Pagkuha ng Data at System Visualization System para sa isang MotoStudent Electric Racing Bike: 23 Mga Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:12

Ang isang sistema ng pagkuha ng data ay isang koleksyon ng hardware at software na nagtutulungan upang makolekta ang data mula sa mga panlabas na sensor, iimbak at iproseso ito pagkatapos upang maipakita ito nang graphic at masuri, na pinapayagan ang mga inhinyero na gawin ang mga kinakailangang pagsasaayos upang makuha ang pinakamahusay na pagganap ng sasakyan o aparato.

Gumagana ang Sistema ng Pagkuha ng Data kasama ang isang Data Visualization System na nagbibigay-daan sa piloto na makita ang nauugnay na real-time na data para sa pagmamaneho. Binubuo ito sa isang screen ng HMI na nakikipag-usap sa Data Acqu acquisition System upang makuha at maipakita ang data mula rito.

Nakikipag-usap ang System na ito sa ECU ng bisikleta (Engine Control Unit) at tumatanggap ng panloob na impormasyon at mga variable ng engine mula dito sa pamamagitan ng CAN bus. Gumagamit ito ng isang USB para sa pag-iimbak ng natanggap na data pati na rin ang data na nakuha mula sa mga sensor na konektado sa Data Acqu acquisition System.

Mga gamit

Mga Instrumentong Microcontroller Texas F28069M C2000

Launchpad

Ang Nextion Pinahusay na 5.0’’ na screen

PC na may Matlab software

GPS GY-GPS6MV2

Sensor ng suspensyon ng AIM

Accelerometer VMA204

Keypad

USB

Inductive sensor IME18-08BPSZC0S

Voltage regulator LMR23615DRRR

Voltage regulator LM25085AMY / NOPB

Voltage regulator MAX16903SAUE50 x2

Temperatura Sensor pt100

5-103669-9 konektor x1

5-103639-3 konektor x1

5-103669-1 konektor x1

LEDCHIP-LED0603 x2

FDD5614P Mosfet

TPS2051BDBVR Power Switch

Adapter ng MicroUSB_AB

SBRD10200TR Diode

Resistor 1K Ohm x5

Resistor 10K Ohm

Resistor 100 Ohm x1

Resistor 100k Ohm x7

Resistor 51K Ohm

Resistor 22, 1 K Ohm x2

Resistor 6 Kohm x2

Resistor 6K8 Ohm x2

Resistor 2.55K Ohm

Resistor 38.3K Ohm x1

Resistor 390 Ohm x1

Resistor 20K Ohm x2

risistor 33K Ohm x2

Kapasitor 15 uF x5

Kapasitor 10 uF x3

Capacitor 4.7uF x4

Kapasitor 47uF x2

Capacitor 68uF

Capacitor 0.1uF x1

Kapasitor 1nF x1

Kapasitor 100nf x1

Kapasitor 470nF x1

Capacitor 2.2uF x2

Capacitor 220 uf x1

Kapasitor 100uF x1

Inductor 22uH x1

Inductor 4.5uH x1

Inductor 4.7uH x1

Inductor 3.3uHx1

Instrumental Amplifier AD620

2-pin Header x3

4-pin Header x6

5-pin Header x3

Hakbang 1: Microcontroller Texas Instruments F28069M C2000 Launchpad

Ang microcontroller na ito ay naka-embed sa isang development board na ang mga tampok ay ginagawang angkop para sa pagbuo ng mga application tulad ng Data Acqu acquisition System at ECU:

- USB debugging at interface ng programa

- MAAARI ang interface ng bus na may pinagsamang transceiver

- 14 na mga ADC pin (Analog sa Mga Digital Converter)

- 34 mga pin ng GPIO (Pangkalahatang Pakay Input / Output)

- 2 mga channel ng komunikasyon ng serial protocol (SCI)

- 2 I2C na mga channel ng komunikasyon sa protocol

- Programming sa libreng software Code Composer Studio

Pinamamahalaan nito ang mga panlabas na sensor, ang GPS, ang pag-iimbak ng data sa loob ng USB, ang komunikasyon sa ECU at ang komunikasyon sa screen ng dashboard.

Hakbang 2: PC Sa Matlab Software

Ginagamit ang Matlab software upang maproseso at suriin ang data na nakaimbak sa USB. Ang posisyon at daanan ng bisikleta ay maaaring maipakita kasama ang halaga ng mga sensor, nang sabay-sabay, tulad ng makikita sa larawan.

Hakbang 3: Ang Nextion Enhanced 5.0’’ Screen

Ginagamit ito upang ipakita ang pinaka-kaugnay na impormasyon sa piloto, pati na rin ang katayuan ng mga system ng bisikleta. Natatanggap nito ang data mula sa F28069M C2000 microcontroller sa pamamagitan ng serial na komunikasyon.

Hakbang 4: GPS GY-GPS6MV2

Nakukuha ng GPS ang instant na posisyon ng bisikleta, upang ang tilas nito ay maaaring pagkatapos ay naka-plot sa Matlab software kasama ang mga halaga ng iba pang mga sensor. Ipinapadala nito ang data ng GPS sa F28069M C2000 microcontroller sa pamamagitan ng serial na komunikasyon.

Hakbang 5: Sensor ng AIM Suspension

Naka-install sa harap at likod na suspensyon, masusukat ang pag-aalis ng suspensyon ng bisikleta.

Hakbang 6: Accelerometer VMA204

Ginagamit ito upang masukat ang pagbilis at pinipilit ang bisikleta na tumigil sa mga palakol x, y, at z. Ipinapadala nito ang data ng pagpabilis sa F28069M C2000 microcontroller sa pamamagitan ng komunikasyon sa I2C bus.

Hakbang 7: Keypad

Ginamit ang keypad upang piliin ang mode ng pagmamaneho (ECO, Sport), i-configure ang screen ng piloto at kontrolin ang mga oras ng pagkuha ng data.

Hakbang 8: USB

Iniimbak nito ang data mula sa mga sensor, GPS at ECU.

Hakbang 9: Inductive Sensor IME18-08BPSZC0S

Ginagamit ito upang mabilang ang mga pulso ng isang magnetikong bahagi ng gulong. Ang mas mataas na bilis, mas maraming mga liko ang gagawin ng mga gulong at mas maraming pulso ang bilang ng inductive sensor. Iyon ang paraan ng pagsukat ng bilis.

Ang diagram ng koneksyon ay ipinakita sa imahe.

Hakbang 10: Temperatura Sensor Pt100

Ang mga sensor ng pt100 ay isang tukoy na uri ng mga detektor ng temperatura. Nag-iiba ang paglaban nito depende sa temperatura. Ang pinakamahalagang tampok ay ang binubuo nito ng platinum at mayroong isang de-koryenteng paglaban ng 100 Ohm sa 0ºC.

Hakbang 11: Mga Regulator ng Boltahe

Ang sistema ay nangangailangan ng 4 na magkakaibang mga regulator ng boltahe upang makuha ang mga antas ng boltahe na kinakailangan para sa microcontroller at mga sensor:

LMR23615DRRR

Nagagawa nitong i-convert mula sa isang malawak na supply ng saklaw ng boltahe sa isang nakapirming boltahe ng output. Para sa application na ito, kailangan namin ito upang magbigay ng 3.3 V sa Texas Instruments F28069M C2000 microcontroller.

LM25085AMY / NOPB

Nagagawa nitong i-convert mula sa isang malawak na supply ng saklaw ng boltahe sa isang nakapirming boltahe ng output. Para sa application na ito, kailangan namin ito upang magbigay ng 5 V sa Texas Instruments F28069M C2000 microcontroller.

MAX16903SAUE50

Nagagawa nitong i-convert mula sa isang malawak na supply ng saklaw ng boltahe sa isang nakapirming boltahe ng output. Para sa application na ito, kailangan namin ng 2 sa kanila:

Ang isa ay magbibigay ng 5 V sa mga panlabas na sensor na nangangailangan ng naturang boltahe.

Ang isa pa ay maghahatid ng 3.3 V sa mga panlabas na sensor na nangangailangan ng naturang boltahe.

Hakbang 12: FDD5614P Mosfet

Ang mosfet ay isang aparato na semiconductor na katulad ng isang transistor na ginagamit upang magbawas ng mga signal.

Hakbang 13: TPS2051BDBVR Power Switch

Ang sangkap na ito ay ginagamit upang maiwasan ang mga maikling circuit. Kapag lumagpas ang load ng output sa kasalukuyang limitasyon na threshold o mayroong isang maikling, nililimitahan ng aparato ang kasalukuyang output sa isang ligtas na antas sa pamamagitan ng paglipat sa isang mode na pare-pareho. Kung ang labis na karga ay hindi titigil, pinuputol nito ang boltahe ng suplay.

Hakbang 14: Mga LED at Diode

Ginagamit ang mga LED upang mailarawan kung may kapangyarihan ang system o wala. Pinapanatili din nila ang kasalukuyang dumadaloy sa isang direksyon lamang, pinipigilan ang maling polariseysyon ng circuit.

Gumagana ang mga diode bilang isang LED ngunit walang ilaw; pinapanatili nila ang kasalukuyang dumadaloy sa isang direksyon lamang, pinipigilan ang maling polariseysyon ng circuit.

Hakbang 15: Mga Konektor, Mga Pin Header at Adapter

Ang board ng PDB ay nangangailangan ng isang tiyak na halaga ng mga konektor, pin header at adaptor ng iba't ibang mga katangian upang gumana at maisama sa iba't ibang mga aparatong paligid. Ang mga yunit na ginamit ay ang mga sumusunod:

5-103639-3

5-103669-9

5-103669-1

MicroUSB_AB

Hakbang 16: Mga Resistor, Capacitor, Inductor

Ang mga pangunahing kaalaman para sa anumang electronic circuit

Hakbang 17: Disenyo ng Schematich ng Lupon: Mga Panlabas na Konektor para sa Power Supply at CAN Communication

Hakbang 18: Disenyo ng Schematich ng Lupon: Microcontroller Texas Instruments F28069M C2000 Launchpad

Nagtatampok ng:

- Koneksyon ng Sensor, sa pamamagitan ng mga pin header ng iba't ibang laki para sa analog at digital input

- Pag-air condition ng signal para sa mga sensor:

o Mababang pagpasa ng mga filter para mapigilan ang pagkagambala ng electromagnetic upang makagambala ang mga signal. Ang dalas ng cut off ay 15Hz.

o Wheatstone tulay at isang instrumental amplifier para sa pt100 temperatura sensor upang gumana nang tama

- Mga pin ng komunikasyon para sa mga panlabas na aparato:

o SCI para sa screen at GPS

o I2C para sa accelerometer

Hakbang 19: Disenyo ng Schematich ng Lupon: Power Supply sa Microcontroller

Sa pamamagitan ng Mga regulator ng Boltahe, na nag-convert ng 24V (mababang boltahe na nagmumula sa baterya) patungong 3.3V (LMR23615DRRR) at 5V (LM25085AMY / NOPB)

Hakbang 20: Disenyo ng Schematich ng Lupon: Koneksyon sa USB

Hakbang 21: Disenyo ng Lupon ng Schematich: Supply ng Kuryente sa Mga Sensor at Mga Panlabas na Device

Sa pamamagitan ng Mga regulator ng Boltahe (MAX16903SAUE50), kung saan

i-convert ang 24V (mababang boltahe na nagmumula sa baterya) patungong 3.3V at 5V. Ang system ay kalabisan at maaari ring magbigay ng lakas sa microcontroller sakaling mabigo ang voltage regulator nito.

Hakbang 22: Idisenyo ang Lupon ng PCB

1) supply ng kuryente para sa microcontroller

2) Microcontroller Texas Instruments F28069M C2000 launchpad

3) Mga input ng digital at analog at pag-filter ng signal (3.1)

4) koneksyon sa USB

5) Ang mga panlabas na aparato ay pin ang mga header

6) pt100 temperatura sensor signal pagkondisyon

7) supply ng kuryente para sa mga sensor at panlabas na aparato

Hakbang 23: Mag-order sa PCB Board

Sa pagkumpleto ng disenyo, oras na upang mag-order ng PCB sa web na JLCPCB.com. Ang proseso ay simple, dahil kailangan mo lamang pumunta sa JLCPCB.com, idagdag ang mga sukat at layer ng iyong PCB board at i-click ang QUOTE NGAYON na pindutan.

Ang JLCPCB ay sponsor din ng proyektong ito. Ang JLCPCB (ShenzhenJLC Electronics Co., Ltd.), ay ang pinakamalaking PCB prototype enterprise sa Tsina at isang tagagawa ng high-tech na nagdadalubhasa sa mabilis na prototype ng PCB at paggawa ng maliit na batch na PCB. Maaari kang mag-order ng isang minimum na 5 PCB para sa $ 2 lamang.

Kailangan mong likhain ang mga gerber file ng iyong proyekto at ilagay ang mga ito sa isang ZIP file. Sa pamamagitan ng pag-click sa pindutang "idagdag ang iyong gerber file", na-upload ang disenyo sa web. Ang mga sukat at iba pang mga tampok ay maaari pa ring mabago sa seksyong ito.

Kapag na-upload, susuriin ng JLCPCB ang lahat ng tama at ipakita ang isang nakaraang visualization ng magkabilang panig ng board.

Matapos matiyak na maganda ang hitsura ng PCB, maaari na nating ilagay ang order sa isang makatwirang presyo sa pamamagitan ng pag-click sa pindutang "I-save sa cart".