MotoStudent इलेक्ट्रिक रेसिंग बाइक के लिए डेटा अधिग्रहण और डेटा विज़ुअलाइज़ेशन सिस्टम: 23 चरण

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:21

डेटा अधिग्रहण प्रणाली हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर का एक संग्रह है जो बाहरी सेंसर से डेटा एकत्र करने, स्टोर करने और बाद में इसे संसाधित करने के लिए एक साथ काम करता है ताकि इसे ग्राफिक रूप से देखा जा सके और विश्लेषण किया जा सके, जिससे इंजीनियरों को सर्वोत्तम प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए आवश्यक समायोजन करने की अनुमति मिलती है। वाहन या उपकरण का।

डेटा अधिग्रहण प्रणाली डेटा विज़ुअलाइज़ेशन सिस्टम के साथ मिलकर काम करती है जो पायलट को ड्राइविंग के लिए प्रासंगिक रीयल-टाइम डेटा देखने की अनुमति देती है। इसमें एक एचएमआई स्क्रीन होती है जो डेटा अधिग्रहण प्रणाली के साथ संचार करती है ताकि इससे डेटा पुनर्प्राप्त और दिखाया जा सके।

यह सिस्टम बाइक के ECU (इंजन कंट्रोल यूनिट) के साथ संचार करता है और CAN बस के माध्यम से इससे आंतरिक जानकारी और इंजन चर प्राप्त करता है। यह प्राप्त डेटा के भंडारण के साथ-साथ डेटा अधिग्रहण प्रणाली से जुड़े सेंसर से प्राप्त डेटा के भंडारण के लिए एक यूएसबी का उपयोग करता है।

आपूर्ति

माइक्रोकंट्रोलर टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स F28069M C2000

लांच पैड

नेक्स्टियन एन्हांस्ड 5.0 '' स्क्रीन

मैटलैब सॉफ्टवेयर के साथ पीसी

जीपीएस GY-GPS6MV2

एआईएम निलंबन सेंसर

एक्सेलेरोमीटर VMA204

कीपैड

यु एस बी

आगमनात्मक सेंसर IME18-08BPSZC0S

वोल्टेज नियामक LMR23615DRRR

वोल्टेज नियामक LM25085AMY/NOPB

वोल्टेज नियामक MAX16903SAUE50 x2

तापमान सेंसर पीटी 100

5-103669-9 कनेक्टर X1

5-103639-3 कनेक्टर X1

5-103669-1 कनेक्टर X1

LEDCHIP-LED0603 x2

FDD5614P मोसफेट

TPS2051BDBVR पावर स्विच

माइक्रोयूएसबी_एबी एडाप्टर

SBRD10200TR डायोड

रोकनेवाला 1K ओम x5

रोकनेवाला १०के ओम

रोकनेवाला 100 ओम x1

रोकनेवाला 100k ओम x7

रोकनेवाला 51K ओम

प्रतिरोधी 22, 1 के ओम x2

रोकनेवाला 6 कोहम x2

रोकनेवाला 6K8 ओम x2

रोकनेवाला 2.55K ओम

रोकनेवाला 38.3K ओम x1

रोकनेवाला 390 ओम x1

रोकनेवाला 20K ओम x2

रोकनेवाला 33K ओम x2

संधारित्र 15 यूएफ x5

संधारित्र 10 यूएफ x3

संधारित्र 4.7uF x4

संधारित्र 47uF x2

संधारित्र 68uF

संधारित्र 0.1uF x1

संधारित्र 1nF x1

संधारित्र 100nf x1

संधारित्र 470nF x1

संधारित्र 2.2uF x2

संधारित्र २२० uf x१

संधारित्र 100uF x1

प्रारंभ करनेवाला 22uH X1

प्रारंभ करनेवाला 4.5uH X1

प्रारंभ करनेवाला 4.7uH X1

प्रारंभ करनेवाला 3.3uHx1

इंस्ट्रुमेंटल एम्पलीफायर AD620

2-पिन हैडर x3

4-पिन हैडर x6

5-पिन हैडर x3

चरण 1: माइक्रोकंट्रोलर टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स F28069M C2000 लॉन्चपैड

यह माइक्रोकंट्रोलर एक विकास बोर्ड में अंतर्निहित है जिसकी विशेषताएं इसे डेटा अधिग्रहण प्रणाली और ईसीयू जैसे विकासशील अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाती हैं:

- यूएसबी डिबगिंग और प्रोग्रामिंग इंटरफ़ेस

- एकीकृत ट्रांसीवर के साथ बस इंटरफेस कर सकते हैं

- 14 एडीसी पिन (डिजिटल कन्वर्टर्स के अनुरूप)

- 34 GPIO पिन (सामान्य प्रयोजन इनपुट/आउटपुट)

- 2 सीरियल प्रोटोकॉल (एससीआई) संचार चैनल

- 2 I2C प्रोटोकॉल संचार चैनल

- मुफ्त सॉफ्टवेयर कोड कम्पोज़र स्टूडियो के साथ प्रोग्रामिंग

यह बाहरी सेंसर, जीपीएस, यूएसबी के अंदर डेटा के भंडारण, ईसीयू के साथ संचार और डैशबोर्ड की स्क्रीन के साथ संचार का प्रबंधन करता है।

चरण 2: मैटलैब सॉफ्टवेयर के साथ पीसी

मैटलैब सॉफ्टवेयर का उपयोग यूएसबी में संग्रहीत डेटा को संसाधित और विश्लेषण करने के लिए किया जाता है। जैसा कि तस्वीर में देखा जा सकता है, सेंसर के मूल्य के साथ बाइक की स्थिति और प्रक्षेपवक्र को एक साथ देखा जा सकता है।

चरण 3: नेक्स्टियन एन्हांस्ड 5.0 '' स्क्रीन

इसका उपयोग पायलट को सबसे अधिक प्रासंगिक जानकारी और साथ ही बाइक के सिस्टम की स्थिति दिखाने के लिए किया जाता है। यह सीरियल संचार के माध्यम से F28069M C2000 माइक्रोकंट्रोलर से डेटा प्राप्त करता है।

चरण 4: जीपीएस GY-GPS6MV2

जीपीएस को बाइक की तत्काल स्थिति मिल जाती है, ताकि इसके प्रक्षेपवक्र को बाद में अन्य सेंसर के मूल्यों के साथ मैटलैब सॉफ्टवेयर में प्लॉट किया जा सके। यह सीरियल संचार के माध्यम से F28069M C2000 माइक्रोकंट्रोलर को GPS डेटा भेजता है।

चरण 5: एआईएम सस्पेंशन सेंसर

आगे और पीछे के निलंबन पर स्थापित, बाइक के निलंबन विस्थापन को मापा जा सकता है।

चरण 6: एक्सेलेरोमीटर VMA204

इसका उपयोग त्वरण को मापने के लिए किया जाता है और बाइक को कुल्हाड़ियों x, y और z में झेलने के लिए मजबूर करता है। यह त्वरण डेटा को I2C बस संचार के माध्यम से F28069M C2000 माइक्रोकंट्रोलर को भेजता है।

चरण 7: कीपैड

कीपैड का उपयोग ड्राइविंग मोड (ईसीओ, स्पोर्ट) का चयन करने, पायलट की स्क्रीन को कॉन्फ़िगर करने और डेटा अधिग्रहण के समय को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है।

चरण 8: यूएसबी

यह सेंसर, जीपीएस और ईसीयू से डेटा स्टोर करता है।

चरण 9: आगमनात्मक सेंसर IME18-08BPSZC0S

इसका उपयोग पहिए के चुंबकीय भाग के स्पंदों को गिनने के लिए किया जाता है। गति जितनी अधिक होगी, पहिए उतने ही अधिक मोड़ लेंगे और उतनी ही अधिक दालें आगमनात्मक सेंसर की गणना करेंगी। इस तरह गति का मापन काम करता है।

कनेक्शन आरेख छवि पर दिखाया गया है।

चरण 10: तापमान सेंसर Pt100

पीटी100 सेंसर एक विशिष्ट प्रकार के तापमान डिटेक्टर हैं। यह तापमान के आधार पर अपना प्रतिरोध बदलता है। सबसे महत्वपूर्ण विशेषता यह है कि यह प्लैटिनम से बना है और 0ºC पर 100 ओम का विद्युत प्रतिरोध है।

चरण 11: वोल्टेज नियामक

माइक्रोकंट्रोलर और सेंसर के लिए आवश्यक वोल्टेज स्तर प्राप्त करने के लिए सिस्टम को 4 अलग वोल्टेज नियामकों की आवश्यकता होती है:

LMR23615DRRR

यह एक विस्तृत वोल्टेज रेंज की आपूर्ति से एक निश्चित आउटपुट वोल्टेज में परिवर्तित करने में सक्षम है। इस एप्लिकेशन के लिए, हमें टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स F28069M C2000 माइक्रोकंट्रोलर को 3.3 V की आपूर्ति करने की आवश्यकता है।

LM25085AMY/NOPB

यह एक विस्तृत वोल्टेज रेंज की आपूर्ति से एक निश्चित आउटपुट वोल्टेज में परिवर्तित करने में सक्षम है। इस एप्लिकेशन के लिए, हमें टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स F28069M C2000 माइक्रोकंट्रोलर को 5 V की आपूर्ति करने की आवश्यकता है।

MAX16903SAUE50

यह एक विस्तृत वोल्टेज रेंज की आपूर्ति से एक निश्चित आउटपुट वोल्टेज में परिवर्तित करने में सक्षम है। इस एप्लिकेशन के लिए, हमें उनमें से 2 की आवश्यकता है:

एक बाहरी सेंसर को 5 वी की आपूर्ति करने के लिए जिसे ऐसे वोल्टेज की आवश्यकता होती है।

दूसरा बाहरी सेंसर को 3.3 V की आपूर्ति करता है जिसके लिए ऐसे वोल्टेज की आवश्यकता होती है।

चरण 12: FDD5614P मोसफेट

एक मस्जिद एक अर्धचालक उपकरण है जो सिग्नल को कम करने के लिए उपयोग किए जाने वाले ट्रांजिस्टर के समान होता है।

चरण 13: TPS2051BDBVR पावर स्विच

इस घटक का उपयोग शॉर्ट सर्किट को रोकने के लिए किया जाता है। जब आउटपुट लोड करंट-लिमिट थ्रेशोल्ड से अधिक हो जाता है या शॉर्ट मौजूद होता है, तो डिवाइस निरंतर-चालू मोड में स्विच करके आउटपुट करंट को एक सुरक्षित स्तर तक सीमित कर देता है। यदि ओवरलोड बंद नहीं होता है, तो यह आपूर्ति वोल्टेज को काट देता है।

चरण 14: एलईडी और डायोड

एल ई डी का उपयोग यह देखने के लिए किया जाता है कि सिस्टम में शक्ति है या नहीं। वे सर्किट के गलत ध्रुवीकरण को रोकने के लिए, केवल एक दिशा में प्रवाहित होने वाली धारा को भी रखते हैं।

डायोड एलईडी के रूप में काम करते हैं लेकिन प्रकाश के बिना; वे सर्किट के गलत ध्रुवीकरण को रोकने के लिए, केवल एक दिशा में प्रवाहित होते रहते हैं।

चरण 15: कनेक्टर, पिन हेडर और एडेप्टर

पीडीबी बोर्ड को विभिन्न परिधीय उपकरणों के साथ काम करने और एकीकृत करने के लिए विभिन्न विशेषताओं के कनेक्टर, पिन हेडर और एडेप्टर की एक निश्चित मात्रा की आवश्यकता होती है। उपयोग की जाने वाली इकाइयाँ निम्नलिखित हैं:

5-103639-3

5-103669-9

5-103669-1

माइक्रोयूएसबी_एबी

चरण 16: रेसिस्टर्स, कैपेसिटर, इंडक्टर्स

किसी भी इलेक्ट्रॉनिक सर्किट के लिए मूल बातें

चरण 17: बोर्ड का योजनाबद्ध डिजाइन: विद्युत आपूर्ति और CAN संचार के लिए बाहरी कनेक्टर

चरण 18: बोर्ड का योजनाबद्ध डिजाइन: माइक्रोकंट्रोलर टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स F28069M C2000 लॉन्चपैड

विशेषता:

- एनालॉग और डिजिटल इनपुट के लिए विभिन्न आकारों के पिन हेडर के माध्यम से सेंसर का कनेक्शन

- सेंसर के लिए सिग्नल कंडीशनिंग:

o संकेतों को बाधित करने के लिए विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप को रोकने के लिए कम पास फिल्टर। कट ऑफ फ्रीक्वेंसी 15Hz है।

ओ व्हीटस्टोन ब्रिज और पीटी100 तापमान सेंसर के लिए एक इंस्ट्रुमेंटल एम्पलीफायर सही ढंग से काम करने के लिए

- बाहरी उपकरणों के लिए संचार पिन:

o स्क्रीन और GPS के लिए SCI

ओ एक्सेलेरोमीटर के लिए I2C

चरण 19: बोर्ड का योजनाबद्ध डिजाइन: माइक्रोकंट्रोलर को बिजली की आपूर्ति

वोल्टेज नियामकों के माध्यम से, जो 24V (बैटरी से आने वाले कम वोल्टेज) को 3.3V (LMR23615DRRR) और 5V (LM25085AMY/NOPB) में परिवर्तित करते हैं।

चरण 20: बोर्ड का योजनाबद्ध डिजाइन: यूएसबी कनेक्शन

चरण 21: बोर्ड का योजनाबद्ध डिजाइन: सेंसर और बाहरी उपकरणों को बिजली की आपूर्ति

वोल्टेज नियामकों (MAX16903SAUE50) के माध्यम से, जो

24V (बैटरी से आने वाली कम वोल्टेज) को 3.3V और 5V में बदलें। सिस्टम बेमानी है और इसके वोल्टेज नियामक के विफल होने की स्थिति में माइक्रोकंट्रोलर को शक्ति भी प्रदान कर सकता है।

चरण 22: पीसीबी बोर्ड डिजाइन करें

1) माइक्रोकंट्रोलर के लिए बिजली की आपूर्ति

2) माइक्रोकंट्रोलर टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स F28069M C2000 लॉन्चपैड

3) डिजिटल और एनालॉग इनपुट और सिग्नल फ़िल्टरिंग (3.1)

4) यूएसबी कनेक्शन

5) बाहरी उपकरण पिन हेडर

6) पीटी 100 तापमान सेंसर सिग्नल कंडीशनिंग

7) सेंसर और बाहरी उपकरणों के लिए बिजली की आपूर्ति

चरण 23: पीसीबी बोर्ड को आदेश दें

डिज़ाइन पूर्ण होने के साथ, वेब JLCPCB.com में PCB को ऑर्डर करने का समय आ गया है। प्रक्रिया सरल है, क्योंकि आपको बस JLCPCB.com पर जाना है, अपने पीसीबी बोर्ड के आयामों और परतों को जोड़ना है और QUOTE Now बटन पर क्लिक करना है।

जेएलसीपीसीबी भी इस परियोजना के प्रायोजक हैं। JLCPCB (शेन्ज़ेनजेएलसी इलेक्ट्रॉनिक्स कं, लिमिटेड), चीन में सबसे बड़ा पीसीबी प्रोटोटाइप उद्यम है और त्वरित पीसीबी प्रोटोटाइप और छोटे बैच पीसीबी उत्पादन में विशेषज्ञता वाला एक उच्च तकनीक निर्माता है। आप केवल $2 में कम से कम 5 PCB ऑर्डर कर सकते हैं।

आपको अपने प्रोजेक्ट की gerber फ़ाइलें जेनरेट करने और उन्हें एक ज़िप फ़ाइल में डालने की आवश्यकता है। "अपनी gerber फ़ाइल जोड़ें" बटन पर क्लिक करके, डिज़ाइन को वेब पर अपलोड किया जाता है। इस खंड पर आयाम और अन्य सुविधाओं को अभी भी बदला जा सकता है।

अपलोड होने पर, JLCPCB जाँच करेगा कि सब कुछ सही है और बोर्ड के दोनों पक्षों का पिछला विज़ुअलाइज़ेशन दिखाएगा।

यह सुनिश्चित करने के बाद कि पीसीबी अच्छा दिखता है, अब हम "कार्ट में सहेजें" बटन पर क्लिक करके उचित मूल्य पर ऑर्डर दे सकते हैं।