Kontekst startowy i rola elektroniki
Latem poprzedniego roku zespół po raz pierwszy z powodzeniem ukończył sesje dynamiczne podczas zawodów Formula Student UK, gdzie bolid Aion potwierdził swoją sprawność w realnych warunkach torowych. Było to pierwsze w historii zespołu dotarcie do tej fazy rywalizacji. W bieżącym sezonie VUB Racing planuje udział w zawodach Formula Student Switzerland oraz Formula Student Germany, z ambicją dalszego rozwijania osiągów i zaawansowania technicznego konstrukcji.
Solidna architektura elektroniczna jest jednym z warunków niezawodności bolidu wyścigowego. W jej budowie zespół współpracuje z firmą Eurocircuits, która dostarcza płytki PCB i umożliwia szybką iterację projektową dzięki krótkim czasom produkcji oraz dostawy. W projekcie studenckim, w którym konstrukcja stale się rozwija, możliwość szybkiego wprowadzania zmian ma duże znaczenie.
Budowa i działanie płytki zarządzania zasilaniem
Płytka zarządzania zasilaniem, czyli Power Management PCB, jest umieszczona wewnątrz obudowy TS-box i pełni funkcję centralnego węzła monitorowania oraz dystrybucji energii do wszystkich niskonapięciowych komponentów pojazdu. Układ stale mierzy natężenie prądu, poziomy napięcia oraz pobór mocy przez poszczególne podzespoły, co pozwala na bieżąco wykrywać nieprawidłowości i wspiera bezpieczną pracę całego systemu.
Płytka monitoruje również stan każdego bezpiecznika poprzez pomiar napięcia na jego zaciskach. Jeśli zmierzone napięcie spadnie poniżej zdefiniowanego progu, system rozpoznaje przepalenie bezpiecznika, a odpowiednia dioda LED sygnalizuje, który element jest uszkodzony. Rozwiązanie to przyspiesza diagnostykę podczas testów i zawodów.
Układ scalony INA219BIDR i komunikacja I²C
Sercem systemu pomiarowego jest układ scalony INA219BIDR, łączący w jednej obudowie wzmacniacz do pomiaru prądu po stronie wysokiego potencjału, czyli high-side, z 12-bitowym przetwornikiem analogowo-cyfrowym. Układ dostarcza mikrokontrolerowi danych w czasie rzeczywistym: natężenia prądu, napięcia magistrali oraz obliczonego poboru mocy.
Pomiar prądu odbywa się za pośrednictwem precyzyjnego rezystora bocznikowego włączonego szeregowo z obciążeniem. Na podstawie spadku napięcia na tym rezystorze INA219BIDR wyznacza wartość prądu i oblicza odpowiadający mu pobór mocy.
Komunikacja pomiędzy układem monitorującym a mikrokontrolerem odbywa się przez magistralę I²C, która umożliwia podłączenie wielu układów INA219BIDR równolegle na tych samych liniach. Każdy z nich może mieć własny konfigurowalny adres, dzięki czemu możliwe jest efektywne monitorowanie wielu niezależnych kanałów zasilania w instalacji elektrycznej pojazdu.
Diagnostyka i optymalizacja systemu
Dane gromadzone przez płytkę zarządzania zasilaniem stanowią podstawę diagnostyki oraz optymalizacji działania pojazdu. Ciągły nadzór nad parametrami elektrycznymi pozwala wykrywać takie problemy jak nieprawidłowo dobrana bateria, zwarcia, nietypowy pobór mocy czy awarie podzespołów niskonapięciowych.
Według zespołu monitorowanie instalacji elektrycznej pomaga zwiększać niezawodność bolidu, szybciej identyfikować usterki i utrzymywać optymalną pracę samochodu podczas testów oraz zawodów.
Znaczenie szybkiej iteracji projektowej
Płytka zarządzania zasilaniem VUB Racing pokazuje, jak istotne w bolidzie Formula Student jest połączenie precyzyjnego pomiaru, komunikacji cyfrowej i szybkiej diagnostyki w kompaktowym systemie elektronicznym. Współpraca z Eurocircuits w zakresie produkcji płytek PCB umożliwia zespołowi sprawne wdrażanie kolejnych iteracji projektu i utrzymanie wysokiego tempa rozwoju technicznego.
Źródło: Eurocircuits
Więcej na www.eurocircuits.com
