Dataverkryging en data -visualiseringstelsel vir 'n MotoStudent -elektriese renfiets: 23 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:25

'N Dataverkrygingstelsel is 'n versameling hardeware en sagteware wat saamwerk om data van eksterne sensors te versamel, daarna op te slaan en te verwerk, sodat dit grafies gevisualiseer en ontleed kan word, sodat die ingenieurs die nodige aanpassings kan aanbring om die beste prestasie te behaal van die voertuig of toestel.

Die Data Acquisition System werk saam met 'n Data Visualization System waarmee die vlieënier die relevante real-time data vir die bestuur kan sien. Dit bestaan uit 'n HMI -skerm wat met die dataverkrygingstelsel kommunikeer om data daaruit op te haal en te wys.

Hierdie stelsel kommunikeer met die motor se ECU (Engine Control Unit) en ontvang interne inligting en enjinveranderlikes daarvan via die CAN -bus. Dit gebruik 'n USB vir die stoor van die ontvangde data, sowel as die data wat opgehaal word vanaf die sensors wat aan die data -verkrygingsisteem gekoppel is.

Voorrade

Mikrokontroleerder Texas Instruments F28069M C2000

Wegspringplek

Nextion Verbeterde 5.0 '' skerm

PC met Matlab sagteware

GPS GY-GPS6MV2

AIM vering sensor

Versnellingsmeter VMA204

Klavier

USB

Induktiewe sensor IME18-08BPSZC0S

Spanningsreguleerder LMR23615DRRR

Spanningsreguleerder LM25085AMY/NOPB

Spanningsreguleerder MAX16903SAUE50 x2

Temperatuursensor pt100

5-103669-9-aansluiting x1

5-103639-3-aansluiting x1

5-103669-1-aansluiting x1

LEDCHIP-LED0603 x2

FDD5614P Mosfet

TPS2051BDBVR -kragskakelaar

MicroUSB_AB -adapter

SBRD10200TR Diode

Weerstand 1K Ohm x5

Weerstand 10K Ohm

Weerstand 100 Ohm x1

Weerstand 100k Ohm x7

Weerstand 51K Ohm

Weerstand 22, 1 K Ohm x2

Weerstand 6 Kohm x2

Weerstand 6K8 Ohm x2

Weerstand 2.55K Ohm

Weerstand 38.3K Ohm x1

Weerstand 390 Ohm x1

Weerstand 20K Ohm x2

weerstand 33K Ohm x2

Kondensator 15 uF x5

Kondensator 10 uF x3

Kondensator 4.7uF x4

Kondensator 47uF x2

Kondensator 68uF

Kondensator 0.1uF x1

Kondensator 1nF x1

Kondensator 100nf x1

Kondensator 470nF x1

Kondensator 2.2uF x2

Kondensator 220 uf x1

Kondensator 100uF x1

Induktor 22uH x1

Induktor 4.5uH x1

Induktor 4.7uH x1

Induktor 3.3uHx1

Instrumentale versterker AD620

2-pen kop x3

4-pen kop x6

5-pen kop x3

Stap 1: Mikrokontroleerder Texas Instruments F28069M C2000 Launchpad

Hierdie mikrobeheerder is ingebed in 'n ontwikkelingsbord waarvan die funksies dit geskik maak vir die ontwikkeling van toepassings soos die Data Acquisition System en die ECU:

- USB -ontfoutings- en programmeerkoppelvlak

- CAN -bus -koppelvlak met geïntegreerde transceiver

- 14 ADC -penne (analoog na digitale omsetters)

- 34 GPIO -penne (algemene invoer/uitvoer)

- 2 seriële protokol (SCI) kommunikasiekanale

- 2 I2C protokol kommunikasie kanale

- Programmering met die gratis sagteware Code Composer Studio

Dit bestuur die eksterne sensors, die GPS, die berging van die data binne die USB, die kommunikasie met die ECU en die kommunikasie met die skerm van die paneelbord.

Stap 2: rekenaar met Matlab -sagteware

Matlab -sagteware word gebruik om die data wat op die USB gestoor is, te verwerk en te ontleed. Die posisie en baan van die fiets kan gelyktydig saam met die waarde van die sensors gevisualiseer word, soos op die foto gesien kan word.

Stap 3: Nextion Verbeterde 5.0 '' skerm

Dit word gebruik om die mees relevante inligting aan die vlieënier te wys, asook die status van die fietsstelsels. Dit ontvang die data van die F28069M C2000 mikrokontroleerder via seriële kommunikasie.

Stap 4: GPS GY-GPS6MV2

Die GPS kry die onmiddellike posisie van die fiets, sodat sy baan daarna in Matlab -sagteware saam met die waardes van die ander sensors geplot kan word. Dit stuur die GPS -data via die seriële kommunikasie na die F28069M C2000 mikrokontroleerder.

Stap 5: AIM -ophangsensor

Die vering van die fiets word op die voor- en agtervering geïnstalleer.

Stap 6: Versnellingsmeter VMA204

Dit word gebruik om die versnelling te meet en die fiets te weerstaan in die asse x, y en z. Dit stuur die versnellingsdata via die I2C -buskommunikasie na die F28069M C2000 -mikrobeheerder.

Stap 7: Toetsenbord

Die bedieningspaneel word gebruik om die bestuurmodus (ECO, Sport) te kies, die skerm van die vlieënier op te stel en die data -verkrygingstye te beheer.

Stap 8: USB

Dit stoor die data van die sensors, die GPS en die ECU.

Stap 9: Induktiewe sensor IME18-08BPSZC0S

Dit word gebruik om die polse van 'n magnetiese deel van die wiel te tel. Hoe hoër die spoed, hoe meer draaie sal die wiele doen en hoe meer pulse sal die induktiewe sensor tel. Dit is hoe die meting van die snelheid werk.

Die verbindingsdiagram word op die prent getoon.

Stap 10: Temperatuursensor Pt100

Die pt100 -sensors is 'n spesifieke tipe temperatuurdetektore. Dit wissel sy weerstand, afhangende van die temperatuur. Die belangrikste kenmerk is dat dit uit platinum bestaan en 'n elektriese weerstand van 100 Ohm by 0ºC het.

Stap 11: Spanningsreguleerders

Die stelsel benodig 4 verskillende spanningsreguleerders om die spanningsvlakke te verkry wat nodig is vir die mikrobeheerder en die sensors:

LMR23615DRRR

Dit kan omskakel van 'n wye spanningsreeks na 'n vaste uitgangsspanning. Vir hierdie toepassing het ons dit nodig om 3.3 V aan die Texas Instruments F28069M C2000 mikrokontroller te verskaf.

LM25085AMY/NOPB

Dit kan omskakel van 'n wye spanningsreeks na 'n vaste uitgangsspanning. Vir hierdie toepassing benodig ons dit om 5 V aan die Texas Instruments F28069M C2000 mikrokontroller te verskaf.

MAX16903SAUE50

Dit kan omskakel van 'n wye spanningsreeks na 'n vaste uitgangsspanning. Vir hierdie aansoek benodig ons 2 daarvan:

Een om 5 V te voorsien aan die eksterne sensors wat sulke spanning benodig.

Die ander een verskaf 3.3 V aan die eksterne sensors wat sulke spanning benodig.

Stap 12: FDD5614P Mosfet

'N Mosfet is 'n halfgeleier -toestel soortgelyk aan 'n transistor wat gebruik word om seine te pendel.

Stap 13: TPS2051BDBVR -skakelaar

Hierdie komponent word gebruik om kortsluitings te voorkom. As die uitsetlas die stroomgrenswaarde oorskry of 'n kort is, beperk die toestel die uitsetstroom tot 'n veilige vlak deur oor te skakel na 'n konstante stroommodus. As die oorlading nie stop nie, onderbreek dit die voedingsspanning.

Stap 14: LED's en diodes

LED's word gebruik om te visualiseer of die stelsel krag het of nie. Hulle laat ook die stroom in slegs een rigting vloei, wat die verkeerde polarisasie van die stroombaan voorkom.

Diodes werk as 'n LED, maar sonder die lig; hulle laat die stroom in slegs een rigting vloei, wat die verkeerde polarisasie van die stroombaan voorkom.

Stap 15: Verbindings, penkoppe en adapters

Die PDB -bord benodig 'n sekere hoeveelheid verbindings, penkoppe en adapters met verskillende eienskappe om te kan werk en kan integreer met die verskillende randapparatuur. Die eenhede wat gebruik word, is die volgende:

5-103639-3

5-103669-9

5-103669-1

MicroUSB_AB

Stap 16: Weerstands, kondensators, induktors

Die basiese beginsels vir enige elektroniese stroombaan

Stap 17: Schematich Ontwerp van die bord: eksterne verbindings vir kragtoevoer en CAN -kommunikasie

Stap 18: Schematich Ontwerp van die direksie: Microcontroller Texas Instruments F28069M C2000 Launchpad

Met:

- Sensorverbinding, via penkoppe van verskillende groottes vir analoog en digitale insette

- Seinkondisionering vir die sensors:

o Laagdeurlaatfilters om te voorkom dat elektromagnetiese steuring die seine versteur. Die afsnyfrekwensie is 15Hz.

o Wheatstone -brug en 'n instrumentale versterker sodat die pt100 -temperatuursensor korrek kan werk

- Kommunikasie penne vir eksterne toestelle:

o SCI vir die skerm en die GPS

o I2C vir die versnellingsmeter

Stap 19: Schematich Ontwerp van die bord: Kragtoevoer aan die mikrobeheerder

Via spanningsreguleerders, wat 24V (lae spanning wat uit die battery kom) omskakel na 3.3V (LMR23615DRRR) en 5V (LM25085AMY/NOPB)

Stap 20: Schematich -ontwerp van die bord: USB -verbinding

Stap 21: Schematich Ontwerp van die bord: Kragtoevoer aan die sensors en eksterne toestelle

Via spanningsreguleerders (MAX16903SAUE50), wat

skakel 24V (lae spanning wat uit die battery kom) om na 3.3V en 5V. Die stelsel is oorbodig en kan ook die mikrobeheerder krag verskaf as die spanningsreguleerder misluk.

Stap 22: Ontwerp die PCB -bord

1) Kragtoevoer vir die mikrobeheerder

2) Mikrokontroleerder Texas Instruments F28069M C2000 lanseerplatform

3) Digitale en analoog insette en seinfiltering (3.1)

4) USB -verbinding

5) Eksterne toestelle maak koptekste vas

6) seintoestandhouding pt100 temperatuur sensor

7) Kragtoevoer vir die sensors en eksterne toestelle

Stap 23: Bestel die PCB -bord

Met die ontwerp voltooi, is dit tyd om die PCB op die web JLCPCB.com te bestel. Die proses is eenvoudig, aangesien u net na JLCPCB.com moet gaan, die afmetings en lae van u PCB -bord byvoeg en op die knoppie QUOTE NOW klik.

JLCPCB is ook borg van hierdie projek. JLCPCB (ShenzhenJLC Electronics Co., Ltd.), is die grootste PCB-prototipe-onderneming in China en 'n hoëtegnologiese vervaardiger wat spesialiseer in 'n vinnige PCB-prototipe en 'n klein hoeveelheid PCB-produksie. U kan 'n minimum van 5 PCB's vir slegs $ 2 bestel.

U moet die gerber -lêers van u projek genereer en in 'n zip -lêer plaas. Deur op die knoppie 'Voeg u gerber -lêer by' te klik, word die ontwerp na die internet gelaai. Die afmetings en ander funksies kan nog steeds in hierdie afdeling verander word.

As dit opgelaai word, sal JLCPCB kyk of alles korrek is en 'n vorige visualisering van beide kante van die bord toon.

Nadat ons seker gemaak het dat die PCB goed lyk, kan ons die bestelling nou teen 'n redelike prys plaas deur op die knoppie "Stoor in mandjie" te klik.