohm në 0ºC.

Hapi 11: Rregullatorët e Tensionit

Sistemi ka nevojë për 4 rregullatorë të ndryshëm të tensionit në mënyrë që të marrë nivelet e tensionit të nevojshëm për mikrokontrolluesin dhe sensorët:

LMR23615DRRR

Shtë në gjendje të shndërrohet nga një furnizim me një gamë të gjerë tensioni në një tension fiks dalës. Për këtë aplikacion, na duhet që të furnizojë 3.3 V mikrokontrolluesin Texas Instruments F28069M C2000.

LM25085AMY/NOPB

Shtë në gjendje të shndërrohet nga një furnizim me një gamë të gjerë tensioni në një tension fiks dalës. Për këtë aplikacion, na duhet që të furnizojë 5 V mikrokontrolluesin Texas Instruments F28069M C2000.

MAX16903SAUE50

Shtë në gjendje të shndërrohet nga një furnizim me një gamë të gjerë tensioni në një tension fiks dalës. Për këtë aplikim, na duhen 2 prej tyre:

Një për të furnizuar 5 V me sensorët e jashtëm që kërkojnë një tension të tillë.

Njëra tjetër për të furnizuar 3.3 V me sensorët e jashtëm që kërkojnë një tension të tillë.

Hapi 12: FDD5614P Mosfet

Mosfet është një pajisje gjysmëpërçuese e ngjashme me një tranzistor që përdoret për të ndërruar sinjale.

Hapi 13: Ndërprerës i energjisë TPS2051BDBVR

Ky komponent përdoret për të parandaluar qarqet e shkurtra. Kur ngarkesa dalëse tejkalon pragun e kufirit aktual ose është i shkurtër, pajisja kufizon rrymën e daljes në një nivel të sigurt duke kaluar në një modalitet me rrymë konstante. Nëse mbingarkesa nuk ndalet, ai ndërpret tensionin e furnizimit.

Hapi 14: LED dhe diodat

LED -të përdoren për të vizualizuar nëse sistemi ka fuqi apo jo. Ata gjithashtu mbajnë rrymën që rrjedh vetëm në një drejtim, duke parandaluar polarizimin e gabuar të qarkut.

Diodat funksionojnë si një LED, por pa dritë; ata e mbajnë rrymën që rrjedh vetëm në një drejtim, duke parandaluar polarizimin e gabuar të qarkut.

Hapi 15: Lidhës, tituj pin dhe përshtatës

Bordi PDB kërkon një sasi të caktuar lidhësish, tituj pin dhe përshtatës me karakteristika të ndryshme në mënyrë që të punojë dhe integrohet me pajisjet e ndryshme periferike. Njësitë e përdorura janë këto:

5-103639-3

5-103669-9

5-103669-1

MicroUSB_AB

Hapi 16: Rezistentët, Kondensatorët, Induktorët

Bazat për çdo qark elektronik

Hapi 17: Dizajni Skematik i Bordit: Lidhës të jashtëm për Furnizim me Energji dhe Komunikim CAN

Hapi 18: Dizajni Schematich i Bordit: Mikrokontrolluesi Texas Instruments F28069M C2000 Launchpad

Duke shfaqur:

- Lidhja e sensorit, përmes titujve të madhësive të ndryshme për hyrje analoge dhe dixhitale

- Kondicionimi i sinjalit për sensorët:

o Filtra me kalim të ulët për parandalimin e ndërhyrjes elektromagnetike për të prishur sinjalet. Frekuenca e ndërprerjes është 15 Hz.

o Ura e grurit dhe një përforcues instrumental që sensori i temperaturës pt100 të funksionojë si duhet

- Kunjat e komunikimit për pajisjet e jashtme:

o SCI për ekranin dhe GPS

o I2C për përshpejtuesin

Hapi 19: Dizajni Schematich i Bordit: Furnizimi me energji i Mikrokontrolluesit

Përmes rregullatorëve të tensionit, të cilët konvertojnë 24V (tension i ulët që vjen nga bateria) në 3.3V (LMR23615DRRR) dhe 5V (LM25085AMY/NOPB)

Hapi 20: Dizajni Schematich i Bordit: Lidhja USB

Hapi 21: Dizajni Schematich i Bordit: Furnizimi me energji i sensorëve dhe pajisjeve të jashtme

Përmes Rregullatorëve të Tensionit (MAX16903SAUE50), të cilat

konvertoni 24V (tension i ulët që vjen nga bateria) në 3.3V dhe 5V. Sistemi është i tepërt dhe gjithashtu mund të sigurojë energji për mikrokontrolluesin në rast se rregullatori i tij i tensionit dështon.

Hapi 22: Hartoni Bordin e PCB

1) Furnizimi me energji për mikrokontrolluesin

2) Mikrokontrolluesi Texas Instruments F28069M C2000 lansuesi

3) Hyrjet dixhitale dhe analoge dhe filtrimi i sinjalit (3.1)

4) lidhje USB

5) Pajisjet e jashtme pin kokë

6) kondicionimi i sinjalit të sensorit të temperaturës pt100

7) Furnizimi me energji për sensorët dhe pajisjet e jashtme

Hapi 23: Rendit bordin e PCB

Me dizajnin e përfunduar, është koha për të porositur PCB në ueb JLCPCB.com. Procesi është i thjeshtë, pasi ju vetëm duhet të shkoni në JLCPCB.com, të shtoni dimensionet dhe shtresat e bordit tuaj të PCB -së dhe të klikoni në butonin QUOTE TANI.

JLCPCB janë gjithashtu sponsor të këtij projekti. JLCPCB (ShenzhenJLC Electronics Co, Ltd), është ndërmarrja më e madhe e prototipit të PCB në Kinë dhe një prodhues i teknologjisë së lartë i specializuar në prototipin e shpejtë të PCB dhe prodhimin e PCB të grupeve të vogla. Ju mund të porosisni një minimum prej 5 PCB për vetëm 2 dollarë.

Ju duhet të krijoni skedarët gerber të projektit tuaj dhe t'i vendosni ato në një skedar ZIP. Duke klikuar në butonin "shtoni skedarin tuaj gerber", dizajni ngarkohet në internet. Dimensionet dhe veçoritë e tjera ende mund të ndryshohen në këtë seksion.

Kur ngarkohet, JLCPCB do të kontrollojë që gjithçka është e saktë dhe do të tregojë një vizualizim të mëparshëm të të dy anëve të tabelës.

Pasi të sigurohemi që PCB duket e mirë, tani mund ta vendosim porosinë me një çmim të arsyeshëm duke klikuar në butonin "Ruaj në karrocë".