Korielektroniikan ohjainlaitteen suunnittelu ja valmistus
Väinämö, Jesse (2021)
Väinämö, Jesse
2021
All rights reserved. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2021112922543
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2021112922543
Tiivistelmä
Insinöörityön aiheena oli suunnitella ja valmistaa korielektroniikan ohjainlaitteen prototyyppi Tritium-sähköurheiluautoon. Valmistuneen ohjainlaitteen käyttötarkoitus ajoneuvossa on ohjata ovi- ja ikkunamoottoreita sekä CAN-väylän välityksellä sumuvaloja. Insinöörityö kuvaa yleisesti ohjainlaitteen suunnitteluprosessia vaatimustenmäärittelystä ohjainlaitteen ohjelmointiin.
Suunnittelun alussa tutkittiin ajoneuvoympäristön asettamia haasteita elektroniikalle ja niiden hallitsemisen avuksi luotuja AEC-Q100- ja Q200-standardeja, jotka määrittelevät elektroniikan komponenttien soveltuvuuden ajoneuvokäyttöön. Ohjainlaitteen ominaisuudet ja vaatimukset määritettiin näiden haasteiden perusteella, minkä jälkeen siirryttiin komponenttivalintoihin. Ohjainlaitteeseen valittiin AEC-Q100- ja Q200-hyväksyttyjä aktiivi ja passiivikomponentteja.
Piirilevysuunnittelussa otettiin huomioon ajoneuvoympäristön vaatimukset elektroniikalle. Ohjainlaite suojattiin ylijännitteeltä ja vastanapaiselta kytkennältä PTC-sulakkeesta, TVS-diodista ja Schottky-diodista muodostuvalla kytkennällä. Mikrokontrollerin lukemien painikkeiden signaalit suodatettiin myös kestävällä Schmitt-kytkimiä hyödyntävällä suodatuselektroniikalla. Ajoneuvoelektroniikan vaatimukset näkyivät myös ikkunamoottoreiden ohjausjärjestelmässä, joiden anti-pinch-turvamekanismi toteutettiin moottorin virranmittaukseen perustuvalla ratkaisulla.
Ohjainlaitteen ohjelmiston suunnittelu aloitettiin sille asetettujen ominaisuuksien pohjalta. Ohjainlaitteen viiveetön ja robusti toiminnallisuus saavutettiin laitteistokeskeytyksiä hyödyntävällä ohjelmalla. Lopuksi työssä kuvataan mikrokontrollerin asetusten ohjelman lähdekoodin pohjan luonti STM32CubeMX-ohjelmistossa ja ohjelman kääntäminen Makefile-tiedostolla .
Insinöörityön lopputuloksena oli toimiva ja vaatimustenmukainen ohjainlaitteen prototyyppi, jolla voidaan ohjata ajoneuvon ovien ja ikkunoiden nostimia sekä valaistusta CAN-väylän välityksellä.
Suunnittelun alussa tutkittiin ajoneuvoympäristön asettamia haasteita elektroniikalle ja niiden hallitsemisen avuksi luotuja AEC-Q100- ja Q200-standardeja, jotka määrittelevät elektroniikan komponenttien soveltuvuuden ajoneuvokäyttöön. Ohjainlaitteen ominaisuudet ja vaatimukset määritettiin näiden haasteiden perusteella, minkä jälkeen siirryttiin komponenttivalintoihin. Ohjainlaitteeseen valittiin AEC-Q100- ja Q200-hyväksyttyjä aktiivi ja passiivikomponentteja.
Piirilevysuunnittelussa otettiin huomioon ajoneuvoympäristön vaatimukset elektroniikalle. Ohjainlaite suojattiin ylijännitteeltä ja vastanapaiselta kytkennältä PTC-sulakkeesta, TVS-diodista ja Schottky-diodista muodostuvalla kytkennällä. Mikrokontrollerin lukemien painikkeiden signaalit suodatettiin myös kestävällä Schmitt-kytkimiä hyödyntävällä suodatuselektroniikalla. Ajoneuvoelektroniikan vaatimukset näkyivät myös ikkunamoottoreiden ohjausjärjestelmässä, joiden anti-pinch-turvamekanismi toteutettiin moottorin virranmittaukseen perustuvalla ratkaisulla.
Ohjainlaitteen ohjelmiston suunnittelu aloitettiin sille asetettujen ominaisuuksien pohjalta. Ohjainlaitteen viiveetön ja robusti toiminnallisuus saavutettiin laitteistokeskeytyksiä hyödyntävällä ohjelmalla. Lopuksi työssä kuvataan mikrokontrollerin asetusten ohjelman lähdekoodin pohjan luonti STM32CubeMX-ohjelmistossa ja ohjelman kääntäminen Makefile-tiedostolla .
Insinöörityön lopputuloksena oli toimiva ja vaatimustenmukainen ohjainlaitteen prototyyppi, jolla voidaan ohjata ajoneuvon ovien ja ikkunoiden nostimia sekä valaistusta CAN-väylän välityksellä.