Elektroniczny system diagnostyki w czasie rzeczywistym dla pojazdu

Elektroniczny system diagnostyki w czasie rzeczywistym dla pojazdu
o minimalnym zużyciu paliwa.
Elektroniczny system diagnostyki (ESD) jest układem pozwalającym na monitorowanie stanu
pojazdu oraz kierowcy w czasie rzeczywistym podczas testów oraz wyścigu. Taki monitoring jest
niezbędny, ponieważ umożliwi on szybką analizę techniczną bolidu oraz pozwoli na poprawienie
wyników na zawodach dzięki natychmiastowej reakcji na drobne, często niewidoczne wady i usterki,
które niejednokrotnie mają decydujący wpływ na powodzenie przejazdu i na zwycięstwo w
zawodach. System miałby być zastosowany w obu naszych pojazdach budowanych na zawody Shell
Eco-marathon – Kropelka 2015 i PAKS.
Rys. 1 – wizualizacja nowego pojazdu Kropelka 2015
Rys. 2 – pojazd kategorii Urban Concept - PAKS
Projekt ESD jest zagadnieniem bardzo złożonym ze względu na liczbę elementów
systemu oraz różnorodność problemów, które trzeba rozwiązać podczas projektowania tego typu
układów.
ESD można podzielić na dwie części – układ diagnostyczny w pojeździe oraz
stację odbiorczą znajdującą się poza torem, która służy do gromadzenia i analizy danych.
Elementy architektury układu można pogrupować ze względu na ich funkcjonalność:
 Czujniki – „zmysły” systemu. Odpowiadają one za przetwarzanie wielkości fizycznych na dane
cyfrowe.
 Magistrala danych – układ łączący czujniki z takimi elementami jak logger czy jednostka
centralna. Umożliwia modułowe tworzenie systemu oraz jego rekonfigurację.
 Jednostka centralna – układ elektroniczny gromadzący zebrane dane i przekazujący je do
modułu radiowego.
 Jednostki poboczne – drugorzędne jednostki obliczeniowe, które odpowiadają m.in. za
filtrację danych pomiarowych.
 Logger – urządzenie służące do zapisywania wszystkich danych uzyskanych z czujników na
karcie SD.
 Moduł
nadawczo-odbiorczy (transceiver)
–
urządzenie
służące
do
bezprzewodowego przesyłania danych w obie strony.
Rys. 3 – przykładowa stacja odbiorcza
Architektura stacji odbiorczej jest dużo prostsza. Składa się ona z modułu nadawczoodbiorczego oraz komputera, który służy do analizy i wyświetlania danych przesłanych z pojazdu.
System ma mieć budowę modułową, co znaczy, że będzie istniała możliwość dodania nowych
czujników bez zbędnej ingerencji w pozostałe elementy systemu.
Jednym z głównych celów układu jest zapewnienie ciągłej transmisji danych pomiarowych
oraz audio/video.
Ilość czujników zastosowanych w pojazdach, a co za tym idzie dokładność i spektrum
kompletowanych informacji, jest ograniczone jedynie przez budżet oraz kreatywność
konstruktorów. Przykładowo, w
F1
otrzymuje
się
dane
telemetryczne
z
około
250 czujników rozmieszczonych w całym bolidzie i po 90 minutach wyścigu zespół zbiera ich około 56 GB. Nasz projekt zakłada zastosowanie około 20 sensorów wysokiej klasy. Zamierzamy
zastosować m.in. czujniki ciśnienia,
prędkości,
przyspieszeniomierze,
giroskopy,
GPS
oraz sensory monitorujące kondycję kierowcy (praca serca, pomiar zmęczenia etc.). Poniżej
przedstawiono schemat architektury ESD .
Rys. 4 – schemat architektury Elektronicznego Systemu Diagnostyki
Wstępny kosztorys projektu dla obu pojazdów:
1. Stacja odbiorcza
a. Komputer sterujący – 2200 PLN
b. Antena nadawczo-odbiorcza - 650 PLN
2. Układ diagnostyczny w pojeździe
a. Czujniki wysokiej klasy – 9100 PLN
b. Układy elektroniczne przetwarzające dane – 2400 PLN
c. Antena nadawczo-odbiorcza – 650 PLN
SUMA: 15000 PLN