Perolehan Data dan Sistem Visualisasi Data untuk MotoStudent Electric Racing Bike: 23 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:09

Sistem pemerolehan data adalah kumpulan perkakasan dan perisian yang bekerjasama untuk mengumpulkan data dari sensor luaran, menyimpan dan memprosesnya selepas itu sehingga dapat dilihat secara visual dan dianalisis, yang memungkinkan para jurutera membuat penyesuaian yang diperlukan untuk mendapatkan prestasi terbaik kenderaan atau peranti.

Sistem Perolehan Data berfungsi bersama dengan Sistem Visualisasi Data yang membolehkan juruterbang melihat data masa nyata yang relevan untuk pemanduan. Ini terdiri pada layar HMI yang berkomunikasi dengan Sistem Pemerolehan Data untuk mengambil dan menunjukkan data darinya.

Sistem ini berkomunikasi dengan ECU basikal (Engine Control Unit) dan menerima maklumat dalaman dan pemboleh ubah enjin darinya melalui bas CAN. Ia menggunakan USB untuk penyimpanan data yang diterima serta data yang diambil dari sensor yang disambungkan ke Sistem Pemerolehan Data.

Bekalan

Microcontroller Texas Instruments F28069M C2000

PAD pelancaran

Skrin Nextion Enhanced 5.0 ''

PC dengan perisian Matlab

GPS GY-GPS6MV2

Sensor penggantungan AIM

Accelerometer VMA204

Pad kekunci

USB

Sensor induktif IME18-08BPSZC0S

Pengatur voltan LMR23615DRRR

Pengatur voltan LM25085AMY / NOPB

Pengatur voltan MAX16903SAUE50 x2

Sensor Suhu pt100

5-103669-9 penyambung x1

5-103639-3 penyambung x1

5-103669-1 penyambung x1

LEDCHIP-LED0603 x2

FDD5614P Mosfet

Suis Kuasa TPS2051BDBVR

Penyesuai MicroUSB_AB

Diod SBRD10200TR

Perintang 1K Ohm x5

Perintang 10K Ohm

Perintang 100 Ohm x1

Perintang 100k Ohm x7

Perintang 51K Ohm

Perintang 22, 1 K Ohm x2

Perintang 6 Kohm x2

Perintang 6K8 Ohm x2

Perintang 2.55K Ohm

Perintang 38.3K Ohm x1

Perintang 390 Ohm x1

Perintang 20K Ohm x2

perintang 33K Ohm x2

Kapasitor 15 uF x5

Kapasitor 10 uF x3

Kapasitor 4.7uF x4

Kapasitor 47uF x2

Kapasitor 68uF

Kapasitor 0.1uF x1

Kapasitor 1nF x1

Kapasitor 100nf x1

Kapasitor 470nF x1

Kapasitor 2.2uF x2

Kapasitor 220 uf x1

Kapasitor 100uF x1

Induktor 22uH x1

Induktor 4.5uH x1

Induktor 4.7uH x1

Induktor 3.3uHx1

Penguat Instrumental AD620

Pengepala 2-pin x3

Pengepala 4-pin x6

Pengepala 5-pin x3

Langkah 1: Mikrokontroler Texas Instruments F28069M C2000 Launchpad

Mikrokontroler ini disertakan dalam papan pengembangan yang ciri-cirinya menjadikannya sesuai untuk mengembangkan aplikasi seperti Sistem Perolehan Data dan ECU:

- Penyahpepijatan USB dan antara muka pengaturcaraan

- DAPAT antara muka bas dengan pemancar bersepadu

- 14 pin ADC (Penukar Analog ke Digital)

- 34 pin GPIO (Input / Output Tujuan Umum)

- 2 saluran komunikasi protokol bersiri (SCI)

- 2 saluran komunikasi protokol I2C

- Pengaturcaraan dengan perisian percuma Code Composer Studio

Ia menguruskan sensor luaran, GPS, penyimpanan data di dalam USB, komunikasi dengan ECU dan komunikasi dengan layar papan pemuka.

Langkah 2: PC Dengan Perisian Matlab

Perisian Matlab digunakan untuk memproses dan menganalisis data yang disimpan dalam USB. Kedudukan dan lintasan basikal dapat dilihat bersama dengan nilai sensor, secara serentak, seperti yang dapat dilihat pada gambar.

Langkah 3: Skrin Nextion Enhanced 5.0’

Ia digunakan untuk menunjukkan maklumat yang paling relevan kepada juruterbang, serta status sistem basikal. Ia menerima data dari mikrokontroler F28069M C2000 melalui komunikasi bersiri.

Langkah 4: GPS GY-GPS6MV2

GPS mendapat kedudukan basikal serta-merta, sehingga lintasannya dapat digambarkan dalam perisian Matlab bersama dengan nilai-nilai sensor lain. Ia menghantar data GPS ke mikrokontroler F28069M C2000 melalui komunikasi bersiri.

Langkah 5: Sensor Suspensi AIM

Dipasang pada suspensi depan dan belakang, penggantungan suspensi basikal dapat diukur.

Langkah 6: Accelerometer VMA204

Ia digunakan untuk mengukur pecutan dan memaksa basikal menahan pada paksi x, y, dan z. Ia menghantar data pecutan ke mikrokontroler F28069M C2000 melalui komunikasi bas I2C.

Langkah 7: Pad kekunci

Pad kekunci digunakan untuk memilih mod pemanduan (ECO, Sport), mengkonfigurasi layar pilot dan mengawal masa pemerolehan data.

Langkah 8: USB

Ia menyimpan data dari sensor, GPS dan ECU.

Langkah 9: Sensor Induktif IME18-08BPSZC0S

Ia digunakan untuk mengira denyutan bahagian magnetik roda. Semakin tinggi kelajuannya, semakin banyak putaran roda dan semakin banyak denyutan sensor induktif akan dikira. Itulah cara pengukuran kelajuan berfungsi.

Gambar rajah sambungan ditunjukkan pada gambar.

Langkah 10: Sensor Suhu Pt100

Sensor pt100 adalah jenis pengesan suhu tertentu. Ia mengubah ketahanannya bergantung pada suhu. Ciri yang paling penting adalah bahawa ia terdiri daripada platinum dan mempunyai ketahanan elektrik 100 Ohm pada 0ºC.

Langkah 11: Pengatur Voltan

Sistem memerlukan 4 pengatur voltan yang berbeza untuk mendapatkan tahap voltan yang diperlukan untuk mikrokontroler dan sensor:

LMR23615DRRR

Ia dapat menukar dari bekalan julat voltan yang luas ke voltan keluaran tetap. Untuk aplikasi ini, kami memerlukannya untuk membekalkan 3.3 V ke mikrokontroler Texas Instruments F28069M C2000.

LM25085AMY / NOPB

Ia dapat menukar dari bekalan julat voltan yang luas ke voltan keluaran tetap. Untuk aplikasi ini, kami memerlukannya untuk membekalkan 5 V ke mikrokontroler Texas Instruments F28069M C2000.

MAX16903SAUE50

Ia dapat menukar dari bekalan julat voltan yang luas ke voltan keluaran tetap. Untuk aplikasi ini, kami memerlukan 2 daripadanya:

Satu untuk membekalkan 5 V ke sensor luaran yang memerlukan voltan sedemikian.

Yang lain untuk membekalkan 3.3 V ke sensor luaran yang memerlukan voltan sedemikian.

Langkah 12: FDD5614P Mosfet

Mosfet adalah alat semikonduktor yang serupa dengan transistor yang digunakan untuk bergerak isyarat.

Langkah 13: Suis Kuasa TPS2051BDBVR

Komponen ini digunakan untuk mengelakkan litar pintas. Apabila beban keluaran melebihi ambang had semasa atau arus pendek, peranti menghadkan arus keluaran ke tahap yang selamat dengan beralih ke mod arus tetap. Sekiranya beban berlebihan tidak berhenti, ia akan memutuskan voltan bekalan.

Langkah 14: LED dan Diod

LED digunakan untuk menggambarkan sama ada sistem mempunyai kuasa atau tidak. Mereka juga memastikan arus mengalir hanya dalam satu arah, mencegah polarisasi litar yang salah.

Diod berfungsi sebagai LED tetapi tanpa cahaya; mereka memastikan arus mengalir hanya dalam satu arah, mencegah polarisasi litar yang salah.

Langkah 15: Penyambung, Header Pin dan Adaptor

Papan PDB memerlukan sejumlah penyambung, header pin dan penyesuai dengan ciri yang berbeza untuk berfungsi dan disatukan dengan peranti periferal yang berbeza. Unit yang digunakan adalah seperti berikut:

5-103639-3

5-103669-9

5-103669-1

MikroUSB_AB

Langkah 16: Perintang, Kapasitor, Induktor

Asas untuk mana-mana litar elektronik

Langkah 17: Reka Bentuk Papan Schematich: Penyambung Luaran untuk Bekalan Kuasa dan Komunikasi CAN

Langkah 18: Reka Bentuk Skema Papan: Microcontroller Texas Instruments F28069M C2000 Launchpad

Menampilkan:

- Sambungan Sensor, melalui pin header dengan pelbagai saiz untuk input analog dan digital

- Penyesuaian isyarat untuk sensor:

o Penapis lulus rendah untuk mengelakkan gangguan elektromagnetik sehingga mengganggu isyarat. Frekuensi pemotongan adalah 15Hz.

o Jambatan Wheatstone dan penguat instrumental agar sensor suhu pt100 berfungsi dengan betul

- Pin komunikasi untuk peranti luaran:

o SCI untuk skrin dan GPS

o I2C untuk pecutan

Langkah 19: Reka Bentuk Papan Schematich: Bekalan Kuasa ke Mikrokontroler

Melalui pengatur voltan, yang menukar 24V (voltan rendah datang dari bateri) menjadi 3.3V (LMR23615DRRR) dan 5V (LM25085AMY / NOPB)

Langkah 20: Reka Bentuk Papan Schematich: Sambungan USB

Langkah 21: Reka Bentuk Papan Schematich: Bekalan Kuasa ke Sensor dan Peranti Luaran

Melalui pengatur voltan (MAX16903SAUE50), yang

tukar 24V (voltan rendah datang dari bateri) ke 3.3V dan 5V. Sistem ini berlebihan dan juga dapat memberi kuasa kepada mikrokontroler sekiranya pengatur voltannya gagal.

Langkah 22: Reka Papan PCB

1) Bekalan kuasa untuk mikrokontroler

2) Pad pelancaran Microcontroller Texas Instruments F28069M C2000

3) Input digital dan analog dan penapisan isyarat (3.1)

4) Sambungan USB

5) Header pin peranti luaran

6) penyesuaian isyarat sensor suhu pt100

7) Bekalan kuasa untuk sensor dan peranti luaran

Langkah 23: Memesan Papan PCB

Dengan reka bentuk selesai, inilah masanya untuk memesan PCB di laman web JLCPCB.com. Prosesnya mudah, kerana anda hanya perlu pergi ke JLCPCB.com, tambahkan dimensi dan lapisan papan PCB anda dan klik butang QUOTE NOW.

JLCPCB juga merupakan penaja projek ini. JLCPCB (ShenzhenJLC Electronics Co., Ltd.), adalah perusahaan prototaip PCB terbesar di China dan pengeluar berteknologi tinggi yang mengkhususkan diri dalam prototaip PCB cepat dan pengeluaran PCB kecil. Anda boleh memesan minimum 5 PCB dengan harga hanya $ 2.

Anda perlu menghasilkan fail gerber projek anda dan memasukkannya ke dalam fail ZIP. Dengan mengklik ke butang "tambahkan fail gerber anda", reka bentuknya dimuat ke web. Dimensi dan ciri lain masih boleh diubah pada bahagian ini.

Apabila dimuat naik, JLCPCB akan memeriksa semuanya betul dan menunjukkan visualisasi kedua-dua sisi papan sebelumnya.

Setelah memastikan PCB kelihatan baik, kami sekarang boleh membuat pesanan dengan harga yang berpatutan dengan mengklik butang "Simpan ke troli".