Sensory i systemy pomiarowe Prezentacja Projektu SYNERIFT. Michał Stempkowski Tomasz Tworek AiR semestr letni

Transkrypt

1 Sensory i systemy pomiarowe Prezentacja Projektu SYNERIFT Michał Stempkowski Tomasz Tworek AiR semestr letni

2

3 SYNERIFT Tylne koła napędzane silnikiem spalinowym (2T typu pocket bike ) Przednie koła napędzane silnikami elektrycznymi Komputer pokładowy Raspberry PI Mikrokontrolery sterujące poszczególnymi modułami STM32 Wykorzystany protokół komunikacyjny - CAN

4 SYNERIFT Cele projektu Stworzenie małej wersji hybrydowego pojazdu samochodowego o napędzie elektrycznym oraz spalinowym Umożliwienie badania oraz tworzenia systemów wspomagających prowadzenie pojazdu (np. ASR) Dążenie do stworzenia pojazdu autonomicznego

5 SYNERIFT postępy w pracach

6 SYNERIFT postępy w pracach

7 SYNERIFT postępy w pracach

8 Wielkości mierzone/regulowane Położenie przepustnicy silnika spalinowego oraz przysłony powietrznej (tzw. ssania ) Prędkość obrotowa kół oraz silnika Położenie układu kierowniczego Temperatury silnika spalinowego i otoczenia Odległość innych obiektów od pojazdu ( )

9 Magistrala komunikacyjna Controller Area Network (CAN) Powstała w latach 80 XX w. w firmie Bosch. Jest to magistrala multi-master. Obecnie występują dwie wersje: 2.0A (11 bitowy identyfikator) oraz 2.0B (29 bitowy identyfikator).

10 CAN specyfikacja Ramka danych dla protokołu CAN 2.0A

11 CAN -specyfikacja Prędkość oraz odległość przesyłu danych

12 CAN - zastosowania

13 CAN w Synerifcie Magistrala CAN będzie wykorzystywana do komunikacji pomiędzy komputerem pokładowym a modułami akwizycji danych. Moduły będą opierać się na mikrokontrolerach STM32F103C8T6.

14 Mikrokontroler STM32F103C8T6

15 Mikrokontroler STM32F103C8T6 ARM Cortex-M3 CPU 64kB Flash 20kB RAM USB CAN 3xUART 2xSPI (..)

16 Położenie przepustnicy Położenie przepustnicy odczytać wykorzystując np. przetworniki potencjometryczne

17 Położenie przepustnicy

18 Położenie przepustnicy rozwiązanie we współczesnym samochodzie 5,6,7,8 bieżnia oporowa

19 Położenie przepustnicy Jeden czujnik złożony z dwóch Bieżni Wzajemna praca dwóch czujników

20 Prędkość obrotowa W Synerifcie zostaną wykorzystane czujniki SL353HT, które wykorzystują tzw.efekt Halla Efekt Halla polega na powstaniu różnicy potencjałów pomiędzy przeciwległymi ściankami półprzewodnika lub metalu w kierunku prostopadłym do kierunku przepływu prądu jak i wektora indukcji zewn. pola magnetycznego

21 Prędkość obrotowa Efekt Halla R h -stała Halla, I-natężenie prądu b rozmiar liniowy przewodnika w kier.

22 Prędkość obrotowa Schemat czujnika SL35HT

23 Prędkość obrotowa 1 SL35HT 2 magnesy neodymowe

24 Prędkość obrotowa Jeśli podczas zbocza rosnącego kanału A, kanał B = H => ruch w przód, jeśli w B = L => ruch w tył

25 Prędkość obrotowa Realizacja czujnika położenia wału silnika

26 Prędkość obrotowa Realizacja systemu zapłonu rozwiązanie klasyczne

27 Akcelerometr oraz żyroskop - MEMS W projekcie zostanie wykorzystany żyroskop 3D oraz akcelerometr 3D w postaci układu typu MEMS LSM330DCL. Żyroskop urządzenie do pomiaru lub utrzymywania położenia kątowego. Akcelerometr - inaczej przyspieszeniomierz, przyrząd do pomiaru przyspieszeń liniowych.

28 Akcelerometr oraz żyroskop - MEMS Podstawowe dane techniczne układu LSM330DLC: Napięcie pracy : 1,8-3,3V Interfejs komunikacyjny: SPI/I2C Czułość akcelerometru: ±2g/±4g/±8g/±16g Czułość żyroskopu: ±250 /s, ±500 /s, ±2000 /s Obudowa: LGA28L

29 Akcelerometr oraz żyroskop - MEMS MEMS (ang. Micro Electro-Mechanical Systems) zintegrowane układy elektromechaniczne, w których co najmniej jeden wymiar szczególny znajduje się w skali mikro.

30 Akcelerometr oraz żyroskop - MEMS Układy typu MEMS są najczęściej wykonywane w krzemie, szkle oraz (ostatnio rosnąca tendencja) w polimerach. Układy krzemowe wykonuje się poprzez: -obróbkę objętościową -obróbkę powierzchniową -za pomocą procesu LIGA/ UV-LIGA -łączenie elementów

31 Akcelerometr oraz żyroskop - MEMS Układy MEMS to nie tylko czujniki również złożone, mikroskopijne mechanizmy, np. tryby, silniki, a nawet generatory (np. opracowano generator o mocy 1,1W i szerokości 10mm)

32 Położenie odbiornik GPS Global Positioning System został stworzony przez Departament Obrony USA. 31 satelitów Stacje kontrolne i monitorujące na ziemi Odbiorniki sygnału (użytkownik)

33 GPS Zasada działania Aby określić pozycję w trójwymiarowej przestrzeni i czas systemu konieczny jest jednoczesny odbiór z przynajmniej czterech satelitów. Odbiornik oblicza trzy pseudoodległości do satelitów oraz odchyłki czasu (różnicy między tanim i niedostatecznie dokładnym wzorcem kwarcowym zainstalowanym na odbiorniku i precyzyjnym zegarem atomowym na satelicie). Dokładne współrzędne satelity są transmitowane w depeszy nawigacyjnej. W przypadku możliwości odbioru tylko z trzech satelitów niektóre odbiorniki mogą pracować w trybie 2D z ustawioną przez użytkownika wysokością elipsoidalną.

34 GPS - KAmodGPS Wykorzystujemy gotowy układ GPS02 Interfejs UART(TTL) Złącze SMA Czas ustalania pozycji 1s/30s (cieply/zimny start) Dokładność wyznaczania pozycji 5m Dokładność wyznaczania prędkości 0,1m/s Obsługiwane protokoły: NMEA-0183 V3.01 GPGGA, GPGLL, GPGSA, GPGSV, GPRMC, GPVTG

35 GPS - KAmodGPS

36 Protokół transmisji danych NMEA

37 Dziękujemy za uwagę Michał Stempkowski Tomasz Tworek AiR semestr letni