نظام الحصول على البيانات وتصور البيانات لدراجة سباق كهربائية MotoStudent: 23 خطوة

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:38

نظام الحصول على البيانات عبارة عن مجموعة من الأجهزة والبرامج تعمل معًا من أجل جمع البيانات من أجهزة الاستشعار الخارجية وتخزينها ومعالجتها بعد ذلك بحيث يمكن تصورها بيانياً وتحليلها ، مما يسمح للمهندسين بإجراء التعديلات اللازمة للحصول على أفضل أداء. من السيارة أو الجهاز.

يعمل نظام الحصول على البيانات جنبًا إلى جنب مع نظام تصور البيانات الذي يسمح للطيار برؤية البيانات ذات الصلة في الوقت الحقيقي للقيادة. يتكون على شاشة HMI التي تتصل بنظام الحصول على البيانات من أجل استرداد البيانات وإظهارها منه.

يتصل هذا النظام بوحدة التحكم في المحرك (ECU) الخاصة بالدراجة ويتلقى المعلومات الداخلية ومتغيرات المحرك منها عبر ناقل CAN. يستخدم USB لتخزين البيانات المستلمة وكذلك البيانات المسترجعة من أجهزة الاستشعار المتصلة بنظام الحصول على البيانات.

اللوازم

متحكم Texas Instruments F28069M C2000

منصة الإطلاق

شاشة Nextion المحسّنة مقاس 5.0 بوصات

جهاز كمبيوتر مع برنامج Matlab

GPS GY-GPS6MV2

مستشعر التعليق AIM

مقياس التسارع VMA204

لوحة المفاتيح

يو اس بي

مستشعر حثي IME18-08BPSZC0S

منظم الجهد LMR23615DRRR

منظم الجهد LM25085AMY / NOPB

منظم الجهد MAX16903SAUE50 x2

حساس درجة الحرارة pt100

5-103669-9 موصل x1

5-103639-3 موصل x1

5-103669-1 موصل x1

LEDCHIP-LED0603 x2

FDD5614P موسفيت

مفتاح الطاقة TPS2051BDBVR

محول MicroUSB_AB

SBRD10200TR ديود

المقاوم 1 كيلو أوم x5

المقاوم 10 كيلو أوم

مقاوم 100 أوم × 1

المقاوم 100 كيلو أوم x7

مقاوم 51 كيلو أوم

المقاوم 22 ، 1 كيلو أوم × 2

المقاوم 6 khm x2

المقاوم 6K8 أوم x2

مقاوم 2.55 كيلو أوم

المقاوم 38.3 كيلو أوم x1

مقاوم 390 أوم × 1

مقاوم 20 كيلو أوم × 2

المقاوم 33 كيلو أوم x2

مكثف 15 فائق التوهج x5

مكثف 10 فائق التوهج x3

مكثف 4.7 فائق التوهج x4

مكثف 47 فائق التوهج x2

مكثف 68 فائق التوهج

مكثف 0.1 فائق التوهج x1

مكثف 1nF x1

مكثف 100nf x1

مكثف 470nF x1

مكثف 2.2 فائق التوهج x2

مكثف 220 فائق التوهج x1

مكثف 100 فائق التوهج x1

مغو 22uH x1

مغو 4.5uH x1

محث 4.7uH x1

مغو 3.3uHx1

مضخم آلي AD620

رأس 2 سنون x3

رأس ذو 4 سنون x6

موصل x3 ذي 5 سنون

الخطوة 1: متحكم Texas Instruments F28069M C2000 Launchpad

تم تضمين هذا المتحكم الدقيق في لوحة تطوير تجعل ميزاته مناسبة لتطوير التطبيقات مثل نظام الحصول على البيانات ووحدة التحكم الإلكترونية:

- واجهة برمجة وتصحيح USB

- يمكن واجهة ناقل مع جهاز إرسال واستقبال متكامل

- 14 دبابيس ADC (المحولات التناظرية إلى الرقمية)

- 34 دبابيس GPIO (إدخال / إخراج للأغراض العامة)

- قناتا اتصال بروتوكول تسلسلي (SCI)

- 2 قنوات اتصال بروتوكول I2C

- البرمجة باستخدام برنامج Code Composer Studio المجاني

يدير المستشعرات الخارجية ، ونظام تحديد المواقع العالمي (GPS) ، وتخزين البيانات داخل USB ، والاتصال بوحدة التحكم الإلكترونية والتواصل مع شاشة لوحة القيادة.

الخطوة 2: الكمبيوتر مع برنامج Matlab

يستخدم برنامج Matlab لمعالجة وتحليل البيانات المخزنة في USB. يمكن تصور موضع ومسار الدراجة جنبًا إلى جنب مع قيمة المستشعرات ، في وقت واحد ، كما يمكن رؤيته في الصورة.

الخطوة 3: شاشة Nextion Enhanced 5.0"

يتم استخدامه لعرض المعلومات الأكثر صلة بالطيار ، بالإضافة إلى حالة أنظمة الدراجة. يتلقى البيانات من متحكم F28069M C2000 عبر الاتصال التسلسلي.

الخطوة 4: GPS GY-GPS6MV2

يحصل نظام GPS على الموقع الفوري للدراجة ، بحيث يمكن رسم مسارها بعد ذلك في برنامج Matlab جنبًا إلى جنب مع قيم أجهزة الاستشعار الأخرى. يرسل بيانات GPS إلى متحكم F28069M C2000 عبر الاتصال التسلسلي.

الخطوة 5: مستشعر تعليق AIM

مثبتة على التعليق الأمامي والخلفي ، يمكن قياس إزاحة التعليق للدراجة.

الخطوة 6: مقياس التسارع VMA204

يتم استخدامه لقياس التسارع وإجبار الدراجة على الصمود في المحاور x و y و z. إنه يرسل بيانات التسريع إلى متحكم F28069M C2000 عبر اتصال ناقل I2C.

الخطوة 7: لوحة المفاتيح

تُستخدم لوحة المفاتيح لتحديد وضع القيادة (ECO ، Sport) ، وتكوين شاشة الطيار والتحكم في أوقات الحصول على البيانات.

الخطوة 8: USB

يقوم بتخزين البيانات من أجهزة الاستشعار ، ونظام تحديد المواقع العالمي (GPS) ووحدة التحكم الإلكترونية.

الخطوة 9: جهاز الاستشعار الحثي IME18-08BPSZC0S

يتم استخدامه لحساب نبضات جزء مغناطيسي من العجلة. كلما زادت السرعة ، زاد عدد الدورات التي تقوم بها العجلات ، وكلما زاد عدد النبضات التي يقوم بها المستشعر الاستقرائي. هذه هي الطريقة التي يعمل بها قياس السرعة.

يظهر مخطط الاتصال على الصورة.

الخطوة 10: مستشعر درجة الحرارة Pt100

تعد مستشعرات pt100 نوعًا محددًا من أجهزة الكشف عن درجة الحرارة. تتنوع مقاومته حسب درجة الحرارة. أهم ما يميزه هو أنه مكون من البلاتين وله مقاومة كهربائية تبلغ 100 أوم عند 0 درجة مئوية.

الخطوة 11: منظمات الجهد

يحتاج النظام إلى 4 منظمات جهد مختلفة للحصول على مستويات الجهد اللازمة للمتحكم الدقيق وأجهزة الاستشعار:

LMR23615DRRR

إنه قادر على التحويل من مصدر جهد واسع النطاق إلى جهد خرج ثابت. بالنسبة لهذا التطبيق ، نحتاج إلى توفير 3.3 فولت لوحدة التحكم الدقيقة Texas Instruments F28069M C2000.

LM25085AMY / NOPB

إنه قادر على التحويل من مصدر جهد واسع النطاق إلى جهد خرج ثابت. بالنسبة لهذا التطبيق ، نحتاج إلى توفير 5 فولت لوحدة التحكم الدقيقة Texas Instruments F28069M C2000.

MAX16903SAUE50

إنه قادر على التحويل من مصدر جهد واسع النطاق إلى جهد خرج ثابت. بالنسبة لهذا التطبيق ، نحتاج إلى 2 منهم:

واحد لتزويد 5 V لأجهزة الاستشعار الخارجية التي تتطلب مثل هذا الجهد.

الآخر يوفر 3.3 فولت لأجهزة الاستشعار الخارجية التي تتطلب مثل هذا الجهد.

الخطوة 12: FDD5614P Mosfet

جهاز mosfet هو جهاز أشباه الموصلات يشبه الترانزستور المستخدم لنقل الإشارات.

الخطوة 13: مفتاح الطاقة TPS2051BDBVR

يستخدم هذا المكون لمنع الدوائر القصيرة. عندما يتجاوز حمل الإخراج عتبة الحد الحالي أو يوجد قصر ، يحد الجهاز من تيار الإخراج إلى مستوى آمن عن طريق التبديل إلى وضع التيار الثابت. إذا لم يتوقف الحمل الزائد ، فإنه يقطع جهد الإمداد.

الخطوة 14: المصابيح والثنائيات

تُستخدم مصابيح LED لتصور ما إذا كان النظام لديه طاقة أم لا. كما أنها تحافظ على تدفق التيار في اتجاه واحد فقط ، مما يمنع الاستقطاب الخاطئ للدائرة.

تعمل الثنائيات كمصباح LED ولكن بدون ضوء ؛ يحافظون على تدفق التيار في اتجاه واحد فقط ، مما يمنع الاستقطاب الخاطئ للدائرة.

الخطوة 15: الموصلات ورؤوس التوصيل والمحولات

تتطلب لوحة PDB قدرًا معينًا من الموصلات ورؤوس الدبوس والمحولات ذات الخصائص المختلفة من أجل العمل والتكامل مع الأجهزة الطرفية المختلفة. الوحدات المستخدمة هي كالتالي:

5-103639-3

5-103669-9

5-103669-1

MicroUSB_AB

الخطوة 16: المقاومات والمكثفات والمحاثات

أساسيات أي دائرة إلكترونية

الخطوة 17: تصميم Schematich للوحة: موصلات خارجية لإمداد الطاقة واتصالات CAN

الخطوة 18: تصميم Schematich للوحة: متحكم Texas Instruments F28069M C2000 Launchpad

تتميز:

- اتصال المستشعر ، عبر رؤوس دبوس بأحجام مختلفة للمدخلات التناظرية والرقمية

- تكييف الإشارة للحساسات:

o مرشحات تمرير منخفضة لمنع التداخل الكهرومغناطيسي لإزعاج الإشارات. تردد القطع هو 15 هرتز.

o جسر Wheatstone ومضخم صوتي لجهاز استشعار درجة الحرارة pt100 للعمل بشكل صحيح

- دبابيس اتصال للأجهزة الخارجية:

o SCI للشاشة و GPS

o I2C لمقياس التسارع

الخطوة 19: تصميم Schematich للوحة: إمداد الطاقة للمتحكم الدقيق

عبر منظمات الجهد التي تحول 24 فولت (الجهد المنخفض القادم من البطارية) إلى 3.3 فولت (LMR23615DRRR) و 5 فولت (LM25085AMY / NOPB)

الخطوة 20: تصميم Schematich للوحة: توصيل USB

الخطوة 21: تصميم Schematich للوحة: إمداد الطاقة لأجهزة الاستشعار والأجهزة الخارجية

عبر منظمات الجهد (MAX16903SAUE50) ، والتي

تحويل 24 فولت (الجهد المنخفض القادم من البطارية) إلى 3.3 فولت و 5 فولت. النظام زائد عن الحاجة ويمكنه أيضًا توفير الطاقة لوحدة التحكم الدقيقة في حالة فشل منظم الجهد.

الخطوة 22: تصميم لوحة ثنائي الفينيل متعدد الكلور

1) امدادات الطاقة للميكروكونترولر

2) متحكم Texas Instruments F28069M لوحة التشغيل C2000

3) المدخلات الرقمية والتناظرية وترشيح الإشارة (3.1)

4) اتصال USB

5) رؤوس دبوس الأجهزة الخارجية

6) تكييف إشارة استشعار درجة الحرارة pt100

7) مزود الطاقة لأجهزة الاستشعار والأجهزة الخارجية

الخطوة 23: اطلب لوحة PCB

مع اكتمال التصميم ، حان الوقت لطلب PCB على الويب JLCPCB.com. العملية بسيطة ، حيث عليك فقط الانتقال إلى JLCPCB.com وإضافة أبعاد وطبقات لوحة PCB الخاصة بك والنقر فوق الزر QUOTE NOW.

JLCPCB هي أيضا الراعي لهذا المشروع. JLCPCB (ShenzhenJLC Electronics Co. ، Ltd.) ، هي أكبر مؤسسة نموذجية لثنائي الفينيل متعدد الكلور في الصين وهي شركة تصنيع عالية التقنية متخصصة في نموذج أولي سريع لثنائي الفينيل متعدد الكلور وإنتاج ثنائي الفينيل متعدد الكلور صغير. يمكنك طلب ما لا يقل عن 5 ثنائي الفينيل متعدد الكلور مقابل 2 دولار فقط.

تحتاج إلى إنشاء ملفات جربر لمشروعك ووضعها في ملف مضغوط. بالنقر فوق الزر "إضافة ملف جربر" ، يتم تحميل التصميم على الويب. لا يزال من الممكن تغيير الأبعاد والميزات الأخرى في هذا القسم.

عند التحميل ، سيتحقق JLCPCB من صحة كل شيء ويعرض التصور السابق لكلا جانبي اللوحة.

بعد التأكد من أن PCB يبدو جيدًا ، يمكننا الآن تقديم الطلب بسعر معقول من خلال النقر على الزر "حفظ في عربة التسوق".