سیستم جمع آوری داده ها و تجسم داده ها برای دوچرخه مسابقه برقی MotoStudent: 23 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:54

سیستم جمع آوری داده ها مجموعه ای از سخت افزار و نرم افزار است که به منظور جمع آوری داده ها از سنسورهای خارجی ، ذخیره و پردازش آن بعداً کار می کنند تا به صورت گرافیکی تجسم و تجزیه و تحلیل شوند و به مهندسان اجازه می دهد تا تنظیمات لازم را برای دستیابی به بهترین عملکرد انجام دهند. وسیله نقلیه یا دستگاه.

سیستم اکتساب داده با سیستم تجسم داده کار می کند که به خلبان اجازه می دهد داده های مربوط به زمان واقعی مربوط به رانندگی را مشاهده کند. این شامل یک صفحه نمایش HMI است که با سیستم اکتساب داده ارتباط دارد تا اطلاعات را از آن بازیابی و نمایش دهد.

این سیستم با ECU دوچرخه (واحد کنترل موتور) ارتباط دارد و اطلاعات داخلی و متغیرهای موتور را از طریق گذرگاه CAN از آن دریافت می کند. از USB برای ذخیره داده های دریافتی و همچنین داده های بازیابی شده از سنسورهای متصل به سیستم اکتساب داده استفاده می کند.

تدارکات

میکروکنترلر Texas Instruments F28069M C2000

صفحه راه اندازی

Nextion Enhanced 5.0 اینچ صفحه نمایش

کامپیوتر با نرم افزار Matlab

GPS GY-GPS6MV2

سنسور تعلیق AIM

شتاب سنج VMA204

صفحه کلید

یو اس بی

سنسور القایی IME18-08BPSZC0S

تنظیم کننده ولتاژ LMR23615DRRR

تنظیم کننده ولتاژ LM25085AMY/NOPB

تنظیم کننده ولتاژ MAX16903SAUE50 x2

سنسور دما pt100

5-103669-9 اتصال x1

5-103639-3 اتصال x1

5-103669-1 اتصال x1

LEDCHIP-LED0603 x2

FDD5614P Mosfet

سوئیچ قدرت TPS2051BDBVR

آداپتور MicroUSB_AB

دیود SBRD10200TR

مقاومت 1K اهم x5

مقاومت 10 کیلو اهم

مقاومت 100 اهم x1

مقاومت 100k اهم x7

مقاومت 51K اهم

مقاومت 22 ، 1 کیلو اهم x2

مقاومت 6 کوهم x2

مقاومت 6K8 اهم x2

مقاومت 2.55K اهم

مقاومت 38.3K اهم x1

مقاومت 390 اهم x1

مقاومت 20K اهم x2

مقاومت 33K اهم x2

خازن 15 uF x5

خازن 10 uF x3

خازن 4.7uF x4

خازن 47uF x2

خازن 68uF

خازن 0.1uF x1

خازن 1nF x1

خازن 100nf x1

خازن 470nF x1

خازن 2.2uF x2

خازن 220 uf x1

خازن 100uF x1

سلف 22uH x1

سلف 4.5uH x1

سلف 4.7uH x1

سلف 3.3uHx1

تقویت کننده ابزار AD620

هدر 2 پین x3

هدر 4 پین x6

هدر 5 پین x3

مرحله 1: راه اندازی میکروکنترلر Texas Instruments F28069M C2000 Launchpad

این میکروکنترلر در یک برد توسعه تعبیه شده است که ویژگی های آن آن را برای توسعه برنامه هایی مانند سیستم اکتساب داده و ECU مناسب می کند:

- رابط اشکال زدایی و برنامه نویسی USB

- رابط گذرگاه CAN با فرستنده گیرنده یکپارچه

- 14 پین ADC (مبدل آنالوگ به دیجیتال)

- 34 پین GPIO (ورودی/خروجی هدف عمومی)

- 2 کانال ارتباطی پروتکل سریال (SCI)

- 2 کانال ارتباطی پروتکل I2C

- برنامه نویسی با نرم افزار رایگان Code Composer Studio

این دستگاه سنسورهای خارجی ، GPS ، ذخیره اطلاعات داخل USB ، ارتباط با ECU و ارتباط با صفحه داشبورد را مدیریت می کند.

مرحله 2: کامپیوتر با نرم افزار Matlab

نرم افزار Matlab برای پردازش و تجزیه و تحلیل داده های ذخیره شده در USB استفاده می شود. موقعیت و مسیر دوچرخه را می توان به همراه سنسورها به طور همزمان تجسم کرد ، همانطور که در تصویر مشاهده می شود.

مرحله 3: صفحه نمایش 5.0 اینچی Nextion Enhanced

برای نشان دادن مهمترین اطلاعات به خلبان و همچنین وضعیت سیستمهای دوچرخه استفاده می شود. داده ها را از طریق میکروکنترلر F28069M C2000 از طریق ارتباط سریال دریافت می کند.

مرحله 4: GPS GY-GPS6MV2

GPS موقعیت فوری دوچرخه را بدست می آورد ، به طوری که مسیر حرکت آن را می توان در نرم افزار Matlab به همراه مقادیر دیگر سنسورها ترسیم کرد. این داده GPS را از طریق ارتباط سریال به میکروکنترلر F28069M C2000 ارسال می کند.

مرحله 5: سنسور تعلیق AIM

جابجایی تعلیق دوچرخه که در سیستم تعلیق جلو و عقب نصب شده است ، قابل اندازه گیری است.

مرحله 6: شتاب سنج VMA204

برای اندازه گیری شتاب استفاده می شود و دوچرخه را در محورهای x ، y و z تحمل می کند. این داده شتاب را از طریق ارتباط باس I2C به میکروکنترلر F28069M C2000 ارسال می کند.

مرحله 7: صفحه کلید

صفحه کلید برای انتخاب حالت رانندگی (ECO ، Sport) ، پیکربندی صفحه خلبان و کنترل زمان جمع آوری داده ها استفاده می شود.

مرحله 8: USB

این داده ها را از سنسورها ، GPS و ECU ذخیره می کند.

مرحله 9: سنسور استقرایی IME18-08BPSZC0S

برای شمارش پالس های یک قسمت مغناطیسی از چرخ استفاده می شود. هرچه سرعت بیشتر باشد ، چرخش چرخها بیشتر می شود و تعداد سنسورهای القایی تعداد پالس ها بیشتر خواهد بود. اینگونه است که اندازه گیری سرعت کار می کند.

نمودار اتصال روی تصویر نشان داده شده است.

مرحله 10: سنسور دما Pt100

سنسورهای pt100 نوع خاصی از آشکارسازهای دما هستند. بسته به دما مقاومت آن تغییر می کند. مهمترین ویژگی این است که از پلاتین تشکیل شده و دارای مقاومت الکتریکی 100 اهم در 0 درجه سانتی گراد است.

مرحله 11: تنظیم کننده های ولتاژ

این سیستم برای بدست آوردن سطوح ولتاژ مورد نیاز میکروکنترلر و سنسورها به 4 تنظیم کننده ولتاژ مختلف نیاز دارد:

LMR23615DRRR

قادر به تبدیل از منبع تغذیه محدوده ولتاژ گسترده به ولتاژ خروجی ثابت است. برای این برنامه ، ما به آن نیاز داریم تا 3.3 ولت را به میکروکنترلر Texas Instruments F28069M C2000 عرضه کند.

LM25085AMY/NOPB

قادر به تبدیل از منبع تغذیه محدوده ولتاژ گسترده به ولتاژ خروجی ثابت است. برای این برنامه ، ما به آن نیاز داریم تا 5 ولت را به میکروکنترلر Texas Instruments F28069M C2000 عرضه کند.

MAX16903SAUE50

قادر است از منبع تغذیه محدوده ولتاژ وسیع به ولتاژ خروجی ثابت تبدیل شود. برای این برنامه ، ما به 2 مورد از آنها نیاز داریم:

یکی برای تأمین 5 ولت سنسورهای خارجی که به چنین ولتاژی نیاز دارند.

دیگری برای تأمین 3.3 ولت سنسورهای خارجی که به چنین ولتاژی احتیاج دارند.

مرحله 12: FDD5614P Mosfet

mosfet یک دستگاه نیمه هادی مشابه ترانزیستور است که برای جابجایی سیگنال ها استفاده می شود.

مرحله 13: سوئیچ قدرت TPS2051BDBVR

این جزء برای جلوگیری از اتصال کوتاه استفاده می شود. هنگامی که بار خروجی از آستانه حد فعلی فراتر می رود یا کوتاه مدت وجود دارد ، دستگاه با تغییر حالت حالت جریان ثابت ، جریان خروجی را به سطح ایمن محدود می کند. اگر اضافه بار متوقف نشود ، ولتاژ منبع تغذیه را قطع می کند.

مرحله 14: LED ها و دیودها

از LED ها برای تجسم اینکه آیا سیستم قدرت دارد یا خیر استفاده می شود. آنها همچنین جریان را فقط در یک جهت حفظ می کنند و از قطبش اشتباه مدار جلوگیری می کنند.

دیودها به عنوان یک LED کار می کنند اما بدون نور. آنها جریان را فقط در یک جهت حفظ می کنند و از قطبش اشتباه مدار جلوگیری می کنند.

مرحله 15: اتصالات ، سرصفحه های پین و آداپتورها

برد PDB به منظور کار و ادغام با دستگاه های جانبی مختلف به مقدار مشخصی اتصال دهنده ، سرآیند پین و آداپتورهایی با ویژگی های مختلف نیاز دارد. واحدهای مورد استفاده عبارتند از:

5-103639-3

5-103669-9

5-103669-1

MicroUSB_AB

مرحله 16: مقاومت ها ، خازن ها ، سلف ها

اصول اولیه برای هر مدار الکترونیکی

مرحله 17: طراحی شماتیک هیئت مدیره: اتصالات خارجی منبع تغذیه و ارتباط CAN

مرحله 18: طراحی Schematich هیئت مدیره: Microcontroller Texas Instruments F28069M C2000 Launchpad

شامل:

- اتصال سنسور ، از طریق هدرهای پین با اندازه های مختلف برای ورودی های آنالوگ و دیجیتال

- تهویه سیگنال سنسورها:

o فیلترهای کم گذر برای جلوگیری از تداخل الکترومغناطیسی برای اختلال در سیگنال ها. فرکانس قطع 15Hz است.

o پل گندم سنگ و تقویت کننده ابزار برای عملکرد صحیح سنسور دما pt100

- پین های ارتباطی برای دستگاه های خارجی:

o SCI صفحه و GPS

o I2C برای شتاب سنج

مرحله 19: طراحی شماتیک هیئت مدیره: منبع تغذیه میکروکنترلر

از طریق تنظیم کننده های ولتاژ ، که 24 ولت (ولتاژ پایین ناشی از باتری) را به 3.3 ولت (LMR23615DRRR) و 5 ولت (LM25085AMY/NOPB) تبدیل می کند

مرحله 20: طراحی شماتیک هیئت مدیره: اتصال USB

مرحله 21: طراحی شماتیک هیئت مدیره: منبع تغذیه سنسورها و دستگاه های خارجی

از طریق تنظیم کننده های ولتاژ (MAX16903SAUE50) ، که

24 ولت (ولتاژ پایین ناشی از باتری) را به 3.3 ولت و 5 ولت تبدیل کنید. این سیستم اضافی است و همچنین می تواند در صورت خرابی تنظیم کننده ولتاژ ، میکروکنترلر را تغذیه کند.

مرحله 22: طراحی برد PCB

1) منبع تغذیه میکروکنترلر

2) صفحه راه اندازی میکروکنترلر Texas Instruments F28069M C2000

3) ورودی های دیجیتال و آنالوگ و فیلتر سیگنال (3.1)

4) اتصال USB

5) دستگاه های خارجی سرصفحه ها را پین می کنند

6) تهویه سیگنال سنسور دما pt100

7) منبع تغذیه سنسورها و دستگاه های خارجی

مرحله 23: برد PCB را سفارش دهید

با تکمیل طراحی ، زمان سفارش PCB در وب JLCPCB.com فرا رسیده است. این فرآیند ساده است ، زیرا فقط باید به JLCPCB.com بروید ، ابعاد و لایه های برد PCB خود را اضافه کرده و روی دکمه QUOTE NOW کلیک کنید.

JLCPCB نیز حامی این پروژه هستند. JLCPCB (ShenzhenJLC Electronics Co.، Ltd.) ، بزرگترین شرکت نمونه اولیه PCB در چین و یک تولید کننده با تکنولوژی بالا است که متخصص در نمونه اولیه PCB و تولید PCB دسته ای کوچک است. شما می توانید حداقل 5 PCB را فقط با 2 دلار سفارش دهید.

شما باید فایل های gerber پروژه خود را ایجاد کرده و آنها را در یک فایل ZIP قرار دهید. با کلیک روی دکمه "افزودن فایل gerber خود" ، طرح در وب بارگذاری می شود. ابعاد و سایر ویژگی ها هنوز در این بخش قابل تغییر است.

هنگام بارگذاری ، JLCPCB همه چیز را بررسی می کند و تجسم قبلی هر دو طرف برد را نشان می دهد.

پس از اطمینان از ظاهر خوب PCB ، اکنون می توانیم با کلیک روی دکمه "ذخیره در سبد خرید" سفارش را با قیمت مناسب ثبت کنیم.