Digitaalinen ohjainjärjestelmä ajoneuvokäyttöön
Salo, Eetu (2021)
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2021061115686
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2021061115686
Tiivistelmä
Tässä opinnäytetyössä kehitettiin digitaalinen ohjelmoitava käyttöliittymällä varustettu ohjainjärjestelmä ajoneuvokäyttöön. Idea työn aiheeseen syntyi, kun tarkasteltiin vaihtoehtoja vanhemman harrasteajoneuvon sähköisten toimilaitteiden automatisointiin. Päätavoitteena oli luoda elektronisesti toimintavarma ja kohtalaisen helppokäyttöinen laite ajoneuvojen tyypillisesti haastavaan sähköjärjestelmään. Lisäksi tavoitteena oli polttomoottorin pakokaasuahtimen ahtopaineensäädön toteuttaminen PID-algoritmilla.
Järjestelmän kehitys aloitettiin laatimalla projektin tavoitelista sekä kartoitus halutuista ohjattavista toimilaitteista. Tämän jälkeen alettiin tutkia järjestelmän luomiseen vaadittavia elektronisia komponentteja. Kokonaiskuvan hahmotuttua aloitettiin mikro-ohjaimen firmwaren kehitys. Järjestelmästä luotiin prototyyppi heti käsillä olevilla komponenteilla, ja ahtopaineohjauksen koestamiseen rakennettiin pneumaattinen testipenkki. Prototyypistä opitun perusteella luotiin CAD-ohjelmistolla kytkentäkaaviot sekä järjestelmämoduulin PCB-piirilevy. Järjestelmämoduulille ja käyttöliittymälle suunniteltiin ja 3D-tulostettiin muovista soveltuvat koteloinnit. Komponenttien saavuttua moduulit koottiin, ja käyttöliittymälle rakennettiin johtosarja. Kokonaisjärjestelmä koottiin testipenkkiin, jolloin firmwarea kehitettiin voimakkaasti, ja hardwarelle suoritettiin sähköisiä ja termisiä testejä.
Kehitystyö tuotti halutunlaisen tuloksen: järjestelmä todettiin toimintavarmaksi ja helposti ajoneuvoon asennettavaksi toimivaksi tuotteeksi. Ahtopaineen säätötekniikka saatiin toimimaan, mutta sille jäi kehitysvaraa. Käyttöliittymä valikkoineen toimi erinomaisesti. Työn laajuuden vuoksi järjestelmää ei ehditty asentaa ajoneuvoon. Itse työn aikana syntyi useita kehitysehdotuksia, jotka tullaan ottamaan huomioon järjestelmän seuraavissa kehitysversioissa.
Järjestelmän kehitys aloitettiin laatimalla projektin tavoitelista sekä kartoitus halutuista ohjattavista toimilaitteista. Tämän jälkeen alettiin tutkia järjestelmän luomiseen vaadittavia elektronisia komponentteja. Kokonaiskuvan hahmotuttua aloitettiin mikro-ohjaimen firmwaren kehitys. Järjestelmästä luotiin prototyyppi heti käsillä olevilla komponenteilla, ja ahtopaineohjauksen koestamiseen rakennettiin pneumaattinen testipenkki. Prototyypistä opitun perusteella luotiin CAD-ohjelmistolla kytkentäkaaviot sekä järjestelmämoduulin PCB-piirilevy. Järjestelmämoduulille ja käyttöliittymälle suunniteltiin ja 3D-tulostettiin muovista soveltuvat koteloinnit. Komponenttien saavuttua moduulit koottiin, ja käyttöliittymälle rakennettiin johtosarja. Kokonaisjärjestelmä koottiin testipenkkiin, jolloin firmwarea kehitettiin voimakkaasti, ja hardwarelle suoritettiin sähköisiä ja termisiä testejä.
Kehitystyö tuotti halutunlaisen tuloksen: järjestelmä todettiin toimintavarmaksi ja helposti ajoneuvoon asennettavaksi toimivaksi tuotteeksi. Ahtopaineen säätötekniikka saatiin toimimaan, mutta sille jäi kehitysvaraa. Käyttöliittymä valikkoineen toimi erinomaisesti. Työn laajuuden vuoksi järjestelmää ei ehditty asentaa ajoneuvoon. Itse työn aikana syntyi useita kehitysehdotuksia, jotka tullaan ottamaan huomioon järjestelmän seuraavissa kehitysversioissa.