EV vyrobený pro zobrazení ovládání pohybu: mCar…
Monolithic Power Systems chce, aby si optické kodéry našly své peníze. Demonstrace MPS mCar EV, elektronika představila v roce 2018 řízení pohybu a snímače úhlové polohy.
Na veletrhu Electronics 2018 se na stáncích konalo několik výstav zaměřených na automobilový průmysl, někdy dokonce výstavy luxusních vozů F1 sponzorovaných elektronickými společnostmi. Mezi nimi byl také jedinečný displej, který není zaměřen na vozidlo – elektrické vozidlo speciálně navržené pro zobrazování pohybových a úhlových senzorů.
Monolithic Power Systems nemusí být první společností, která vám přijde na mysl, když uvažujete o elektrických vozidlech, zejména pokud jde o skutečné moře reklam na elektrická vozidla a produkty související s automobilem na elektronice nebo jiných populárních přehlídkách. Přesto na svém stánku seděla MPS show mCar, nepochybně zajímavé elektrické vozidlo s kolovraty na podlaze showroomu.
Roam mCar zdarma v ukázkovém videu MPS.
Mechanický inženýr MPS a hlavní designér mCar Aaron Quitugua-Flores vysvětluje, že mCar je duchovním dítětem generálního ředitele Michaela Hsinga. Vypadá to, že Hsing miluje vozidla a zjistil, že vlastní MPS upoutá pozornost. Problém samozřejmě byl v tom, že MPS neměla potřebnou strojírnu, aby takový projekt mohla vyvinout.
Takže Quitugua-Flores byl prostě najat, aby jeden postavil.
Za poslední rok a půl zřídil tým mechanickou dílnu v San José a ve spolupráci s čínským týmem manipulujícím s ovládacími prvky motoru navrhl, vyrobil a vytvořil elektronickou integraci pro mCar.
Celkově představuje mCar extrémně ambiciózní projekt vývoje EV, aby předvedl produkty, které nemusí nutně mít na mysli EV.
MCar koblihy s gumou dovnitř ve videu MPS
Jak tedy mCar zapadá do elektroniky, pokud to není MPS, co mi přijde na mysl, když jde o automobilový průmysl? MPS není žádným cizincem pro energetické komponenty, informační a zábavní systémy v automobilovém průmyslu, nic, co Quitugua-Flores nazývá „makro měřítkem“.
„Mnoho lidí se nás ptalo, myslím, ze žertu:„ Můžeme dostat auto? “ Říká. “A to je jeden z důvodů, proč chceme něco takového postavit.” Chtěli jsme, aby se lidé, kteří nevěděli, co dělá MPS, mohli dostat dovnitř a zahájit konverzaci. “
Zatímco MPS se nepokouší prodat auto, mCar ukazuje mnoho funkcí, které by jejich aplikace mohla potřebovat. Kromě zobrazení hlavních komponent MPS (výkonové regulátory, regulátory napětí, měniče napětí atd.) Doufá MCar v zobrazení dvou hlavních funkcí:
- ovládací prvky motoru
- snímače úhlové polohy
Inteligentní řídicí moduly motoru
MCar zobrazuje různé inteligentní moduly motoru. Patří mezi ně motor BLDC připojený k integrovanému řídícímu modulu, který je již k motoru připojen. „Díky tomu,“ dodává Quitugua-Flores, „máme snímač polohy rotoru a řízení orientované na pole integrované na stejném čipu. Odpovídající karta, rovněž namontovaná na motoru, obsahuje ovladače motoru a místní MCU. Cílem je učinit integraci aplikací velmi agilní. “
Řídicí modul motoru v MCar.
Počáteční vývoj MCar zahrnoval pouze magnetické snímání úhlu, ale aktuální iterace ukazuje integrované snímání magnetického úhlu s ovládáním stejnosměrných stejnosměrných motorů (BLDC). V podstatě demonstruje schopnost „ovládat vše společně“ v jednom balíčku.
Zatímco inteligentní motory nejsou připraveny na automobilový průmysl, BLDC se stávají dominantnějšími v mnoha dalších aplikacích, jako je robotika.
Bezkontaktní magnetický snímač úhlu
Kromě inteligentních motorů je snímání úhlu to, co lidé z MPS doufají, že z demo mCar vyjdou, protože se to dnes týká mnoha systémů.
Příkladem v MCar jsou charakteristiky drive-by-cable. „V našem autě,“ říká Quitugua-Flores, „je volant plně zapojen, takže mezi volantem a skutečnými rotujícími pneumatikami není žádné mechanické spojení. Máme magnetický senzor úhlu, který detekuje úhel volantu. a otočte to tak, aby úhel pneumatiky měl být pro různé režimy řízení. “
Na níže uvedeném obrázku je úhlový senzor MPS, který je znázorněn modrou LED na pravé straně, namontován přímo na sloupek řízení na druhé straně palubní desky, aby detekoval, kdy řidič otáčí volantem.
Zleva doprava měří volant, sdružený přístroj a snímač úhlu úhel sloupku řízení.
V tomto případě informace o senzoru, otáčení kol atd. Bezdrátově je odeslána zbytku vozidla, aby vám to řekla. Quitugua-Flores říká, že se jedná o zbývající prvek vylepšení mCar, kde je třeba dálkově zadávat příkazy řízení, než lze přidat sedadlo řidiče.
Se snímačem úhlu, registrační značkou a anténou připevněnou ke sloupku řízení, kolečkům atd. Posílá signály bezdrátově.
Stejný rotační magnetický snímač úhlu se používá jak na plynovém pedálu, tak na brzdovém pedálu a odesílá data bezdrátově nebo prostřednictvím kabelových signálů. Stejně jako u volantu jsou pedály brzdy a zrychlení vybaveny úhlovými senzory přímo v bodě otáčení, které měří úhel, ve kterém je pedál sešlápnut.
Úhlový senzor umístěný v bodě otáčení pedálů.
Quitugua-Flores říká: „Každý v určitém okamžiku předpokládá, že vše bude kabelové nebo bezdrátové, bezdrátové. Do jisté míry je to jako dívat se do budoucnosti. “
Ale samozřejmě, mCar ještě není připraven na revoluci v prostoru EV. „Jelikož se jedná o praxi výzkumu a vývoje, nemusíme hned myslet na bezpečnostní standardy typu NHTSA (National Road Traffic Safety Administration).“
Ovládání odpružení: úhlové senzory a ovládání motoru
Dalším aspektem mCar, u kterého je nepravděpodobné, že by se objevil v tradičních automobilových nastaveních, je jedna z věcí, o kterých si Quitugua-Flores myslí, že dělá demo tak cool. Sedadlo kabiny / řidiče vozidla se volně otáčí zavěšením za přední a zadní zavěšení modulů. Jak vysvětluje Quitugua-Flores, těžiště je umístěno tak, že když jezdec zatáčí, v podstatě se nakloní do zatáčky jako letadlo nebo motocykl. “[The driver is] Namísto toho, aby ho ze strany tlačil do strany, přitiskl na sedadlo. ”
Pohled zespodu mCar je zatáčkou, když je sedadlo řidiče nakloněno. Obrázek s laskavým svolením GIF společnosti Monolithic Power Systems
Toto je indikace spolupráce senzorů a řídicích systémů motoru.
Quitugua-Flores vysvětluje systém takto: „Můžeme připojit jeden z našich úhlových senzorů a detekovat tuto rotační polohu. Bereme tyto informace a zasíláme je na naši kontrolu pozastavení. Máme design pro naše šoky s naším BLDC motorem a smart Hand. palubní motor může měnit délku každého tlumiče, čímž se mění vertikální prohnutí každého kola. Ideálním scénářem je, že se odpružení změní tímto způsobem, když je rám nakloněn o jednu otáčku. pneumatiky se také ohnou stejným směrem … V podstatě je to jako čtyřkolový motocykl. “
Snímač horního úhlu je přímo spojen s nápravou zavěšující kabinu řidiče. Tento senzor informuje řidiče, jak by se odpružení mělo chovat, aby byla zajištěna plynulá jízda.
Je zřejmé, že to není něco, co je součástí typických vozidel, ale takové verze se většinou nacházejí v městských koncepčních elektrických vozidlech a dokonce i v některých čtyřkolkách.
Bitva o přesnost: magnetické senzory a optické kodéry
Program MCar zobrazuje některé senzory a řízení pohybu potřebné k tomu, aby ukázka EV fungovala efektivně, ale nemusí to být nutně aplikace s vysokou přesností. U systémů, které vyžadují vysokou přesnost, má MPS také robotické rameno se sedmi stupni volnosti v kokpitu.
Jake Beahan z Productive Robotics vysvětlil, že uvnitř ramene je 16 úhlových snímačů MPS, každý indikovaný modrou LED. Tato ukázka má ukázat, že přesné aplikace jsou pro současnou generaci senzorů MPS naprosto možné.
Robotické rameno trávilo čas v elektronice pečlivým předáváním fotbalových míčů z jednoho držáku do druhého, aby demonstrovalo přesnou kontrolu.
U aplikací s vyšší přesností však bude muset MPS vylepšit svou hru.
Quitugua-Flores říká, že současnou konkurencí jsou optické kodéry, které mohou poskytovat stejnou funkčnost jako tyto snímače magnetického úhlu.
“Vyžaduje optický kodér, disk a světelný zdroj a disk je namontován na libovolném rotujícím prvku, který má.” Běžným příkladem je hřídel motoru. Tento disk je namontován na hřídeli rotoru a příslušný světelný zdroj jej svítí. světlo proříznuté štěrbinami v disku. S různými způsoby řezání drážek v kotouči… můžete dosáhnout velmi přesné detekce polohy. “
Porovnejte to s magnetickým řešením MPS: „Vše, co potřebujeme, je jednoduchý diametrálně magnetizovaný disk, který se připevní k rotujícímu prvku, který máte, a pak máme IC – právě pro náš snímač s jedním úhlem je to jednohranný IC 3 mm na 3 mm“ Je namontován buď přímo před tímto diskem, nebo na boku tohoto magnetického disku. Proto nemáme žádný kontakt s rotujícím prvkem. „Z tohoto pohledu je rozdíl mezi„ jednoduchým IC “a„ úplnou optickou konfigurací obsahující jakýkoli požadovaný světelný zdroj “otázkou zjednodušení. interpretovat světlo, filtrovat světlo a poté vytvořit disk v závislosti na požadované úrovni citlivosti. “
Schopnost společnosti MPS vytvořit IC říká „může také mírně snížit náklady“ a při porovnávání těchto dvou technologií může být obtížné. Říká „náklady“ a určitý stupeň složitosti implementace [optical encoders] Pro některé to může být překážka. Využívání pozadí a informací MPS s integrovanými obvody … je místo, kde máme pocit, že můžeme něco změnit. “
Cesta k přesnějším magnetickým řešením
Aby přesvědčil zákazníky, aby své optické kodéry nahradili magnetickými řešeními, bude muset společnost MPS prokázat svou schopnost vyrábět produkty s vysoce přesnou schopností snímání polohy. Quitugua-Flores říká, že cesta k těmto přesnějším řešením má hodně společného se zpracováním a filtrováním dat. V podstatě vše závisí na vývoji softwaru.
“S magnetismem,” říká, “některé z problémů, které můžeme mít, spočívají v tom, že magnet není dokonale symetrický nebo že jeho upevnění k senzoru není ideální.” Proto nemáme linearity s magnetickým polem. Toto je hlavní prvek, který potřebujeme k určení polohy. Díky našemu vývoji softwaru proto můžeme překonat tyto vady při montáži a výrobě různých komponent. Takže právě teď pracuje náš tým: spolehlivé a efektivní obchodování s citlivými zisky. “
Některé koncepty zobrazené na MCar mají dalekosáhlý potenciál v automobilovém průmyslu. Jejich systémy, i když jsou ukázány jedinečným a asertivním způsobem, však mají široký význam pro dnešní vývojové aplikace.
Jaké jsou vaše dojmy z MCar? Máte představu o srovnání mezi optickými kodéry a senzory magnetického úhlu? Sdílejte své myšlenky v komentářích níže.
