HR/PEE51_SPC_documents
1
0
Fork 0
Code Issues Pull Requests Actions Packages Projects Releases Wiki Activity

Compare commits

base: HR:main
Branches Tags
HR:main
HR:backup
..
compare: HR:backup
Branches Tags
HR:main
HR:backup

1 Commits
main ... backup

Author SHA1 Message Date
LailaTheElf
bcb9934778
backup 2025-08-30 12:58:22 +02:00
57 changed files with 5931 additions and 1450 deletions
Show Stats Expand all files Collapse all files

2
.gitignore vendored
View File

@ -1,5 +1,3 @@
/latex
/build
/pdf
.obsidian
.trash

69
converters/headers.lua
View File

@ -1,69 +0,0 @@
local pagebreak = {
asciidoc = '<<<\n\n',
context = '\\page',
epub = '<p style="page-break-after: always;"> </p>',
html = '<div style="page-break-after: always;"></div>',
latex = '\\newpage{}',
ms = '.bp',
ooxml = '<w:p><w:r><w:br w:type="page"/></w:r></w:p>',
odt = '<text:p text:style-name="Pagebreak"/>'
}
local title = '';
local title_inHaders = true;
local stringify_orig = (require 'pandoc.utils').stringify
local function stringify(x)
return type(x) == 'string' and x or stringify_orig(x)
end
local function newpage(format)
if format:match 'asciidoc' then
return pandoc.RawBlock('asciidoc', pagebreak.asciidoc)
elseif format == 'context' then
return pandoc.RawBlock('context', pagebreak.context)
elseif format == 'docx' then
return pandoc.RawBlock('openxml', pagebreak.ooxml)
elseif format:match 'epub' then
return pandoc.RawBlock('html', pagebreak.epub)
elseif format:match 'html.*' then
return pandoc.RawBlock('html', pagebreak.html)
elseif format:match 'latex' then
return pandoc.RawBlock('tex', pagebreak.latex)
elseif format:match 'ms' then
return pandoc.RawBlock('ms', pagebreak.ms)
elseif format:match 'odt' then
return pandoc.RawBlock('opendocument', pagebreak.odt)
else
-- fall back to insert a form feed character
return pandoc.Para{pandoc.Str '\f'}
end
end
function Meta(meta)
title = (meta.title and stringify(meta.title)) or title
if title ~= '' then
title_inHaders = false;
end
end
function Header(el)
if title_inHaders then
if el.level == 1 then
title = el.content
return {}
else
el.level = el.level - 1;
end
end
if el.level == 1 or el.level == 2 then
return { newpage(FORMAT), el }
end
end
return {
{Meta = Meta},
{Header = Header},
{Meta = function (meta) meta.title = title; return meta end}
}

78
converters/mdToLatex.sh
View File

@ -1,14 +1,10 @@
#!/usr/bin/env bash
MD_FILE="$1"
set -e
BASE_DIR="$(pwd)"
PDF_FILE="${BASE_DIR}/pdf/$(basename "$MD_FILE" | sed -e 's/\.md$/.pdf/')"
TEX_FILE="${BASE_DIR}/latex/$(basename "$MD_FILE" | sed -e 's/\.md$/.latex/')"
BUILD_DIR="${BASE_DIR}/build/$(basename "$MD_FILE" | sed -e 's/\.md$//')"
TEMP_MD_FILE="$BUILD_DIR/$(basename "$MD_FILE")"
TEMP_TEX_FILE="$BUILD_DIR/$(basename "$MD_FILE" | sed -e 's|md$|latex|')"
mkdir -p "$(dirname "$TEMP_MD_FILE")"
cp "$MD_FILE" "$TEMP_MD_FILE"
@ -18,58 +14,60 @@ function download_images() {
for line in $(grep '!\[.*\](https://.*\.png)' "$1" | sed -e 's/ /%20;/g')
do
src=$(echo "$line" | sed -e 's/^.*(//' -e 's/).*$//' -e 's/%20;/ /g')
echo "download remote image: $src"
echo "remote image found: $src"
mkdir -p "${BASE_DIR}/pdf/images"
mkdir -p "${BASE_DIR}/latex/images"
name=$(echo "$src" | sed -e 's|^.*/\([^/]*\)$|\1|')
if [[ ! -f "${BASE_DIR}/pdf/images/$name" ]]
then
curl "$src" >"${BASE_DIR}/pdf/images/$name"
else
echo " image already exists"
fi
sed -i "$1" -e "s|$src|${BASE_DIR}/pdf/images/$name|"
curl "$src" > "${BASE_DIR}/latex/images/$name"
done
echo "download done"
}
for line in $(grep '^!\[.*\](.*\.md)$' "$TEMP_MD_FILE" | sed -e 's/ /%20;/g')
do
md_src=$(echo "$line" | sed -e 's/^.*(//' -e 's/).*$//' -e 's/%20;/ /g')
echo "include found: $md_src"
src=$(echo "$line" | sed -e 's/^.*(//' -e 's/).*$//' -e 's/%20;/ /g')
echo "include found: markdown/$src"
cp "$(pwd)/markdown/$md_src" "$BUILD_DIR/$(basename "$md_src")"
download_images "$BUILD_DIR/$(basename "$md_src")"
sed -i "$BUILD_DIR/$(basename "$md_src")" \
cp "markdown/$src" "$BUILD_DIR/$src"
sed -i "$BUILD_DIR/$src" \
-e 's|\[toc\]||' \
-e 's|^\[parent\].*$||' \
-e 's|^> \[!todo\]|> \\textcolor{cyan}{TODO:}|' \
-e 's|^> \[!warn\]|> \\textcolor{orange}{WARNING:}|' \
-e "s|\`\`\`mermaid|\`\`\`{.mermaid loc=${BASE_DIR}/pdf/images/$(basename "$md_src")}|"
-e 's|^# |\\newpage\n# |' \
-e 's|^## |\\newpage\n## |' \
-e 's|\[\([^]]*\)\](#\([^)]*\))|[\1](#\L\2)|' \
-e 's|https://live.kladjes.nl/uploads|../../latex/images|'
download_images "$BUILD_DIR/$src"
sed -i "$TEMP_MD_FILE" \
-e "s|^\!\[.*\]($md_src)\$|\`\`\`\\{.include shift-heading-level-by=1\\}\n$(basename "$md_src")\n\`\`\`|"
-e "s/^\!\[.*\]($src)\$/\`\`\`\\{.include shift-heading-level-by=1\\}\n${src}\n\`\`\`/"
done
download_images "$TEMP_MD_FILE"
sed -i "$TEMP_MD_FILE" \
-e 's|^> \[!todo\]|> \\textcolor{cyan}{TODO:}|' \
-e 's|^> \[!warn\]|> \\textcolor{orange}{WARNING:}|' \
-e "s|\`\`\`mermaid|\`\`\`{.mermaid loc=${BASE_DIR}/pdf/images/$(basename "$MD_FILE")}|"
title="$(grep '^# ' "$MD_FILE" | head -n 1 | sed 's|^# ||')"
sed -i "$TEMP_MD_FILE" \
-e 's|\[toc\]|\\tableofcontents|' \
-e 's|^\[parent\].*$||' \
-e 's|^# .*$||' \
-e 's|^#||' \
-e 's|^# |\\newpage\n# |' \
-e 's|\[\([^]]*\)\](#\([^)]*\))|[\1](#\L\2)|' \
-e 's|https://live.kladjes.nl/uploads|../../latex/images|'
mkdir -p ${BASE_DIR}/pdf/images/$(basename "$MD_FILE")
cd "$BUILD_DIR"
pandoc --standalone \
--lua-filter=../../converters/include-files.lua \
--lua-filter=../../converters/headers.lua \
-t latex --pdf-engine=xelatex \
--from=markdown+abbreviations \
--template "${BASE_DIR}/converters/template.latex" \
-F "${XDG_DATA_HOME}/npm/bin/mermaid-filter" \
-o "$PDF_FILE" \
"$(basename "$TEMP_MD_FILE")"
pandoc --lua-filter=../../converters/include-files.lua --to=latex --from=markdown+abbreviations --template "${BASE_DIR}/converters/template.latex" -o "$TEX_FILE" "$(basename "$TEMP_MD_FILE")"
cd "$BASE_DIR"
# for line in $(grep '^!\[.*\](.*\.md)$' "$TEMP_MD_FILE" | sed 's/ /%20;/g')
# do
# src=$(echo "$line" | sed -e 's/^.*(//' -e 's/).*$//' -e 's/%20;/ /g')
# sed -i "$TEMP_MD_FILE" \
# -e "s/^!\[.*\]($src)\$/\\include{$src}/"
# done
sed --in-place \
-e "s|?title?|$title|" \
"$TEX_FILE"

109
converters/pagebreak.lua
View File

@ -1,109 +0,0 @@
--[[
pagebreak – convert raw LaTeX page breaks to other formats
Copyright © 2017-2021 Benct Philip Jonsson, Albert Krewinkel
Permission to use, copy, modify, and/or distribute this software for any
purpose with or without fee is hereby granted, provided that the above
copyright notice and this permission notice appear in all copies.
THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS" AND THE AUTHOR DISCLAIMS ALL WARRANTIES
WITH REGARD TO THIS SOFTWARE INCLUDING ALL IMPLIED WARRANTIES OF
MERCHANTABILITY AND FITNESS. IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR
ANY SPECIAL, DIRECT, INDIRECT, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES OR ANY DAMAGES
WHATSOEVER RESULTING FROM LOSS OF USE, DATA OR PROFITS, WHETHER IN AN
ACTION OF CONTRACT, NEGLIGENCE OR OTHER TORTIOUS ACTION, ARISING OUT OF
OR IN CONNECTION WITH THE USE OR PERFORMANCE OF THIS SOFTWARE.
]]
local stringify_orig = (require 'pandoc.utils').stringify
local function stringify(x)
return type(x) == 'string' and x or stringify_orig(x)
end
--- configs – these are populated in the Meta filter.
local pagebreak = {
asciidoc = '<<<\n\n',
context = '\\page',
epub = '<p style="page-break-after: always;"> </p>',
html = '<div style="page-break-after: always;"></div>',
latex = '\\newpage{}',
ms = '.bp',
ooxml = '<w:p><w:r><w:br w:type="page"/></w:r></w:p>',
odt = '<text:p text:style-name="Pagebreak"/>'
}
local function pagebreaks_from_config (meta)
local html_class =
(meta.newpage_html_class and stringify(meta.newpage_html_class))
or os.getenv 'PANDOC_NEWPAGE_HTML_CLASS'
if html_class and html_class ~= '' then
pagebreak.html = string.format('<div class="%s"></div>', html_class)
end
local odt_style =
(meta.newpage_odt_style and stringify(meta.newpage_odt_style))
or os.getenv 'PANDOC_NEWPAGE_ODT_STYLE'
if odt_style and odt_style ~= '' then
pagebreak.odt = string.format('<text:p text:style-name="%s"/>', odt_style)
end
end
--- Return a block element causing a page break in the given format.
local function newpage(format)
if format:match 'asciidoc' then
return pandoc.RawBlock('asciidoc', pagebreak.asciidoc)
elseif format == 'context' then
return pandoc.RawBlock('context', pagebreak.context)
elseif format == 'docx' then
return pandoc.RawBlock('openxml', pagebreak.ooxml)
elseif format:match 'epub' then
return pandoc.RawBlock('html', pagebreak.epub)
elseif format:match 'html.*' then
return pandoc.RawBlock('html', pagebreak.html)
elseif format:match 'latex' then
return pandoc.RawBlock('tex', pagebreak.latex)
elseif format:match 'ms' then
return pandoc.RawBlock('ms', pagebreak.ms)
elseif format:match 'odt' then
return pandoc.RawBlock('opendocument', pagebreak.odt)
else
-- fall back to insert a form feed character
return pandoc.Para{pandoc.Str '\f'}
end
end
local function is_newpage_command(command)
return command:match '^\\newpage%{?%}?$'
or command:match '^\\pagebreak%{?%}?$'
end
-- Filter function called on each RawBlock element.
function RawBlock (el)
-- Don't do anything if the output is TeX
if FORMAT:match 'tex$' then
return nil
end
-- check that the block is TeX or LaTeX and contains only
-- \newpage or \pagebreak.
if el.format:match 'tex' and is_newpage_command(el.text) then
-- use format-specific pagebreak marker. FORMAT is set by pandoc to
-- the targeted output format.
return newpage(FORMAT)
end
-- otherwise, leave the block unchanged
return nil
end
-- Turning paragraphs which contain nothing but a form feed
-- characters into line breaks.
function Para (el)
if #el.content == 1 and el.content[1].text == '\f' then
return newpage(FORMAT)
end
end
return {
{Meta = pagebreaks_from_config},
{RawBlock = RawBlock, Para = Para}
}

91
converters/template.latex
View File

@ -1,7 +1,7 @@
\documentclass[11pt]{article}
\usepackage[a4paper, portrait, includehead, includefoot, margin=1.5cm]{geometry}
\usepackage[$if(lang)$$lang$$else$dutch$endif$]{babel}
\usepackage[dutch]{babel}
\usepackage{pdfpages}
@ -38,11 +38,6 @@
% for images
\usepackage{graphbox}
\usepackage{sectsty}
\sectionfont{\clearpage}
\newcommand\pandocbounded{}
\setkeys{Gin}{width=.99\linewidth}
% add bookmarks with \hypertarget
\usepackage{bookmark}
@ -65,78 +60,80 @@
\let\tmpenditem\enditemize
\renewenvironment{itemize}{\tmpitem\setlength\itemsep{-.4em}}{\tmpenditem}
$if(highlighting-macros)$
$highlighting-macros$
$endif$
\begin{document}
\raggedright
\pagecolor{darkishyellow}
\begin{titlepage}
.
\vskip 10em
\begin{center}
{\Huge\fontUbuntu $title$ \par}
\vskip 3em
{\huge\fontUbuntu $sub_title$ \par}
\end{center}
\null\vfill
\begin{center}
{\Huge\fontUbuntu ?title? \par}
\vskip 3em
% \includegraphics{assets/eriks.50.png}
\vskip 3em
{\huge\fontUbuntu Superlight Personal Carrier \par}
\end{center}
\vskip 25em
{
\large
\lineskip .75em
\begin{tabular}{r l}
$if(lang)$Auther$else$Gemaakt door$endif$: $for(auther)$& $auther.name$ <$auther.email$> \\
$endfor$\\
$if(class_code)$
$if(lang)$Class code$else$Vak code$endif$: & $class_code$ \\\\
$endif$
$if(lang)$Exported on$else$Ge\"exporteerd op$endif$: & \today
gemaakt door: & Finley van Reenen (0964590@hr.nl) \\
& Chris Tan (0992143@hr.nl) \\
& Tijn Snijders (1001829@hr.nl) \\
& Max Kappert (1030682@hr.nl) \\
& Thomas Braam (0989527@hr.nl) \\\\
vak code: & ELEPEE51 \\\\
ge\"exporteerd op: & \today
\end{tabular}
}
\vfill\null
\end{titlepage}
\pagestyle{fancy}
\fancyhead{} % clear all header fields
\fancyhead[LO]{\color{gray}\fontUbuntu $title$}
\fancyhead[RO]{\color{gray}\fontUbuntu $sub_title$}
\fancyhead[LO]{\color{gray}\fontUbuntu ?title?}
\fancyhead[RO]{\color{gray}\fontUbuntu Superlight Personal Carrier}
\fancyfoot{} % clear all footer fields
\fancyfoot[LO]{\color{gray}\fontUbuntu $for(auther)$$auther.name_short$${sep}, $endfor$}
\fancyfoot[LO]{\color{gray}\fontUbuntu E.L.F. van Reenen, C. Tan, T Snijders, M. Kappert en T. Braam}
\fancyfoot[CO]{\color{gray}\fontUbuntu }
\fancyfoot[RO]{\color{gray}\fontUbuntu \thepage}
$if(toc)$
\tableofcontents
$endif$
$if(lof)$
\listoffigures
$endif$
$if(lot)$
\listoftables
$endif$
$if(linestretch)$
\setstretch{$linestretch$}
$endif$
$body$
% $if(nocite-ids)$
% \nocite{$for(nocite-ids)$$it$$sep$, $endfor$}
% $endif$
% $if(natbib)$
% $if(bibliography)$
% $if(biblio-title)$
% $if(has-chapters)$
% \renewcommand\bibname{$biblio-title$}
% $else$
% \renewcommand\refname{$biblio-title$}
% $endif$
% $endif$
% \bibliography{$for(bibliography)$$bibliography$$sep$,$endfor$}
$if(nocite-ids)$
\nocite{$for(nocite-ids)$$it$$sep$, $endfor$}
$endif$
$if(natbib)$
$if(bibliography)$
$if(biblio-title)$
$if(has-chapters)$
\renewcommand\bibname{$biblio-title$}
$else$
\renewcommand\refname{$biblio-title$}
$endif$
$endif$
\bibliography{$for(bibliography)$$bibliography$$sep$,$endfor$}
% $endif$
% $endif$
% $if(biblatex)$
% \printbibliography$if(biblio-title)$[title=$biblio-title$]$endif$
$endif$
$endif$
$if(biblatex)$
\printbibliography$if(biblio-title)$[title=$biblio-title$]$endif$
$endif$
% $endif$
\end{document}

BIN
externe_bijlagen/Urenstaat en Planning.xlsx
View File

Binary file not shown.

BIN
externe_bijlagen/planned value.pdf
View File

Binary file not shown.

BIN
externe_bijlagen/risicoanalyse.xlsx
View File

Binary file not shown.

801
latex/detailontwerp_stabilisatie.latex Normal file
View File

@ -0,0 +1,801 @@
\documentclass[11pt]{article}
\usepackage[a4paper, portrait, includehead, includefoot, margin=1.5cm]{geometry}
\usepackage[dutch]{babel}
\usepackage{pdfpages}
\usepackage{xcolor}
\usepackage{makecell}
\usepackage{tabularx}
\usepackage{adjustbox}
\usepackage{framed}
\usepackage{longtable}
\providecommand{\tightlist}{\setlength{\itemsep}{0pt}\setlength{\parskip}{0pt}}
\usepackage{booktabs}
\usepackage{fontspec}
\usepackage{xunicode}
\usepackage{xltxtra}
\newfontfamily\fontRoboto[]{Roboto}
\newfontfamily\fontUbuntu[]{Ubuntu}
\setmainfont{Roboto}
% \usepackage[style=ieee]{biblatex}
% \usepackage{csquotes}
% \addbibresource{bibliography.bib}
% header and footer
\usepackage{fancyhdr}
\renewcommand{\headrule}{}
\usepackage[nodayofweek]{datetime}
\definecolor{darkishyellow}{rgb}{177, 179, 173}
% for images
\usepackage{graphbox}
% add bookmarks with \hypertarget
\usepackage{bookmark}
\usepackage{hyperref}
% heading numberging
\setcounter{secnumdepth}{3}
\renewcommand\thesection{{\fontUbuntu\arabic{section}}}
\renewcommand\thesubsection{{\fontUbuntu\arabic{section}.\arabic{subsection}}}
\renewcommand\thesubsubsection{{\fontUbuntu\arabic{section}.\arabic{subsection}.\arabic{subsubsection}}}
\usepackage{sectsty}
\allsectionsfont{\fontUbuntu}
\setlength{\headheight}{14pt}
% no indent at paragraphs
\usepackage{parskip}
\usepackage{setspace}
\setstretch{1.1}
\let\tmpitem\itemize
\let\tmpenditem\enditemize
\renewenvironment{itemize}{\tmpitem\setlength\itemsep{-.4em}}{\tmpenditem}
\begin{document}
\raggedright
\pagecolor{darkishyellow}
\begin{titlepage}
\null\vfill
\begin{center}
{\Huge\fontUbuntu Detailontwerp Stabilisatie \par}
\vskip 3em
% \includegraphics{assets/eriks.50.png}
\vskip 3em
{\huge\fontUbuntu Superlight Personal Carrier \par}
\end{center}
\vskip 25em
{
\large
\lineskip .75em
\begin{tabular}{r l}
gemaakt door: & Finley van Reenen (0964590@hr.nl) \\
& Chris Tan (0992143@hr.nl) \\
& Tijn Snijders (1001829@hr.nl) \\
& Max Kappert (1030682@hr.nl) \\
& Thomas Braam (0989527@hr.nl) \\\\
vak code: & ELEPEE51 \\\\
ge\"exporteerd op: & \today
\end{tabular}
}
\vfill\null
\end{titlepage}
\pagestyle{fancy}
\fancyhead{} % clear all header fields
\fancyhead[LO]{\color{gray}\fontUbuntu Detailontwerp Stabilisatie}
\fancyhead[RO]{\color{gray}\fontUbuntu Superlight Personal Carrier}
\fancyfoot{} % clear all footer fields
\fancyfoot[LO]{\color{gray}\fontUbuntu E.L.F. van Reenen, C. Tan, T Snijders, M. Kappert en T. Braam}
\fancyfoot[CO]{\color{gray}\fontUbuntu }
\fancyfoot[RO]{\color{gray}\fontUbuntu \thepage}
\tableofcontents
\newpage
\section{Inleiding}\label{inleiding}
De SPC\footnote{Superlight Personal Carrier} is een twee wielig concept
eenpersoons voertuig. Zonder actieve stabilisatie gaat deze omvallen,
hiervoor is een reactie wiel ontworpen. Het aansturen van de motor voor
dit wiel is lastig, de volledige kracht moet gehaald worden vanaf
stilstand. Dit is alleen mogelijk met FOC\footnote{Field oriented
Controll}. Er zijn niet veel motor driver op de markt voor het
vermogen (4,5 KW, 45 Nm), hierom is er een op maat gemaakte motor driver
ontworpen.
\newpage
\section{Analyse}\label{analyse}
Tijn Stijders (student Automotive engineer) heeft de benodigde kracht
van \(45 Nm\) op een maximumsnelheid van \(1000 rpm\), dit is \(4.5 kW\)
berekent voor dit voertuig. Deze berekening is gebaseerd op
inschattingen van het gewicht van het voertuig, maar is nauwkeurig
genoeg om te gebruiken.
\subsection{Motor Keuze}\label{motor-keuze}
Het is voor ons niet toegestaan om boven de \(50 V\) te testen op de RDM
wegens veiligheid. Er zijn erg weinig motoren beschikbaar die onder deze
spanning aan de eisen voldoet. Hierom wordt er niet op volledig vermogen
getest in dit project, om meer keuze vrijheid te krijgen voor een
geschikte motor.
De volgende motor is gekozen:
\href{https://nl.aliexpress.com/item/1005006301690150.html?spm=a2g0o.productlist.main.2.6673ifiZifiZQm&algo_pvid=d6292651-bb7c-46b1-a220-6690a13ff967&algo_exp_id=d6292651-bb7c-46b1-a220-6690a13ff967-1&pdp_ext_f=\%7B\%22order\%22\%3A\%2214\%22\%2C\%22eval\%22\%3A\%221\%22\%7D&pdp_npi=4\%40dis\%21EUR\%21168.69\%21168.69\%21\%21\%211350.60\%211350.60\%21\%402103847817496360886601361e6a7e\%2112000036679171853\%21sea\%21NL\%210\%21ABX&curPageLogUid=wQDO26xezkrq&utparam-url=scene\%3Asearch\%7Cquery_from\%3A}{referentie
BLDC-motor}
De gegeven specificatie zijn:
\begin{longtable}[]{@{}ll@{}}
\toprule\noalign{}
\endhead
\bottomrule\noalign{}
\endlastfoot
maximale spanning & 60V \\
nominaal vermogen & 3000 W \\
maximaal vermogen & 6000w \\
piek vermogen & 7000w-8000W \\
onbelaste snelheid & 3500 rpm \\
maximaal rendement & 90\% \\
maximaal koppel & 10 Nm \\
piekkoppel & 30 Nm \\
nettogewicht & 4,5 kg \\
max. stroombegrenzing & 150A \\
\end{longtable}
\begin{figure}
\centering
\includegraphics{../../latex/images/f2dbe830-87ac-4a88-95da-f53177a114a1.png}
\caption{grafiek test data van de motor}
\end{figure}
\begin{longtable}[]{@{}
>{\raggedright\arraybackslash}p{(\columnwidth - 16\tabcolsep) * \real{0.1754}}
>{\raggedright\arraybackslash}p{(\columnwidth - 16\tabcolsep) * \real{0.1228}}
>{\raggedright\arraybackslash}p{(\columnwidth - 16\tabcolsep) * \real{0.1228}}
>{\raggedright\arraybackslash}p{(\columnwidth - 16\tabcolsep) * \real{0.1228}}
>{\raggedright\arraybackslash}p{(\columnwidth - 16\tabcolsep) * \real{0.1053}}
>{\raggedright\arraybackslash}p{(\columnwidth - 16\tabcolsep) * \real{0.0877}}
>{\raggedright\arraybackslash}p{(\columnwidth - 16\tabcolsep) * \real{0.1228}}
>{\raggedright\arraybackslash}p{(\columnwidth - 16\tabcolsep) * \real{0.0877}}
>{\raggedright\arraybackslash}p{(\columnwidth - 16\tabcolsep) * \real{0.0526}}@{}}
\toprule\noalign{}
\begin{minipage}[b]{\linewidth}\raggedright
\end{minipage} & \begin{minipage}[b]{\linewidth}\raggedright
\(U\) (V)
\end{minipage} & \begin{minipage}[b]{\linewidth}\raggedright
\(I\) (A)
\end{minipage} & \begin{minipage}[b]{\linewidth}\raggedright
\(P_{in}\) (W)
\end{minipage} & \begin{minipage}[b]{\linewidth}\raggedright
rpm
\end{minipage} & \begin{minipage}[b]{\linewidth}\raggedright
koppel (N.m)
\end{minipage} & \begin{minipage}[b]{\linewidth}\raggedright
\(P_{out}\) (W)
\end{minipage} & \begin{minipage}[b]{\linewidth}\raggedright
efficiëntie (\%)
\end{minipage} & \begin{minipage}[b]{\linewidth}\raggedright
tijd (s)
\end{minipage} \\
\midrule\noalign{}
\endhead
\bottomrule\noalign{}
\endlastfoot
onbelast & 47.49 & 3.666 & 174.1 & 3264 & 0.03 & 11.1 & 6.4 & 1 \\
test eindpunt\footnote{of wat er ook bedoeld wordt met ``测试结束点''} &
42.99 & 60.35 & 2594 & 2294 & 8.77 & 2108 & 81.3 & 71 \\
beoordeelde punten\footnote{of wat er ook bedoeld wordt met ``額定点''}
& 44.03 & 47.71 & 2101 & 2471 & 6.82 & 1800 & 84.1 & 62 \\
max. koppel & 42.99 & 60.35 & 2594 & 2294 & 8.77 & 2108 & 81.3 & 71 \\
max. \(P_{out}\) & 42.99 & 60.35 & 2594 & 2294 & 8.77 & 2108 & 81.3 &
71 \\
max. efficiëntie & 44.72 & 38.53 & 1723 & 2605 & 5.41 & 1476 & 85.7 &
55 \\
\end{longtable}
\begin{longtable}[]{@{}
>{\raggedright\arraybackslash}p{(\columnwidth - 16\tabcolsep) * \real{0.0741}}
>{\raggedright\arraybackslash}p{(\columnwidth - 16\tabcolsep) * \real{0.1296}}
>{\raggedright\arraybackslash}p{(\columnwidth - 16\tabcolsep) * \real{0.1296}}
>{\raggedright\arraybackslash}p{(\columnwidth - 16\tabcolsep) * \real{0.1296}}
>{\raggedright\arraybackslash}p{(\columnwidth - 16\tabcolsep) * \real{0.1111}}
>{\raggedright\arraybackslash}p{(\columnwidth - 16\tabcolsep) * \real{0.1111}}
>{\raggedright\arraybackslash}p{(\columnwidth - 16\tabcolsep) * \real{0.1296}}
>{\raggedright\arraybackslash}p{(\columnwidth - 16\tabcolsep) * \real{0.1111}}
>{\raggedright\arraybackslash}p{(\columnwidth - 16\tabcolsep) * \real{0.0741}}@{}}
\toprule\noalign{}
\begin{minipage}[b]{\linewidth}\raggedright
编号(No.~)
\end{minipage} & \begin{minipage}[b]{\linewidth}\raggedright
电压 (V)
\end{minipage} & \begin{minipage}[b]{\linewidth}\raggedright
电流 (A)
\end{minipage} & \begin{minipage}[b]{\linewidth}\raggedright
输入功率 (W)
\end{minipage} & \begin{minipage}[b]{\linewidth}\raggedright
转速 (rpm)
\end{minipage} & \begin{minipage}[b]{\linewidth}\raggedright
转矩 (Nm)
\end{minipage} & \begin{minipage}[b]{\linewidth}\raggedright
输出功率 (W)
\end{minipage} & \begin{minipage}[b]{\linewidth}\raggedright
效率 (\%)
\end{minipage} & \begin{minipage}[b]{\linewidth}\raggedright
时间 (s)
\end{minipage} \\
\midrule\noalign{}
\endhead
\bottomrule\noalign{}
\endlastfoot
1 & 47.49 & 3.666 & 174.1 & 3264 & 0.03 & 11.1 & 6.4 & 1 \\
2 & 47.5 & 3.635 & 172.6 & 3262 & 0.03 & 11.14 & 6.5 & 4 \\
3 & 47.5 & 3.684 & 175 & 3259 & 0.03 & 11.44 & 6.5 & 7 \\
4 & 47.48 & 3.846 & 182.6 & 3256 & 0.05 & 18.52 & 10.1 & 10 \\
5 & 47.44 & 4.244 & 201.3 & 3246 & 0.12 & 42.5 & 21.1 & 13 \\
6 & 47.39 & 5.001 & 237 & 3233 & 0.23 & 79.21 & 33.4 & 16 \\
7 & 47.31 & 5.93 & 280.5 & 3214 & 0.37 & 126.7 & 45.2 & 19 \\
8 & 47.21 & 7.09 & 334.7 & 3186 & 0.55 & 184.5 & 55.1 & 22 \\
9 & 47.1 & 8.719 & 410.7 & 3154 & 0.77 & 254.5 & 62.0 & 25 \\
10 & 46.95 & 10.76 & 505.3 & 3114 & 1.04 & 341.9 & 67.7 & 28 \\
11 & 46.78 & 13.04 & 610.3 & 3076 & 1.35 & 437.9 & 71.8 & 31 \\
12 & 46.6 & 15.34 & 715 & 3040 & 1.71 & 547.4 & 76.6 & 34 \\
13 & 46.38 & 17.9 & 830.3 & 2980 & 2.12 & 662.2 & 79.8 & 37 \\
14 & 46.14 & 20.68 & 954.7 & 2917 & 2.57 & 786.9 & 82.4 & 40 \\
15 & 45.88 & 23.75 & 1090 & 2859 & 3.08 & 922.6 & 84.6 & 43 \\
16 & 45.61 & 27.55 & 1256 & 2801 & 3.6 & 1057 & 84.2 & 46 \\
17 & 45.32 & 31.6 & 1432 & 2750 & 4.16 & 1198 & 83.7 & 49 \\
18 & 45.04 & 34.65 & 1561 & 2676 & 4.75 & 1331 & 85.3 & 52 \\
19 & 44.72 & 38.53 & 1723 & 2605 & 5.41 & 1476 & 85.7 & 55 \\
20 & 44.38 & 43.17 & 1916 & 2539 & 6.08 & 1617 & 84.4 & 58 \\
21 & 44.03 & 47.71 & 2101 & 2471 & 6.82 & 1800 & 84.1 & 62 \\
22 & 43.67 & 52.13 & 2277 & 2415 & 7.48 & 1892 & 83.1 & 65 \\
23 & 43.33 & 56.41 & 2444 & 2357 & 8.13 & 2006 & 82.1 & 68 \\
24 & 42.99 & 60.35 & 2594 & 2294 & 8.77 & 2108 & 81.3 & 71 \\
\end{longtable}
Er missen wat gegevens om verder te kunnen. De hoeveelheid stroom bij
krachten groter dan \(8.77 Nm\) en hoelang de piek kracht volgehouden
kan worden.
\subsection{koppel constante}\label{koppel-constante}
Om de stroom bij grotere krachten te berekenen is de koppel constante
nodig. Dit is de hoeveelheid koppel die per Ampère levert. In dit geval
kan deze berekend worden met de volgende formule.
\[
K_T = \frac{\tau}{I-I_{noload}}
\]
\(K_T\): koppel constante in Nm/A\\
\(\tau\): koppel in Nm\\
\(I\): de stroom nodig om de koppel te halen\\
\(I_{noload}\): de stroom die verbruikt wordt als de motor vrij draait
\(\tau\) en \(I\) is gegeven in de test data. De beste inschatting voor
\(I_{noload}\) is het gemiddelde van test 1, 2 en 3. Deze hebben
allemaal \(0.03Nm\) koppel, er is geen informatie hoe deze koppel
gemeten is. Om te controleren of dit correct is is een plot gemaakt voor
elke regel van de test data.
\begin{figure}
\centering
\includegraphics{../../latex/images/4aa438b9-f968-4ed9-97f3-dfb934130f6d.png}
\caption{Plot van koppel constanten met 3.662 A voor I\_noload}
\end{figure}
x as: test nummer\\
y as: koppel constante\\
blauwe punten: berekende koppel constante vanuit de test data\\
oranje lijn: regressie van de berekende koppel constante
In deze grafiek is een duidelijke curve te zien aan het begin te zien.
Dit duidt er op dat \(I_{noload}\) te hoog is. Dit kan verklaard worden
als de meting is uitgevoerd wanneer de tegenmotor nog aangesloten was
maar uitgeschakeld. De \(0.03 Nm\) komt, als deze theorie correct is,
waarschijnlijk van de lagers van de tegenmotor. Waarschijnlijk mist ook
de weerstand van de lagers in de motor zelf.
Met \(3.52 A\) voor \(I_{noload}\) ziet de grafiek er als volgt uit.
\begin{figure}
\centering
\includegraphics{../../latex/images/fcc86ab9-d051-411d-8379-9d4223c5f4a4.png}
\caption{Plot van koppel constanten met 3.52 A voor I\_noload}
\end{figure}
Dit is waarschijnlijk dichter bij de werkelijke \(I_{noload}\). Het is
hier ook te zien dat de koppel constante ongeveer \(0.15 Nm/A\) is.
\subsection{Snelheidsconstante en Weerstand
Stator}\label{snelheidsconstante-en-weerstand-stator}
De snelheidsconstante is het aantal rpm dat de motor draait zonder
belasting per volt. Deze kan berekend worden met de volgende formule.
\[
K_v = \frac{\omega}{U-U_{th}}
\]
\(K_v\): de snelheidsconstante in rpm/v\\
\(\omega\): de snelheid dat de motor draait in rpm\\
\(U\): de spanning\\
\(U_{th}\): de spanning waarop de motor start met draaien
Onbelast draait met \(47.49V\) (\(U\)) draait de motor 3264 rpm
(\(\omega\)). \(U_{th}\) is niet gegeven, met de gegeven die er wel zijn
is de beste methode met de volgende formules.
\[
U=\frac{\omega}{K_v} + \frac{\tau}{K_T} R + U_{th}
\]
\[
I=\frac{\omega}{K_vR} + \frac{\tau}{K_T} + I_{noload}
\]
\(U\): de motor spanning\\
\(\omega\): de snelheid dat de motor draait in rpm\\
\(K_v\): de snelheidsconstante in rpm/v\\
\(\tau\): koppel in Nm\\
\(K_T\): koppel constante in Nm/A\\
\(R\): de weerstand van de stator\\
\(U_{th}\): de spanning waarop de motor start met draaien\\
\(I\): de stroom nodig om de koppel te halen\\
\(I_{noload}\): de stroom die verbruikt wordt als de motor vrij draait
Als \(\omega = 0\) gelt \(U = \frac{\tau}{K_T} R + U_{th}\) en
\(I = \frac{\tau}{K_T} + I_{noload} \Rightarrow IR = U = \frac{\tau}{K_T} R + I_{noload} R\)
dus \(U_{th} = R I_{noload}\)
Hiermee kan de volgende formule opgesteld worden
\[
U = \frac{\omega}{K_v} + \frac{\tau}{K_T} R + R I_{noload}
\]
\[
\Rightarrow RU=R\frac{\omega}{K_v} + R^2(\frac{\tau}{K_T} + I_{noload})
\]
\[
\Rightarrow \sqrt{\frac{U}{\frac{\omega}{K_v} (\frac{\tau}{K_T} + I_{noload})}} = R
\]
Met de methode gebruikt voor het berekenen van \(I_{noload}\) komen we
op de waardes \(K_v = 69rpm/V\), \(R = 170m\Omega\) en
\(U_{th} = 598mV\). Hieronder is de grafiek van alle spannignserrors met
deze waardes
\begin{figure}
\centering
\includegraphics{../../latex/images/99a21b34-2ff8-475c-8fef-296368d93bae.png}
\caption{Grafiek van spanningserror met berekende waarde}
\end{figure}
x as: test nummer\\
y as: spannigs error tussen test data en
\(U=\frac{\omega}{K_v} + \frac{\tau}{K_T} R + U_{th}\)
\subsection{Koppel Tijdens het
Draaien}\label{koppel-tijdens-het-draaien}
Om de koppel van \(45 Nm\) te kunnen halen op \(1000 rpm\) is een
gearbox nodig. We hebben alles al berekend om de direct de benodigde
spanning en stroom te krijgen van koppel en snelheid met de volgende
formule.
\[
U = \frac{\omega}{K_v} + \frac{\tau}{K_T} R + U_{th} = \frac{\omega}{69} + \frac{\tau}{0.15} \cdot 0.17 + 0.598
\]
\[
I = \frac{\tau}{K_T} + I_{noload} = \frac{\tau}{0.15} + 3.52
\]
\begin{longtable}[]{@{}
>{\raggedright\arraybackslash}p{(\columnwidth - 12\tabcolsep) * \real{0.1228}}
>{\raggedleft\arraybackslash}p{(\columnwidth - 12\tabcolsep) * \real{0.1579}}
>{\raggedleft\arraybackslash}p{(\columnwidth - 12\tabcolsep) * \real{0.1404}}
>{\raggedleft\arraybackslash}p{(\columnwidth - 12\tabcolsep) * \real{0.1579}}
>{\raggedleft\arraybackslash}p{(\columnwidth - 12\tabcolsep) * \real{0.1404}}
>{\raggedleft\arraybackslash}p{(\columnwidth - 12\tabcolsep) * \real{0.1579}}
>{\raggedleft\arraybackslash}p{(\columnwidth - 12\tabcolsep) * \real{0.1228}}@{}}
\toprule\noalign{}
\begin{minipage}[b]{\linewidth}\raggedright
gearbox
\end{minipage} & \begin{minipage}[b]{\linewidth}\raggedleft
snelheid
\end{minipage} & \begin{minipage}[b]{\linewidth}\raggedleft
koppel
\end{minipage} & \begin{minipage}[b]{\linewidth}\raggedleft
spanning
\end{minipage} & \begin{minipage}[b]{\linewidth}\raggedleft
stroom
\end{minipage} & \begin{minipage}[b]{\linewidth}\raggedleft
vermogen
\end{minipage} & \begin{minipage}[b]{\linewidth}\raggedleft
efficiëntie\footnote{op basis van 4.5 kW mechanisch vermogen dat
berekend is door automotive studenten}
\end{minipage} \\
\midrule\noalign{}
\endhead
\bottomrule\noalign{}
\endlastfoot
1:1 & 1000 rpm & 45.0 Nm & 66.1 V & 303.5 A & 20060 W & 22.4 \% \\
1:2 & 2000 rpm & 22.5 Nm & 55.1 V & 153.5 A & 8456 W & 53.2 \% \\
1:3 & 3000 rpm & 15.0 Nm & 61.1 V & 103.5 A & 6323 W & 71.2 \% \\
1:4 & 4000 rpm & 11.3 Nm & 71.3 V & 78.5 A & 5600 W & 80.4 \% \\
1:5 & 5000 rpm & 9.0 Nm & 83.3 V & 63.5 A & 5289 W & 85.1 \% \\
\end{longtable}
Met een 1:4 gearbox kan een maximale snelheid van 875 rpm halen (de
motor kan maximaal 3500 rpm draaien). Dit is iets onder de eisen, maar
een betere motor hebben wij niet gevonden voor een redelijke prijs.
voor \(3500rpm\) met \(11.3 Nm\) is een spanning nodig van \(64V\).
\begin{quote}
Er is zat een grote fout in eerdere berekeningen. Terug regekent was dat
voor 25 Nm i.p.v. 45 Nm. Dan is er maar ongeveer 45 A met de 1:4 gearbox
nodig. De motor driver is dus ontworpen voor 50 A (inclusief een marge)
i.p.v. de 80 A die het eigenlijk had moeten zijn. Volgende keer de
berekeningen beter controleren. Verder in dit document zal de \(50 A\)
gebruik worden
\end{quote}
\subsection{Specificaties}\label{specificaties}
\begin{itemize}
\tightlist
\item
De drijver moet minimaal \(72 V\) aan kunnen, met voorkeur van
\(120 V\) \footnote{Er wordt tot \(50 V\) getest, deze waardes word
het voor ontworpen, maar niet tot de limiet getest.}
\item
de drijver moet minimaal \(50 A\) continu kunnen leveren (wat
eigenlijk \(80 A\) had moeten zijn) \footnote{Er wordt tot \(50 V\)
getest, deze waardes word het voor ontworpen, maar niet tot de
limiet getest.}
\item
maakt gebruik van Field Orented Controll, om het volledige vermogen te
kunnen halen vanaf stilstand.
\item
De hoek van het voertuig moet gemeten worden.
\item
Er is een regel loop tussen de hoek sensor en de kracht van de motor.
\item
Er is een SPI-client connector waarmee verschillende instellingen
ingesteld mee kan worden, waaronder het maximaal vermogen.
\end{itemize}
\newpage
\section{Ontwerp}\label{ontwerp}
\subsection{Componenten}\label{componenten}
\subsubsection{FET's}\label{fets}
MOSFET's was de eerste waar naar gezocht is. Van bijna alle FET's is de
maximale stroom in de datasheet is niet realistisch haalbaar, dit
vereist veel koeling dat erg lastig is te realiseren. Dit maakt het
vinden van een geschikte MOSFET lastig, de meeste kunnen het niet aan
alleen. Het is mogelijk om meerde parallel te zetten, maar dit vereist
goede thermisch beheer.
Een andere optie is GaNFET's, hier hebben we een fabrikant (Efficiënt
Power Converters; EPC) gevonden die veel redelijkere maximale stroom
geven. De EPC3207\footnote{\url{https://epc-co.com/epc/products/gan-fets-and-ics/epc2307}}
lijkt met meest geschikt voor dit project. Deze kan \(62A\) aan volgens
de datasheet, en verliest ongeveer \(15W\) bij \(50A\). Dit vermogen is
goed te koelen met een koelblok.
\subsubsection{Gate Driver}\label{gate-driver}
EPC geeft een lijst aan aangeraden gate drivers IC's\footnote{\url{https://epc-co.com/epc/design-support/gan-first-time-right/drivers-and-controllers}}.
Er is gekozen voor de NCP51820 van On-Semi uit deze lijst. Deze kan hoge
spanningen aan, de schakeling er om heen is makkelijk te maken door een
aparte source en sync pinnen, en is goed verkrijgbaar voor een goede
prijs.
\paragraph{Verliezen in de FET}\label{verliezen-in-de-fet}
De EPC2307 kan tot \(62A\) continu schakelen volgens EPC.
\[
P_{loss} = I^2R_{DS(on)} + P_{loss,sw}
\]
\(P_{loss,sw}\): schakel verliezen
\(R_{DS(on)} = 10m\Omega\) dus bij \(50A\):
\[
P_{loss} = 50^2 \cdot 0.01 + P_{loss,sw} = 25W + P_{loss,sw}
\]
\(P_{loss,sw}\) is voor GaNFET's erg laag, in de simulatie - die
gebaseerd is op de voorbeeld simulatie van EPC - schakelt die binnen
\(4ns\). Als we vanuit gaan van linieer schakelgedrag met liniare
oplopende stroom (wat tot veel hogeve verliezen lijd dan de
werkelijkheid)
\[
P_{loss,sw} = \frac{UIt}{2} \cdot 2f_s
\]
\(U\): voedings spanning \(I\): stroom \(t\): schakeltijd \(f_s\): de
schakel frequentie
Als je dit invult:
\(U = 120V\), \(I = 50A\), \(t = 4 ns\), \(f_s = 50 kHz\) dan is
\(P_{loss,sw} = 1.2 W\).
Dit geeft een totaal van \(P_{loss} = 16.2W\). Dit is berekent met een
ruime schakelverlies met bijna \(100\%\) PWM. De werkelijkheid zal het
minder zijn.
\subsubsection{Stroom Meting}\label{stroom-meting}
Heel eerlijk, deze was ik een beetje vergeten, dus heb snel de ACS724
toegevoegd. Nu hopen dat die de piek stromen aan kan.
\subsubsection{Hoek Sensor}\label{hoek-sensor}
Het meten van de hoek hebben we drie manieren voor gevonden:
\begin{itemize}
\tightlist
\item
afstand sensoren naar de grond
\end{itemize}
Als de grond wat scheef is zal het reactiewiel het voertuig scheef (ten
opzichte van zwaartekracht), waardoor het wiel steeds sneller gaat
draaien tot die de maximale snelheid bereikt, dan valt het voertuig om.
Niet heel handig dus.
\begin{itemize}
\tightlist
\item
MEMS-Gyroscoop
\end{itemize}
Meet direct de hoek en is snel. Nadeel is als deze afwijkt veranderd de
nul positie en gaat die balanceren op het verkeerde punt.
\begin{itemize}
\tightlist
\item
MEMS-Versnellingsmeter
\end{itemize}
Meet de zwaartekracht direct, dus verliest de nul positie niet, maar
wordt verstoord bij een stoot.
De beste optie is een combinatie van een MEMS-gyroscoop en een
MEMS-versnellingsmeter. De versnellingsmeter zorgt er voor dat de nul
positie niet verloren gaat. En de gyroscoop voor nauwkeurige meting van
de hoek. Deze combinatie wordt ook een IMU (Inertial measurement unit)
genoemd.
Uiteindelijk is de M5Stack IMU Pro Mini gekozen, dit is een module in
behuizing met een connector. Dit is erg handig, omdat deze goed
schokvrij bevestigt moet worden. Er zit ook nog een kompas en luchtdruk
sensor op, maar er zijn geen plannen om deze te gebruiken.
In deze module zit de BMI270\footnote{\url{https://www.bosch-sensortec.com/products/motion-sensors/imus/bmi270/}}
van Bosch. De I\textsuperscript{2}C bus van deze IC is direct verbonden
met de connector naar buiten toe.
\subsubsection{Microcontroller}\label{microcontroller}
Er zijn niet veel vereisten voor de microcontroller, bijna alle
microcontrollers hebben SPI, I2C interfaces en een ADC voor de stroom
meting. Het belangrijkste is dat die genoeg rekenkracht heeft voor de
FOC berekeningen.
Uiteindelijk is gekozen voor een RP2040 van Raspberry Pi, deze heeft
twee ARM Cortex M0+ cores die tot 150 MHz aan kunnen. Het grote voordeel
van deze microcontroller is dat ik al een ontwerp klaar heb liggen met
alle benodigde componenten.
\subsubsection{Encoder}\label{encoder}
Voor FOC moet de positie van polen (magneten) in de rotor ten opzichte
van de slots (elektro magneten) in de rotor. Hoe nauwkeuriger dit is hoe
effectiever de FOC is om met maximale vermogen uit de motor te kunnen
halen.
Veel motoren worden geleverd met drie hall-effect sensoren die deze
relatieve positie direct meten, allen zijn deze niet heel nauwkeurig op
lage snelheden.
Een Relatieve rotary encoder, zoals een optische die sloten telt in een
schrijf die gemonteerd is aan de rotor, kan veel nauwkeuriger. Het
nadeel is dat deze gekalibreerd moet worden elke keer als de stroom er
afgaat.
Een absolute rotary encoder hoeft maar 1 keer gekalibreerd te worden. De
meeste. Er zijn twee soorten absolute encoders die veel gebruikt worden,
een die om een as gemonteerd worden (zoals de AMT212B-V\footnote{\url{https://www.sameskydevices.com/product/motion-and-control/rotary-encoders/absolute/modular/amt212b-v}})
of een die de oriëntatie van een magneet meet (zoals de
AS5600\footnote{\url{https://ams-osram.com/products/sensor-solutions/position-sensors/ams-as5600-position-sensor}}).
Er is gekozen voor een breakout board te kopen van de AS5600, deze is
het makkelijkst de monteren en goed verkrijgbaar van de absolute
encoders.
\subsection{Schema}\label{schema}
Het schema is gemaakt in KiCad
\subsubsection{Half-bridge}\label{half-bridge}
Voor een BLDC-motor driver zijn drie half-bridges nodig. Bij een ontwerp
van een half bridge zijn twee belangrijke dingen, naast component keuze.
De gate driver en de power filtering.
\paragraph{Power Filtering}\label{power-filtering}
In dit ontwerp worden GaNFET's gebruikt, deze schadelijk binnen enkele
nanosecondes. Eleke hoeveelheid aan inductie vanaf de voeding vertraagt
deze snelheid, en is een antenne voor de honderden MHz dat door deze
schakelsnelheid gegenereerd wordt. Er moeten dus condensatoren zo dicht
mogelijk bij de FET's om de inductie zo minimaal mogelijk te maken. Deze
moeten ook keramische zijn door de lage ESR. Een nadeel is dat deze voor
veel motor drijvers eigenlijk te groot zijn waardoor de afstand tussen
de condensator en FET's te groot wordt als de filtering in 1 stage gaat.
Om te berekenen hoeveel stages nodig zijn, moet eerste de layout gemaakt
worden (hier meer over in het hooftstuk PCB). Bij de layout is het geluk
om \(7.2 \mu F\) (5 x \(1\mu F\) en 1 x \(2.2\mu F\)) in de eerste stage
te plaatsen.
\begin{quote}
TODO: ref to hooftstuk pcb needed!
\end{quote}
Na veel experimenteren in een simulatie in LTspice lijkt \(7.2\mu F\)
wel weinig, het zal een stuk beter zijn als er \(20\mu F\) zal passen.
De tweede stage is wat klein gehouden, om in inschakelstroom beperkt te
houden. Dit betekent wel dat er erg dikke kabels nodig zijn om het
volledige vermogen aan te kunnen.
Helaas is de simulatie gecrasht en het bestand corrupt geraakt. Het is
hierna niet meer gelukt om de simulatie stabiel opnieuw op te bouwen
(vermogens van honderden KW bij een kleine aanpassing). Onder staat is
de schakeling van de opnieuw opgebouwde schakeling die dus niet werkt.
\begin{figure}
\centering
\includegraphics{../../latex/images/7f783ce7-ee05-4193-844f-240cbec98bce.png}
\caption{Schakeling simulatie power filter}
\end{figure}
C2 zijn de keramische condensatoren vlak bij de FET's (eerste stage), C3
en C1 zijn solid polymer aluminum capacitors voor de tweede stage. L4 is
een ingeschatte inductie van de verbinding tussen de condensatoren en L5
is de inductie van de kabels vanaf de accu.
De condensator waardes zijn een stuk groter dan op het evaluatiebord.
Hier zitten 7 condensatoren van \(22nF\) op (\(125nF\) totaal). Ik
vermoed dat mijn simulaties wat pessimistischer zijn dat de
werkelijkheid.
\paragraph{Gate Driver}\label{gate-driver-1}
Het simulatiemodel van de gate driver IC is alleen beschikbaar voor
Simplus. Het is mij niet gelukt om de gratis versie van deze software
werkend te krijgen of het model te converteren naar een ander format.
Dus het berekenen of simuleren voor gate driver gaat niet lukken. Dus ik
heb een referentieontwerp van EPC overgenomen met een \(0\Omega\)
weerstand bij de sync (hier is wel een \(0\Omega\) jumper gebruikt zodat
die later vervangen kan worden met een weerstand) en \(0.39\Omega\) voor
de source.
\subsubsection{Microcontroller}\label{microcontroller-1}
De microcontroller schakeling is een kopie van een hobby project, deze
schakeling is al getest. Er is niks veranderd aan dit ontwerp voor dit
project, behalve dat er andere io pinnen gebruikt worden.
\subsection{PCB}\label{pcb}
\subsubsection{Stroom Distributie}\label{stroom-distributie}
Vijftig ampère is erg veel voor een PCB.
\begin{quote}
KiCad Calculator Tools:\\
``The calculations are valid for currents up to \(35 A\) (external) or
\(17.5 A\) (internal), temperature rises up to \(100^\circ C\), and
widths of up to 400 mils (10mm)''
\end{quote}
Deze tool heeft voor \(35A\), \(150mm\) spoor lengte en
\(10^\circ C\Delta\) met \(70\mu m\) koper een spoor breedte van
\(20.2mm\). De spoorbreedte is al buiten het berijk van deze tool. Als
we toch de stroom verandert naar \(50A\) wordt dit \(33.1mm\).
Met dezelfde instellingen voor \(50A\) in de calculator van DigiKey
keeft die dezelfde resultatie. En die van AdvancedPCB, PCBWay en OMNI
calculator. Of ze gebruiken allemaal dezelfde beperkte formule of het
klopt redelijk.
Er is gekozen om een spoor breedte van \(40mm\) te gebruiken om iets
marge te hebben als deze rekenmachines afwijken. Dit is erg breed, dus
dit verdeeld gedaan over een buiten laag en een binnen laag plus nog een
extra marge omdat binnenlagen minder goed koelen. De lagen zijn om en om
gedaan, zodat het beetje capaciteit tussen deze lagen de inductie ietsje
compenseert.
\subsubsection{Half-bridges}\label{half-bridges}
Gelukkig heeft EPC (de fabrikant van de FET's) een aantal aangeraden
layouts.
\begin{figure}
\centering
\includegraphics{../../latex/images/e4a587e6-798b-4fed-8518-9574473bdf79.png}
\caption{Aangeraden PCB layout van EPC}
\end{figure}
Bij dit project worden de high-side (HS) en low-side (LS) FET's ongeveer
hetzelfde belast, dus ze hebben dezelfde koeling nodig. Dus er is voor
de middelste optie gekozen.
\begin{figure}
\centering
\includegraphics{../../latex/images/43a7f9a1-a3d6-4f2b-844e-be65623e1b12.png}
\caption{3D render van een van de half-brdige layouts}
\end{figure}
Hierboven is de layout te zien. De rij condensatoren in het midden
tussen de twee FET's (met veel vias er omheen). Rechts daar van de
SOIC-8 is de stroom meting IC en rechts onderin de gate driver.
De uitgang van de FET's voor de stroom meet IC is er ook in de binnen
laag direct onder de top laat (de render is van de top laag). Deze zit
er om de stroom loop zo'n klein mogelijk oppervlak te geven met de
condensatoren, door er onder door te gaan. Hierom stoppen de vias van de
voeding ook zo abrupt.
\newpage
\section{Productie}\label{productie}
De PCB en stencel zijn gepoduceert door JLCPCB en de componenten zijn
gelaats en in de reflow oven gegaan in het SMD-lab op Accademiplein.
Na dat die uit de over kwam zijn er een aantal soleer balletjes
weggehaald, twee soldeer bruggen weg gehaald bij een van de gate driver
IC's en de microcontroller opnieuwe met de hand erop gelaast. De
microcontroller had teveel tin op de groundpad aan de onderkant,
waardoor deze omhoog kwam en de pinnen aan de zijkant boven de PCB
zweefde onder contact.
\end{document}

183
latex/detailontwerp_stuursysteem.latex Normal file
View File

@ -0,0 +1,183 @@
\documentclass[11pt]{article}
\usepackage[a4paper, portrait, includehead, includefoot, margin=1.5cm]{geometry}
\usepackage[dutch]{babel}
\usepackage{pdfpages}
\usepackage{xcolor}
\usepackage{makecell}
\usepackage{tabularx}
\usepackage{adjustbox}
\usepackage{framed}
\usepackage{longtable}
\providecommand{\tightlist}{\setlength{\itemsep}{0pt}\setlength{\parskip}{0pt}}
\usepackage{booktabs}
\usepackage{fontspec}
\usepackage{xunicode}
\usepackage{xltxtra}
\newfontfamily\fontRoboto[]{Roboto}
\newfontfamily\fontUbuntu[]{Ubuntu}
\setmainfont{Roboto}
% \usepackage[style=ieee]{biblatex}
% \usepackage{csquotes}
% \addbibresource{bibliography.bib}
% header and footer
\usepackage{fancyhdr}
\renewcommand{\headrule}{}
\usepackage[nodayofweek]{datetime}
\definecolor{darkishyellow}{rgb}{177, 179, 173}
% for images
\usepackage{graphbox}
% add bookmarks with \hypertarget
\usepackage{bookmark}
\usepackage{hyperref}
% heading numberging
\setcounter{secnumdepth}{3}
\renewcommand\thesection{{\fontUbuntu\arabic{section}}}
\renewcommand\thesubsection{{\fontUbuntu\arabic{section}.\arabic{subsection}}}
\renewcommand\thesubsubsection{{\fontUbuntu\arabic{section}.\arabic{subsection}.\arabic{subsubsection}}}
\usepackage{sectsty}
\allsectionsfont{\fontUbuntu}
\setlength{\headheight}{14pt}
% no indent at paragraphs
\usepackage{parskip}
\usepackage{setspace}
\setstretch{1.1}
\let\tmpitem\itemize
\let\tmpenditem\enditemize
\renewenvironment{itemize}{\tmpitem\setlength\itemsep{-.4em}}{\tmpenditem}
\begin{document}
\raggedright
\pagecolor{darkishyellow}
\begin{titlepage}
\null\vfill
\begin{center}
{\Huge\fontUbuntu \par}
\vskip 3em
% \includegraphics{assets/eriks.50.png}
\vskip 3em
{\huge\fontUbuntu Superlight Personal Carrier \par}
\end{center}
\vskip 25em
{
\large
\lineskip .75em
\begin{tabular}{r l}
gemaakt door: & Finley van Reenen (0964590@hr.nl) \\
& Chris Tan (0992143@hr.nl) \\
& Tijn Snijders (1001829@hr.nl) \\
& Max Kappert (1030682@hr.nl) \\
& Thomas Braam (0989527@hr.nl) \\\\
vak code: & ELEPEE51 \\\\
ge\"exporteerd op: & \today
\end{tabular}
}
\vfill\null
\end{titlepage}
\pagestyle{fancy}
\fancyhead{} % clear all header fields
\fancyhead[LO]{\color{gray}\fontUbuntu }
\fancyhead[RO]{\color{gray}\fontUbuntu Superlight Personal Carrier}
\fancyfoot{} % clear all footer fields
\fancyfoot[LO]{\color{gray}\fontUbuntu E.L.F. van Reenen, C. Tan, T Snijders, M. Kappert en T. Braam}
\fancyfoot[CO]{\color{gray}\fontUbuntu }
\fancyfoot[RO]{\color{gray}\fontUbuntu \thepage}
\newpage
\section{Vehicle Control unit}\label{vehicle-control-unit}
De VCU is een belangrijk onderdeel van het systeem, hiermee kunnen we
het voertuig in een richting sturen en vooruit bewegen, de belangrijkste
keuzes hierin zijn in welke taal we willen gaan programmeren en wat voor
soort microcontroller we willen. De reden hiervoor is zodat de volgende
team makkelijker kan omgaan met de code en het systeem makkelijker
kunnen uitbreiden. het makkelijkst is dan om met de Arduino IDE en taal
verder te gaan, omdat het een bekent en veel gedocumenteerd systeem is
waar je veel over kan vinden op internet tegenover veel andere IDE's,
programmeer talen en microcontrollers. verder moet het ook draadloos
verbinding kunnen maken met een console controller zodat de volgende
teams eventueel een andere keuze kunnen maken hoe ze willen sturen.
Daarom hebben we voor de ESP32 gekozen omdat het alles aantikt met een
gezond aantal GPIO pinnen.
\newpage
\section{Actuator}\label{actuator}
De actuator hebben we nodig om de wielen in een richting te kunnen
sturen volgens Max Kappert(student automotive engineer) hebben we de
volgende parameters gekregen die we nodig hebben om het voertuig te
kunnen sturen.
\begin{longtable}[]{@{}
>{\raggedright\arraybackslash}p{(\columnwidth - 6\tabcolsep) * \real{0.4051}}
>{\raggedright\arraybackslash}p{(\columnwidth - 6\tabcolsep) * \real{0.1646}}
>{\raggedright\arraybackslash}p{(\columnwidth - 6\tabcolsep) * \real{0.1519}}
>{\raggedright\arraybackslash}p{(\columnwidth - 6\tabcolsep) * \real{0.2785}}@{}}
\toprule\noalign{}
\begin{minipage}[b]{\linewidth}\raggedright
Parameter
\end{minipage} & \begin{minipage}[b]{\linewidth}\raggedright
Waarde
\end{minipage} & \begin{minipage}[b]{\linewidth}\raggedright
Eenheid
\end{minipage} & \begin{minipage}[b]{\linewidth}\raggedright
Opmerking
\end{minipage} \\
\midrule\noalign{}
\endhead
\bottomrule\noalign{}
\endlastfoot
Voertuigspanning & 12 - 14 & \(V_{DC}\) & typisch voor auto-ECU's \\
Stuurspanningdemperkle & 0 - 5 & \(V_{DC}\) & naloge regeling \\
PWM-signaal frequentie & 1000 - 3000 & \(Hz\) & Typische range voor
aansturing \\
PWM duty cycle & 10 - 90 & \(\%\) & \(0%
\): minimale demping, \(90%
\): maximale demping \\
Stroomverbruik klep & 0.5 - 2 & \(A\) & Afhankelijk van de interne
weerstand \\
Wielsnelheid & 0 - 250 & \(km/h\) & Meet snelheid per wiel \\
Karrosserieversnelling & -3 tot +3 & \(g\) & Laterale en verticale
versnellingen \\
Axiale potentiometer (veerweg) & 0 - 50 & \(mm\) & Meet veeruitslag \\
Temperatuur werkbereik & -40 tot +85 & \(^\circ C\) &
Automobielstandaard \\
\end{longtable}
Voor de Actuator is er een keuze gemaakt voor CDC (Continuous Damping
Control) demper van SACHS, Maar vanwege de besteltijden van dit soort
componenten kunnen we dit niet gebruiken. Daarom gebruiken we een
actuator die er al staat, de A0-01/M van S-LINE. om de actuator te
besturen gebruiken we een motordriver, de MDD20A. Dit is omdat we het al
hebben en werkt met de huidige actuatoren en voldoende de parameters van
de actuatoren behaald, daarom hebben we besloten om niet een nieuwe te
kopen of te ontwerpen. Om ervoor te zorgen dat de actuatoren niet te ver
gaan gebruiken we de AS5600 magnetic encoder. Dit is omdat de encoder
een absoluut positie meegeeft en daarom voor minder problemen zorgt als
het voertuig opnieuw opstart.
\end{document}

BIN
latex/images/0623b75b-1585-421a-9329-4feba9e00ae2.png Normal file
View File

Binary file not shown.
Side by Side

After

Width:  |  Height:  |  Size: 89 KiB

BIN
latex/images/224f3e03-21c4-4034-8905-9848007b253e.png Normal file
View File

Binary file not shown.
Side by Side

After

Width:  |  Height:  |  Size: 47 KiB

BIN
latex/images/43a7f9a1-a3d6-4f2b-844e-be65623e1b12.png Normal file
View File

Binary file not shown.
Side by Side

After

Width:  |  Height:  |  Size: 124 KiB

BIN
latex/images/4aa438b9-f968-4ed9-97f3-dfb934130f6d.png Normal file
View File

Binary file not shown.
Side by Side

After

Width:  |  Height:  |  Size: 35 KiB

BIN
latex/images/506da834-573f-4c24-8b22-15e82df64301.png Normal file
View File

Binary file not shown.
Side by Side

After

Width:  |  Height:  |  Size: 22 KiB

BIN
latex/images/6f8ac25b-16f5-41ae-b7cf-980ddfbfbfd7.png Normal file
View File

Binary file not shown.
Side by Side

After

Width:  |  Height:  |  Size: 59 KiB

BIN
latex/images/7f783ce7-ee05-4193-844f-240cbec98bce.png Normal file
View File

Binary file not shown.
Side by Side

After

Width:  |  Height:  |  Size: 6.5 KiB

BIN
latex/images/93b15853-82d2-48a2-9cbb-bdf3f4b0fb4b.png Normal file
View File

Binary file not shown.
Side by Side

After

Width:  |  Height:  |  Size: 59 KiB

BIN
latex/images/958b5da9-80bc-4069-9a13-acc8a0fe6b5b.png Normal file
View File

Binary file not shown.
Side by Side

After

Width:  |  Height:  |  Size: 88 KiB

BIN
latex/images/99a21b34-2ff8-475c-8fef-296368d93bae.png Normal file
View File

Binary file not shown.
Side by Side

After

Width:  |  Height:  |  Size: 17 KiB

BIN
latex/images/b87f75dc-87b1-47a9-adfe-bc389c5377fb.png Normal file
View File

Binary file not shown.
Side by Side

After

Width:  |  Height:  |  Size: 30 KiB

BIN
latex/images/c75e80d7-dcc2-454e-adb2-dc4a1925b2bf.png Normal file
View File

Binary file not shown.
Side by Side

After

Width:  |  Height:  |  Size: 44 KiB

BIN
latex/images/c776081d-b52e-40b8-84f4-065145305f76.png Normal file
View File

Binary file not shown.
Side by Side

After

Width:  |  Height:  |  Size: 55 KiB

BIN
latex/images/c7dcc010-3e60-4f73-a520-a128e600615a.png Normal file
View File

Binary file not shown.
Side by Side

After

Width:  |  Height:  |  Size: 43 KiB

BIN
latex/images/d62ce8e7-705b-46da-884c-e3da26c39be9.png Normal file
View File

Binary file not shown.
Side by Side

After

Width:  |  Height:  |  Size: 53 KiB

BIN
latex/images/e4a587e6-798b-4fed-8518-9574473bdf79.png Normal file
View File

Binary file not shown.
Side by Side

After

Width:  |  Height:  |  Size: 63 KiB

BIN
latex/images/f2dbe830-87ac-4a88-95da-f53177a114a1.png Normal file
View File

Binary file not shown.
Side by Side

After

Width:  |  Height:  |  Size: 139 KiB

BIN
latex/images/fcc86ab9-d051-411d-8379-9d4223c5f4a4.png Normal file
View File

Binary file not shown.
Side by Side

After

Width:  |  Height:  |  Size: 23 KiB

1138
latex/plan_van_aanpak.latex Normal file
View File

File diff suppressed because it is too large Load Diff

2784
latex/projectdocument.latex Normal file
View File

File diff suppressed because it is too large Load Diff

168
latex/softwareontwerp_stabilisatie.latex Normal file
View File

@ -0,0 +1,168 @@
\documentclass[11pt]{article}
\usepackage[a4paper, portrait, includehead, includefoot, margin=1.5cm]{geometry}
\usepackage[dutch]{babel}
\usepackage{pdfpages}
\usepackage{xcolor}
\usepackage{makecell}
\usepackage{tabularx}
\usepackage{adjustbox}
\usepackage{framed}
\usepackage{longtable}
\providecommand{\tightlist}{\setlength{\itemsep}{0pt}\setlength{\parskip}{0pt}}
\usepackage{booktabs}
\usepackage{fontspec}
\usepackage{xunicode}
\usepackage{xltxtra}
\newfontfamily\fontRoboto[]{Roboto}
\newfontfamily\fontUbuntu[]{Ubuntu}
\setmainfont{Roboto}
% \usepackage[style=ieee]{biblatex}
% \usepackage{csquotes}
% \addbibresource{bibliography.bib}
% header and footer
\usepackage{fancyhdr}
\renewcommand{\headrule}{}
\usepackage[nodayofweek]{datetime}
\definecolor{darkishyellow}{rgb}{177, 179, 173}
% for images
\usepackage{graphbox}
% add bookmarks with \hypertarget
\usepackage{bookmark}
\usepackage{hyperref}
% heading numberging
\setcounter{secnumdepth}{3}
\renewcommand\thesection{{\fontUbuntu\arabic{section}}}
\renewcommand\thesubsection{{\fontUbuntu\arabic{section}.\arabic{subsection}}}
\renewcommand\thesubsubsection{{\fontUbuntu\arabic{section}.\arabic{subsection}.\arabic{subsubsection}}}
\usepackage{sectsty}
\allsectionsfont{\fontUbuntu}
\setlength{\headheight}{14pt}
% no indent at paragraphs
\usepackage{parskip}
\usepackage{setspace}
\setstretch{1.1}
\let\tmpitem\itemize
\let\tmpenditem\enditemize
\renewenvironment{itemize}{\tmpitem\setlength\itemsep{-.4em}}{\tmpenditem}
\begin{document}
\raggedright
\pagecolor{darkishyellow}
\begin{titlepage}
\null\vfill
\begin{center}
{\Huge\fontUbuntu Softwareontwerp Sabilisatie \par}
\vskip 3em
% \includegraphics{assets/eriks.50.png}
\vskip 3em
{\huge\fontUbuntu Superlight Personal Carrier \par}
\end{center}
\vskip 25em
{
\large
\lineskip .75em
\begin{tabular}{r l}
gemaakt door: & Finley van Reenen (0964590@hr.nl) \\
& Chris Tan (0992143@hr.nl) \\
& Tijn Snijders (1001829@hr.nl) \\
& Max Kappert (1030682@hr.nl) \\
& Thomas Braam (0989527@hr.nl) \\\\
vak code: & ELEPEE51 \\\\
ge\"exporteerd op: & \today
\end{tabular}
}
\vfill\null
\end{titlepage}
\pagestyle{fancy}
\fancyhead{} % clear all header fields
\fancyhead[LO]{\color{gray}\fontUbuntu Softwareontwerp Sabilisatie}
\fancyhead[RO]{\color{gray}\fontUbuntu Superlight Personal Carrier}
\fancyfoot{} % clear all footer fields
\fancyfoot[LO]{\color{gray}\fontUbuntu E.L.F. van Reenen, C. Tan, T Snijders, M. Kappert en T. Braam}
\fancyfoot[CO]{\color{gray}\fontUbuntu }
\fancyfoot[RO]{\color{gray}\fontUbuntu \thepage}
\newpage
\section{inleiding}\label{inleiding}
\newpage
\section{FoC library}\label{foc-library}
In C zijn er niet veel librarys voor FOC, de enige goede library die we
hebben gevonden is \href{https://www.simplefoc.com/}{SimpleFOCproject}.
Dit komt er in debuurd van een framework. In de video van de homepagina
worden een aantal gemeenschaps projecten laten zien, waarvan meerdere
een reactiewiel voor sabilisatie laat zien. Dit belooft veel goeds, toch
is er gekozen om een andere library te kiezen. Het goed implementeren
van een regel kring met de IMU vraagd veel kennis van hoe dit
`framework' werkt. Onze implementatie is niet exact het zelfde als die
van deze gemeenschaps projecten. Wij hebben dus de kennis nogdig om deze
code aan te passen.
Er is gekozen om te werken met de \href{https://lib.rs/crates/foc}{Rust
library FOC}. Deze library is alleen een implementatie voor het FOC
algaritme, wadoor er meer flexibilitijd is hoe het systeem verder werkt.
Dit kan dus ook verder geoptimaliseerd worden en meer ge configureerd.
dat tweede is de grootste reden warom voor deze library is gekozen. Er
is behoefte aan een systeem dat aangepast kan worden naar wat later
beter blijkt te zijn.
\newpage
\section{Rust op RP2040}\label{rust-op-rp2040}
Rust voor microcontrollers is nog in een sooft alpha versie. Het werkt
voor het grootste deel, maar hier en daar zijn nog wat beperkingen.
Vrijwel al deze beperkingen hebben een workaround. Het groote voordeel
is dat er een `officele' standaard is voor het HAL interface\footnote{embeded-hal:
\url{https://docs.rs/embedded-hal}}. Dit maakt zorgd er voor dat er
veel librarys voor IC's beschikbaar zijn die gewoon werken.
\newpage
\section{Async}\label{async}
De standaard async funtionalitijd in rust werkt nog niet voor
microcontrollers\footnote{\url{https://www.youtube.com/watch?v=H7NtzyP9q8E}}.
Hier zijn wel alternative librarys voor\footnote{\url{https://arewertosyet.com/}},
Embassy\footnote{\url{https://embassy.dev/}} en RTIC\footnote{\url{https://rtic.rs}}
zijn de twee die het meest genoemd worden. Embassy ziet er wat
eenvoudiger uit als RTIC, daarvoor is ook gekozen om te gebruiken.
\newpage
\section{AS5600}\label{as5600}
Er wordt gebruik gemaakt de AS5600 library van Rafael
Bachmann\footnote{\url{https://github.com/barafael/as5600-rs}}.
\newpage
\section{}\label{section}
\end{document}

407
latex/unittest_stabilisatie.latex Normal file
View File

@ -0,0 +1,407 @@
\documentclass[11pt]{article}
\usepackage[a4paper, portrait, includehead, includefoot, margin=1.5cm]{geometry}
\usepackage[dutch]{babel}
\usepackage{pdfpages}
\usepackage{xcolor}
\usepackage{makecell}
\usepackage{tabularx}
\usepackage{adjustbox}
\usepackage{framed}
\usepackage{longtable}
\providecommand{\tightlist}{\setlength{\itemsep}{0pt}\setlength{\parskip}{0pt}}
\usepackage{booktabs}
\usepackage{fontspec}
\usepackage{xunicode}
\usepackage{xltxtra}
\newfontfamily\fontRoboto[]{Roboto}
\newfontfamily\fontUbuntu[]{Ubuntu}
\setmainfont{Roboto}
% \usepackage[style=ieee]{biblatex}
% \usepackage{csquotes}
% \addbibresource{bibliography.bib}
% header and footer
\usepackage{fancyhdr}
\renewcommand{\headrule}{}
\usepackage[nodayofweek]{datetime}
\definecolor{darkishyellow}{rgb}{177, 179, 173}
% for images
\usepackage{graphbox}
% add bookmarks with \hypertarget
\usepackage{bookmark}
\usepackage{hyperref}
% heading numberging
\setcounter{secnumdepth}{3}
\renewcommand\thesection{{\fontUbuntu\arabic{section}}}
\renewcommand\thesubsection{{\fontUbuntu\arabic{section}.\arabic{subsection}}}
\renewcommand\thesubsubsection{{\fontUbuntu\arabic{section}.\arabic{subsection}.\arabic{subsubsection}}}
\usepackage{sectsty}
\allsectionsfont{\fontUbuntu}
\setlength{\headheight}{14pt}
% no indent at paragraphs
\usepackage{parskip}
\usepackage{setspace}
\setstretch{1.1}
\let\tmpitem\itemize
\let\tmpenditem\enditemize
\renewenvironment{itemize}{\tmpitem\setlength\itemsep{-.4em}}{\tmpenditem}
\begin{document}
\raggedright
\pagecolor{darkishyellow}
\begin{titlepage}
\null\vfill
\begin{center}
{\Huge\fontUbuntu \par}
\vskip 3em
% \includegraphics{assets/eriks.50.png}
\vskip 3em
{\huge\fontUbuntu Superlight Personal Carrier \par}
\end{center}
\vskip 25em
{
\large
\lineskip .75em
\begin{tabular}{r l}
gemaakt door: & Finley van Reenen (0964590@hr.nl) \\
& Chris Tan (0992143@hr.nl) \\
& Tijn Snijders (1001829@hr.nl) \\
& Max Kappert (1030682@hr.nl) \\
& Thomas Braam (0989527@hr.nl) \\\\
vak code: & ELEPEE51 \\\\
ge\"exporteerd op: & \today
\end{tabular}
}
\vfill\null
\end{titlepage}
\pagestyle{fancy}
\fancyhead{} % clear all header fields
\fancyhead[LO]{\color{gray}\fontUbuntu }
\fancyhead[RO]{\color{gray}\fontUbuntu Superlight Personal Carrier}
\fancyfoot{} % clear all footer fields
\fancyfoot[LO]{\color{gray}\fontUbuntu E.L.F. van Reenen, C. Tan, T Snijders, M. Kappert en T. Braam}
\fancyfoot[CO]{\color{gray}\fontUbuntu }
\fancyfoot[RO]{\color{gray}\fontUbuntu \thepage}
\newpage
\section{Unit Testen Stabilisatie}\label{unit-testen-stabilisatie}
\subsection{Voedingen}\label{voedingen}
\subsubsection{Benodigdheden}\label{benodigdheden}
\begin{itemize}
\tightlist
\item
12V voeding
\end{itemize}
\subsubsection{Procedure}\label{procedure}
\begin{enumerate}
\def\labelenumi{\arabic{enumi}.}
\tightlist
\item
snel de voeding in op 12V met een stroom berensing van 50 mA
\item
sluit de 12V voeding aan op de 12V en GND ingnangen op de driver
\item
meet de uitgangen van de twee voedingen, vul de tabel hieronder in
\end{enumerate}
\begin{longtable}[]{@{}lrr@{}}
\toprule\noalign{}
& \(5V\) & \(12V\) \\
\midrule\noalign{}
\endhead
\bottomrule\noalign{}
\endlastfoot
minimaal & \(4.5V\) & \(11.5V\) \\
maximaal & \(5.5V\) & \(12.5V\) \\
gemeeten & & \\
\end{longtable}
Geslaagd:
opmergingen:
\subsection{Microcontroller}\label{microcontroller}
\subsubsection{Benodigdheden}\label{benodigdheden-1}
\begin{itemize}
\tightlist
\item
12V voeding als de voedingen werken, anders met een 5V en 3.3v voeding
\item
computer met Arduino IDE geinstaleerd
\item
USB B kabel naar de computer
\item
ledje met bijhoren de weerstand voor 3.3V
\end{itemize}
\subsubsection{Procedure}\label{procedure-1}
\begin{enumerate}
\def\labelenumi{\arabic{enumi}.}
\tightlist
\item
sluit een ledje aan op een van de GPIO pinnen
\item
snel de voeding in op 12V met een stroom berensing van 150 mA
\item
sluit de 12V voeding aan op de 12V en GND ingnangen op de driver
\item
sluit de USB kabel aan op de computer (dit is veilig omdat de USB
alleen verbonden is met ground, de V+ is floating)
\item
upload een blinky voorbeeld progamma met de GPIO ingesteld van de led
\item
bekijk of het lidje knipperd
\end{enumerate}
Geslaagd:
opmergingen:
\subsection{Half-brug}\label{half-brug}
\subsubsection{Benodigdheden}\label{benodigdheden-2}
\begin{itemize}
\tightlist
\item
als de microcontoller werkt:
\begin{itemize}
\tightlist
\item
12V voeding als de voedingen werken, anders met een 5V en 3.3v
voeding
\item
30V voor V Motor
\item
computer met Arduino IDE geinstaleerd
\item
USB B kabel naar de computer
\item
ocsiloscoop
\end{itemize}
\item
zo niet:
\begin{itemize}
\tightlist
\item
10V voor V motor
\item
signaal generator met twee kanalen
\item
ocsioscoop
\end{itemize}
\end{itemize}
\subsubsection{procedure}\label{procedure-2}
\begin{enumerate}
\def\labelenumi{\arabic{enumi}.}
\tightlist
\item
sluit de ociloscoop aan op een van de uitgangen van de drijver (er
komt 30V op te staan, beruik de juiste probe; geen juiste probe bij de
hand, zelt de voeding voor V motor wa lager)
\item
snel de voeding in op 12V met een stroom berensing van 150 mA
\item
sluit de 12V voeding aan op de 12V en GND ingnangen op de driver
\item
sluit de USB kabel aan op de computer (dit is veilig omdat de USB
alleen verbonden is met ground, de V+ is floating)
\item
upload een test progamma die de PWM aansuurt voor de FET's
\begin{itemize}
\tightlist
\item
de PWM per half bridge zijn aangesloten op de a en b uitganen van 1
timer per half brug. zorg dat een van de uitput geinverteerd is en
de twee vergeleijk waardes zo zijn zodat er een korte dead time is.
ze mogen nooit tegerlijk hoog zijn!
\end{itemize}
\item
bekijk het signaal op de osciloscoop
\item
herhaal de test voor alle drie de half bruggen
\end{enumerate}
resultaat:
\begin{itemize}
\tightlist
\item
brug a:
\item
brug b:
\item
brug c:
\end{itemize}
opmerkingen:
\subsection{IMU}\label{imu}
\subsubsection{benodigdheden}\label{benodigdheden-3}
\begin{itemize}
\tightlist
\item
een microcontroller met I2C (kan de motoro driver zelf zijn)
\item
computer met Arduino IDE geinstaleerd
\item
USB B kabel naar de computer
\end{itemize}
\subsubsection{procedure}\label{procedure-3}
\begin{enumerate}
\def\labelenumi{\arabic{enumi}.}
\tightlist
\item
sluit de IMU aan op de motor driver
\item
snel de voeding in op 12V met een stroom berensing van 150 mA
\item
sluit de 12V voeding aan op de 12V en GND ingnangen op de driver
\item
sluit de USB kabel aan op de computer (dit is veilig omdat de USB
alleen verbonden is met ground, de V+ is floating)
\item
upload een blinky voorbeeld progamma met de GPIO ingesteld van de led
\item
bekijk de serial plotter terwel je de IMU draait.
\end{enumerate}
Geslaagd:
opmergingen:
\subsection{stroom meting}\label{stroom-meting}
\subsubsection{benodigdheden}\label{benodigdheden-4}
\begin{itemize}
\tightlist
\item
12V voeding (of 5V bij beperking van beschikbaare voedingen)
\item
voeding die 50A kan leveren (of zoveel mogenlijk) voor V motor
\item
bij voorkeur een load die de \(50A_{DC}\) kan op nemen, ander kan de
uitgang korgesloten worden als de voeding dat toestaat.
\item
multimeter
\item
computer met Arduino IDE geinstaleerd
\item
USB B kabel naar de computer
\end{itemize}
\subsubsection{procedure}\label{procedure-4}
\begin{enumerate}
\def\labelenumi{\arabic{enumi}.}
\tightlist
\item
sluit de load aan op deen van de uitgangen van de motor driver
\item
snel de voeding in op 12V met een stroom berensing van 150 mA
\item
sluit de 12V voeding aan op de 12V en GND ingnangen op de driver
\item
sluit de USB kabel aan op de computer (dit is veilig omdat de USB
alleen verbonden is met ground, de V+ is floating)
\item
upload een programma die alle high side fet's dicht zet en de low side
fet's open
\item
sluit de voeding voor V motor aan
\item
meet uitgang van de stroom meeting
\item
zet de v motor voeding uit en verlaats de load naar een andere uitgang
\item
zet de voeding weer aan en meet de stroom meting
\item
herhaal dit voor de laaste uitgang
\end{enumerate}
TODO: add meet table
Geslaagd:
opmergingen:
\subsection{encoder}\label{encoder}
\subsubsection{benodigdheden}\label{benodigdheden-5}
\begin{itemize}
\tightlist
\item
een microcontroller met I2C (kan de motoro driver zelf zijn)
\item
computer met Arduino IDE geinstaleerd
\item
USB B kabel naar de computer
\end{itemize}
\subsubsection{procedure}\label{procedure-5}
\begin{enumerate}
\def\labelenumi{\arabic{enumi}.}
\tightlist
\item
sluit de Encoder aan op de motor driver
\item
snel de voeding in op 12V met een stroom berensing van 150 mA
\item
sluit de 12V voeding aan op de 12V en GND ingnangen op de driver
\item
sluit de USB kabel aan op de computer (dit is veilig omdat de USB
alleen verbonden is met ground, de V+ is floating)
\item
upload een voorbeeld progamma voor de encoder.
\item
bekijk de serial plotter terwel je de magneer van de encoder draait
\end{enumerate}
Geslaagd:
opmergingen:
\end{document}

162
makefile
View File

@ -1,21 +1,21 @@
all: all_docduments package
all: all_booklets all_docduments
all_docduments: prepare pdf/plan_van_aanpak.pdf pdf/detailontwerp_stabilisatie.pdf pdf/detailontwerp_stuursysteem.pdf pdf/unittest_stabilisatie.pdf pdf/softwareontwerp_stabilisatie.pdf pdf/projectdocument.pdf pdf/pakket_van_eisen.pdf pdf/competenties.pdf pdf/foc_onderzoek.pdf
all_booklets: prepare pdf/plan_van_aanpak.booklet.pdf pdf/detailontwerp_stabilisatie.booklet.pdf pdf/detailontwerp_stuursysteem.booklet.pdf pdf/unittest_stabilisatie.booklet.pdf pdf/softwareontwerp_stabilisatie.booklet.pdf pdf/projectdocument.booklet.pdf pdf/pakket_van_eisen.booklet.pdf pdf/competenties.booklet.pdf pdf/foc_onderzoek.booklet.pdf
all_docduments: prepare pdf/plan_van_aanpak.pdf pdf/detailontwerp_stabilisatie.pdf pdf/detailontwerp_stuursysteem.pdf pdf/unittest_stabilisatie.pdf pdf/softwareontwerp_stabilisatie.pdf pdf/projectdocument.pdf
all_booklets: prepare pdf/plan_van_aanpak.booklet.pdf pdf/detailontwerp_stabilisatie.booklet.pdf pdf/detailontwerp_stuursysteem.booklet.pdf pdf/unittest_stabilisatie.booklet.pdf pdf/softwareontwerp_stabilisatie.booklet.pdf pdf/projectdocument.booklet.pdf
prepare:
mkdir -p pdf
mkdir -p latex pdf
clean:
rm -r build
clean_all:
rm -r build pdf
rm -r build latex pdf
install_arch:
mkdir -p build/install
pacman -Sy --noconfirm --needed curl zip unzip texlive-basic texlive-langeuropean pandoc
pacman -Sy --noconfirm --needed curl unzip texlive-basic texlive-langeuropean pandoc
test -e build/install/ubuntu.zip || curl https://assets.ubuntu.com/v1/0cef8205-ubuntu-font-family-0.83.zip -o build/install/ubuntu.zip
test -d build/install/ubuntu && rm -r build/install/ubuntu || echo
@ -39,7 +39,7 @@ install_ubuntu:
mkdir -p build/install
apt-get update
DEBIAN_FRONTEND=noninteractive apt-get install -y --no-install-recommends \
curl zip unzip texlive texlive-lang-european texlive-lang-greek texlive-xetex pandoc
curl unzip texlive texlive-lang-european texlive-lang-greek texlive-xetex pandoc
test -e build/install/ubuntu.zip || curl https://assets.ubuntu.com/v1/0cef8205-ubuntu-font-family-0.83.zip -o build/install/ubuntu.zip
test -d build/install/ubuntu && rm -r build/install/ubuntu || echo
@ -59,53 +59,51 @@ install_ubuntu:
chmod 0775 /usr/share/fonts/roboto
chmod 0664 /usr/share/fonts/roboto/*
# =======================================
# === latex generation ==================
# =======================================
latex/plan_van_aanpak.latex: converters/mdToLatex.sh converters/template.latex markdown/plan_van_aanpak.md
mkdir -p build/plan_van_aanpak
bash converters/mdToLatex.sh markdown/plan_van_aanpak.md latex/plan_van_aanpak.latex
latex/pakket_van_eisen.latex: converters/mdToLatex.sh converters/template.latex markdown/pakket_van_eisen.md
mkdir -p build/pakket_van_eisen
bash converters/mdToLatex.sh markdown/pakket_van_eisen.md latex/pakket_van_eisen.latex
latex/detailontwerp_stabilisatie.latex: converters/mdToLatex.sh converters/template.latex markdown/detailontwerp_stabilisatie.md
mkdir -p build/detailontwerp_stabilisatie
bash converters/mdToLatex.sh markdown/detailontwerp_stabilisatie.md latex/detailontwerp_stabilisatie.latex
latex/detailontwerp_stuursysteem.latex: converters/mdToLatex.sh converters/template.latex markdown/detailontwerp_stuursysteem.md
mkdir -p build/detailontwerp_stuursysteem
bash converters/mdToLatex.sh markdown/detailontwerp_stuursysteem.md latex/detailontwerp_stuursysteem.latex
latex/unittest_stabilisatie.latex: converters/mdToLatex.sh converters/template.latex markdown/unittest_stabilisatie.md
mkdir -p build/unittest_stabilisatie
bash converters/mdToLatex.sh markdown/unittest_stabilisatie.md latex/unittest_stabilisatie.latex
# latex/unittest_stuursysteem.latex: converters/mdToLatex.sh converters/template.latex markdown/unittest_stuursysteem.md
# mkdir -p build/unittest_stuursysteem
# bash converters/mdToLatex.sh markdown/unittest_stuursysteem.md latex/unittest_stuursysteem.latex
latex/softwareontwerp_stabilisatie.latex: converters/mdToLatex.sh converters/template.latex markdown/softwareontwerp_stabilisatie.md
mkdir -p build/softwareontwerp_stabilisatie
bash converters/mdToLatex.sh markdown/softwareontwerp_stabilisatie.md latex/softwareontwerp_stabilisatie.latex
latex/projectdocument.latex: converters/mdToLatex.sh converters/template.latex markdown/projectdocument.md
mkdir -p build/projectdocument
bash converters/mdToLatex.sh markdown/projectdocument.md latex/projectdocument.latex
# =======================================
# === pdf generation ====================
# =======================================
pdf/plan_van_aanpak.pdf: converters/* markdown/plan_van_aanpak.md
mkdir -p build/plan_van_aanpak
bash converters/mdToLatex.sh markdown/plan_van_aanpak.md
pdf/pakket_van_eisen.pdf: converters/* markdown/pakket_van_eisen.md
mkdir -p build/pakket_van_eisen
bash converters/mdToLatex.sh markdown/pakket_van_eisen.md pdf/pakket_van_eisen.pdf
pdf/detailontwerp_stabilisatie.pdf: converters/* markdown/detailontwerp_stabilisatie.md
mkdir -p build/detailontwerp_stabilisatie
bash converters/mdToLatex.sh markdown/detailontwerp_stabilisatie.md pdf/detailontwerp_stabilisatie.pdf
pdf/detailontwerp_stuursysteem.pdf: converters/* markdown/detailontwerp_stuursysteem.md
mkdir -p build/detailontwerp_stuursysteem
bash converters/mdToLatex.sh markdown/detailontwerp_stuursysteem.md pdf/detailontwerp_stuursysteem.pdf
pdf/unittest_stabilisatie.pdf: converters/* markdown/unittest_stabilisatie.md
mkdir -p build/unittest_stabilisatie
bash converters/mdToLatex.sh markdown/unittest_stabilisatie.md pdf/unittest_stabilisatie.pdf
# pdf/unittest_stuursysteem.pdf: converters/* markdown/unittest_stuursysteem.md
# mkdir -p build/unittest_stuursysteem
# bash converters/mdToLatex.sh markdown/unittest_stuursysteem.md pdf/unittest_stuursysteem.pdf
pdf/softwareontwerp_stabilisatie.pdf: converters/* markdown/softwareontwerp_stabilisatie.md
mkdir -p build/softwareontwerp_stabilisatie
bash converters/mdToLatex.sh markdown/softwareontwerp_stabilisatie.md pdf/softwareontwerp_stabilisatie.pdf
pdf/projectdocument.pdf: converters/* markdown/projectdocument.md
mkdir -p build/projectdocument
bash converters/mdToLatex.sh markdown/projectdocument.md pdf/projectdocument.pdf
pdf/competenties.pdf: converters/* markdown/competenties.md
mkdir -p build/competenties
bash converters/mdToLatex.sh markdown/competenties.md pdf/competenties.pdf
pdf/foc_onderzoek.pdf: converters/* markdown/foc_onderzoek.md
mkdir -p build/foc_onderzoek
bash converters/mdToLatex.sh markdown/foc_onderzoek.md pdf/foc_onderzoek.pdf
# =======================================
# === booklet generation ================
# =======================================
pdf/plan_van_aanpak.pdf: latex/plan_van_aanpak.latex
cd build/plan_van_aanpak && xelatex ../../latex/plan_van_aanpak.latex
cd build/plan_van_aanpak && xelatex ../../latex/plan_van_aanpak.latex
cd build/plan_van_aanpak && xelatex ../../latex/plan_van_aanpak.latex
mv build/plan_van_aanpak/plan_van_aanpak.pdf pdf/plan_van_aanpak.pdf
pdf/plan_van_aanpak.booklet.pdf: converters/bookletify.latex pdf/plan_van_aanpak.pdf
mkdir -p build/plan_van_aanpak.booklet
@ -113,41 +111,59 @@ pdf/plan_van_aanpak.booklet.pdf: converters/bookletify.latex pdf/plan_van_aanpak
pdflatex -interaction=nonstopmode -output-directory="build/plan_van_aanpak.booklet" "build/plan_van_aanpak.booklet/bookletify.latex"
mv build/plan_van_aanpak.booklet/bookletify.pdf pdf/plan_van_aanpak.booklet.pdf
pdf/pakket_van_eisen.pdf: latex/pakket_van_eisen.latex
cd build/pakket_van_eisen && xelatex ../../latex/pakket_van_eisen.latex
cd build/pakket_van_eisen && xelatex ../../latex/pakket_van_eisen.latex
cd build/pakket_van_eisen && xelatex ../../latex/pakket_van_eisen.latex
mv build/pakket_van_eisen/pakket_van_eisen.pdf pdf/pakket_van_eisen.pdf
pdf/pakket_van_eisen.booklet.pdf: converters/bookletify.latex pdf/pakket_van_eisen.pdf
mkdir -p build/pakket_van_eisen.booklet
sed -e 's|?pdf?|../../pdf/pakket_van_eisen.pdf|' converters/bookletify.latex >build/pakket_van_eisen.booklet/bookletify.latex
pdflatex -interaction=nonstopmode -output-directory="build/pakket_van_eisen.booklet" "build/pakket_van_eisen.booklet/bookletify.latex"
mv build/pakket_van_eisen.booklet/bookletify.pdf pdf/pakket_van_eisen.booklet.pdf
pdf/detailontwerp_stabilisatie.pdf: latex/detailontwerp_stabilisatie.latex
cd build/detailontwerp_stabilisatie && xelatex ../../latex/detailontwerp_stabilisatie.latex
cd build/detailontwerp_stabilisatie && xelatex ../../latex/detailontwerp_stabilisatie.latex
cd build/detailontwerp_stabilisatie && xelatex ../../latex/detailontwerp_stabilisatie.latex
mv build/detailontwerp_stabilisatie/detailontwerp_stabilisatie.pdf pdf/detailontwerp_stabilisatie.pdf
pdf/detailontwerp_stabilisatie.booklet.pdf: converters/bookletify.latex pdf/detailontwerp_stabilisatie.pdf
mkdir -p build/detailontwerp_stabilisatie.booklet
sed -e 's|?pdf?|../../pdf/detailontwerp_stabilisatie.pdf|' converters/bookletify.latex >build/detailontwerp_stabilisatie.booklet/bookletify.latex
pdflatex -interaction=nonstopmode -output-directory="build/detailontwerp_stabilisatie.booklet" "build/detailontwerp_stabilisatie.booklet/bookletify.latex"
mv build/detailontwerp_stabilisatie.booklet/bookletify.pdf pdf/detailontwerp_stabilisatie.booklet.pdf
pdf/detailontwerp_stuursysteem.pdf: latex/detailontwerp_stuursysteem.latex
cd build/detailontwerp_stuursysteem && xelatex ../../latex/detailontwerp_stuursysteem.latex
cd build/detailontwerp_stuursysteem && xelatex ../../latex/detailontwerp_stuursysteem.latex
cd build/detailontwerp_stuursysteem && xelatex ../../latex/detailontwerp_stuursysteem.latex
mv build/detailontwerp_stuursysteem/detailontwerp_stuursysteem.pdf pdf/detailontwerp_stuursysteem.pdf
pdf/detailontwerp_stuursysteem.booklet.pdf: converters/bookletify.latex pdf/detailontwerp_stuursysteem.pdf
mkdir -p build/detailontwerp_stuursysteem.booklet
sed -e 's|?pdf?|../../pdf/detailontwerp_stuursysteem.pdf|' converters/bookletify.latex >build/detailontwerp_stuursysteem.booklet/bookletify.latex
pdflatex -interaction=nonstopmode -output-directory="build/detailontwerp_stuursysteem.booklet" "build/detailontwerp_stuursysteem.booklet/bookletify.latex"
mv build/detailontwerp_stuursysteem.booklet/bookletify.pdf pdf/detailontwerp_stuursysteem.booklet.pdf
pdf/unittest_stabilisatie.pdf: latex/unittest_stabilisatie.latex
cd build/unittest_stabilisatie && xelatex ../../latex/unittest_stabilisatie.latex
cd build/unittest_stabilisatie && xelatex ../../latex/unittest_stabilisatie.latex
cd build/unittest_stabilisatie && xelatex ../../latex/unittest_stabilisatie.latex
mv build/unittest_stabilisatie/unittest_stabilisatie.pdf pdf/unittest_stabilisatie.pdf
pdf/unittest_stabilisatie.booklet.pdf: converters/bookletify.latex pdf/unittest_stabilisatie.pdf
mkdir -p build/unittest_stabilisatie.booklet
sed -e 's|?pdf?|../../pdf/unittest_stabilisatie.pdf|' converters/bookletify.latex >build/unittest_stabilisatie.booklet/bookletify.latex
pdflatex -interaction=nonstopmode -output-directory="build/unittest_stabilisatie.booklet" "build/unittest_stabilisatie.booklet/bookletify.latex"
mv build/unittest_stabilisatie.booklet/bookletify.pdf pdf/unittest_stabilisatie.booklet.pdf
pdf/competenties.booklet.pdf: converters/bookletify.latex pdf/competenties.pdf
mkdir -p build/competenties.booklet
sed -e 's|?pdf?|../../pdf/competenties.pdf|' converters/bookletify.latex >build/competenties.booklet/bookletify.latex
pdflatex -interaction=nonstopmode -output-directory="build/competenties.booklet" "build/competenties.booklet/bookletify.latex"
mv build/competenties.booklet/bookletify.pdf pdf/competenties.booklet.pdf
pdf/foc_onderzoek.booklet.pdf: converters/bookletify.latex pdf/foc_onderzoek.pdf
mkdir -p build/foc_onderzoek.booklet
sed -e 's|?pdf?|../../pdf/foc_onderzoek.pdf|' converters/bookletify.latex >build/foc_onderzoek.booklet/bookletify.latex
pdflatex -interaction=nonstopmode -output-directory="build/foc_onderzoek.booklet" "build/foc_onderzoek.booklet/bookletify.latex"
mv build/foc_onderzoek.booklet/bookletify.pdf pdf/foc_onderzoek.booklet.pdf
# pdf/unittest_stuursysteem.pdf: latex/unittest_stuursysteem.latex
# cd build/unittest_stuursysteem && xelatex ../../latex/unittest_stuursysteem.latex
# cd build/unittest_stuursysteem && xelatex ../../latex/unittest_stuursysteem.latex
# cd build/unittest_stuursysteem && xelatex ../../latex/unittest_stuursysteem.latex
# mv build/unittest_stuursysteem/unittest_stuursysteem.pdf pdf/unittest_stuursysteem.pdf
# pdf/unittest_stuursysteem.booklet.pdf: converters/bookletify.latex pdf/unittest_stuursysteem.pdf
# mkdir -p build/unittest_stuursysteem.booklet
@ -155,26 +171,26 @@ pdf/foc_onderzoek.booklet.pdf: converters/bookletify.latex pdf/foc_onderzoek.pdf
# pdflatex -interaction=nonstopmode -output-directory="build/unittest_stuursysteem.booklet" "build/unittest_stuursysteem.booklet/bookletify.latex"
# mv build/unittest_stuursysteem.booklet/bookletify.pdf pdf/unittest_stuursysteem.booklet.pdf
pdf/softwareontwerp_stabilisatie.pdf: latex/softwareontwerp_stabilisatie.latex
cd build/softwareontwerp_stabilisatie && xelatex ../../latex/softwareontwerp_stabilisatie.latex
cd build/softwareontwerp_stabilisatie && xelatex ../../latex/softwareontwerp_stabilisatie.latex
cd build/softwareontwerp_stabilisatie && xelatex ../../latex/softwareontwerp_stabilisatie.latex
mv build/softwareontwerp_stabilisatie/softwareontwerp_stabilisatie.pdf pdf/softwareontwerp_stabilisatie.pdf
pdf/softwareontwerp_stabilisatie.booklet.pdf: converters/bookletify.latex pdf/softwareontwerp_stabilisatie.pdf
mkdir -p build/softwareontwerp_stabilisatie.booklet
sed -e 's|?pdf?|../../pdf/softwareontwerp_stabilisatie.pdf|' converters/bookletify.latex >build/softwareontwerp_stabilisatie.booklet/bookletify.latex
pdflatex -interaction=nonstopmode -output-directory="build/softwareontwerp_stabilisatie.booklet" "build/softwareontwerp_stabilisatie.booklet/bookletify.latex"
mv build/softwareontwerp_stabilisatie.booklet/bookletify.pdf pdf/softwareontwerp_stabilisatie.booklet.pdf
pdf/projectdocument.pdf: latex/projectdocument.latex
cd build/projectdocument && xelatex ../../latex/projectdocument.latex
cd build/projectdocument && xelatex ../../latex/projectdocument.latex
cd build/projectdocument && xelatex ../../latex/projectdocument.latex
mv build/projectdocument/projectdocument.pdf pdf/projectdocument.pdf
pdf/projectdocument.booklet.pdf: converters/bookletify.latex pdf/projectdocument.pdf
mkdir -p build/projectdocument.booklet
sed -e 's|?pdf?|../../pdf/projectdocument.pdf|' converters/bookletify.latex >build/projectdocument.booklet/bookletify.latex
pdflatex -interaction=nonstopmode -output-directory="build/projectdocument.booklet" "build/projectdocument.booklet/bookletify.latex"
mv build/projectdocument.booklet/bookletify.pdf pdf/projectdocument.booklet.pdf
# =======================================
# === zip generation ====================
# =======================================
package: pdf/projectdocument.pdf pdf/competenties.pdf externe_bijlagen/*
test -d build/export && rm -r build/export || echo
mkdir -p build/export
cp externe_bijlagen/* build/export/
cp pdf/projectdocument.pdf build/export/verslag.pdf
cp pdf/competenties.pdf build/export/competentie_verantwoording_Finley.pdf
cd build/export && zip ../../pdf/spc_documentatie.zip *

59
markdown/competenties.md
View File

@ -1,64 +1,47 @@
---
sub_title: Superlight Personal Carrier
tags:
- kladjes
- elektro
- elektro/hr
- elektro/hr/pee51
auther:
- name: "Finley van Reenen"
email: "0964590@hr.nl"
name_short: "e.l.f. van Reenen"
id: srDK71ryTui4ulsUVqWN5A
path: /elektro/hr/pee51_spc/competentieVerandwoording
tags: kladjes, elektro, elektro/hr, elektro/hr/pee51
---
[parent](/tPb3Up1fQEuZ86yrJSkYRQ)
# Competentie verantwoording
## Analyseren (8)
Hoofdstuk 3 van `verslag.pdf` wordt uitgelegd hoe de analyse is gedaan. Ik heb in deze fase de voortouw genomen en het PVE gemaakt en beheerd.
Aan het begin hebben we goed gekeken naar eisen die er waren voor de vorige groep. Hierna hebben we samen met de opdrachtgever gezeten om te kijken wat de verschillen zijn voor dit jaar. Op basis van deze vergadering, en de eisen van de vorige groep, had ik het eerste concept voor het PvE gemaakt. Dit Het format dat ik het had gemaakt waardeerde de Automotive mensen onder ons niet, ze vonden het niet overzichtelijk. Die moesten het in een MS Exel doen vanuit hun opleiding, maar daar waren wij van Elektrotechniek het niet mee eens. Het is lastig om onderbowing van de eisen er bij te zetten en om er een ondertekenbaar en niet-bewerkbaar bestand van de maken (een PDF). Uieidelijk heb ik mijn format aangehouden en heeft uit mijn hoofd Chris deze vertaalt naar een Exel bestand.
Daarnaast heb ik ook geanalyseerd voor de stabilisatie unit zelf (hoofdstuk 6 in `verslag.pdf`; of 8.3.2 voor een uitgebreidere variant). Hier heb ik samen met Tijn de motor keuze gemaakt, en alle berekeningen over de motor heb ik zelf gedaan.
Het eerste conept dat ik had gamaakt hebben we samen wat aangevult en verbeterd en vervolgens hetzelfde met de opdrachtgever.
Ook heb ik de analyse gedaan voor wat nodig is voor mijn unit, de motordriver voor de stabalisatie.
## Ontwerpen (8)
Het was eerst de bedoeling dat ik samen met Gryvon het ontwerp voor de
motordriver te maken, maar die is gestopt met het project voor dat er aan
begonnen is. Dus ik heb het ontwerp alleen gedaan. Chirs, de enige andere van
elektrotechniek, heeft niet veel ervaring van het ontwerpen van motordrivers,
dus ik dacht dat het uitleggen hoe het moet meer tijd kost dan het zelf doen.
Het was eerst de bedoeling dat ik samen met Gryvon het ontwerp voor de motrodriver te maken, maar die is gestopt met het project voor dat er aan begonnen is. Dus ik heb het ontwerp alleen gedaan. Chirs, de enige andere van elektrotechniek, heeft niet veel ervaring van het ontwerpen van motordrivers, dus ik dacht dat het uitleggen hoe het moet meer tijd kost dan het zelf doen.
zie hoofdstuk 6 van `verslag.pdf` of 8.3 voor het detailontwerp.
## Realiseren (6)
## Realiseren (O)
De motordriver heb ik gesoldeerd in het SMD lab op Accademiplein, en getest eerst op Accademiplein voor te tesen of de hardware werkt en later op het RDM met een motor aangesloten de software en intergratie te testen.
De motordriver heb ik gesoldeerd in het SMD lab op Accademiplein, en getest
eerst op Accademiplein voor te testen of de hardware werkt en later op het RDM
met een motor aangesloten de software en integratie te testen. deze testen zijn nog niet gedocumenteerd.
## Beheren (6)
## Beheren (O)
Het detailontwerp heb ik geschreven, ook heb ik een resource map gemaakt die in software gebruikt kan worden dat beschrijft wat er op welke pin is aangesloten.
Zowel documentatie als de software is gebruikt gemaakt van git voor versiebeheer. Deze zet ik standaard pas openbaar als het project is afgerond.
> [!todo]
> software ontwerp en test rapport moeten verder gemaakt worden.
De Software is om moment van schrijven nog niet af, hier wordt nog verder aangewerkent komende weeken. Hier wordt ook documentatie voor geschreven.
## Managen (6)
Elke week hebben we op donderdag gewerkt en vergaderd op het RDM. Hier hielden
we eiders voortgang updates, en er werd ook regelmatig samen na gedacht over de
uitdagingen waar tegengelopen werd.
Eleke week hebben we op donderdag gewerkt en vergaderd op het RDM. Hier hielden we eiders voordgang uptodate, en werdt ook regelmatig samen na gedacht over de uitdagingen waar tegenaangelopen werdt.
## Adviseren (O)
## Adviseren (6)
> [!todo]
> moet nog geschreven worden
Adviesen zoals wat voor accu of motor er nodig is voor de stabilisatie is gegeven in het detaiontwerp. Er komt nog een advies over hoe de test omstelling ingezet kan worden in het voertuig, dit is nog niet gegeven om dat ik hier nog acctief aan werkt en dus nog niet weet wat er exact nodig is om dit te doen.
## Onderzoeken (O)
## Onderzoeken (6)
> [!todo]
> moet nog geschreven worden
ik heb onderzocht hoe de meeste kracht uit een BLDC motor gehaaldt kan worden. Dit kwam heel snel neer op hoe FOC werkt, en hoe dit het best hier geimplementeerd kan worden.
## professionaliseren (6)
Er is elke week een presentatie gehouden voor de opdrachtgever en Automotive
docenten.
Er is elke week een presentatie gehouden voor de opdrachtgever en Automotive docenten.

279
markdown/detailontwerp_stabilisatie.md
View File

@ -1,62 +1,24 @@
---
sub_title: Superlight Personal Carrier
toc: true
tags:
- kladjes
- elektro
- elektro/hr
- elektro/hr/pee51
auther:
- name: "Finley van Reenen"
email: "0964590@hr.nl"
name_short: "e.l.f. van Reenen"
- name: "Chris Tan"
email: "0992143@hr.nl"
name_short: "c. Tan"
- name: "Tijn Snijders"
email: "1001829@hr.nl"
name_short: "t. Snijders"
- name: "Max Kappert"
email: "1030682@hr.nl"
name_short: "m. Kappert"
- name: "Thomas Braam"
email: "0989527@hr.nl"
name_short: "t. Braam"
tags: kladjes, elektro, elektro/hr, elektro/hr/pee51
---
[parent](/tPb3Up1fQEuZ86yrJSkYRQ)
# Detailontwerp Stabilisatie
[toc]
## Inleiding
De SPC^[Superlight Personal Carrier] is een twee wielig concept eenpersoons
voertuig. Zonder actieve stabilisatie gaat deze omvallen, hiervoor is een
reactie wiel ontworpen. Het aansturen van de motor voor dit wiel is lastig, de
volledige kracht moet gehaald worden vanaf stilstand. Dit is alleen mogelijk met
FOC^[Field oriented Controll].
De SPC^[Superlight Personal Carrier] is een twee wielig concept eenpersoons voertuig. Zonder actieve stabilisatie gaat deze omvallen, hiervoor is een reactie wiel ontworpen. Het aansturen van de motor voor dit wiel is lastig, de volledige kracht moet gehaald worden vanaf stilstand. Dit is alleen mogelijk met FOC^[Field oriented Controll]. Er zijn niet veel motor driver op de markt voor het vermogen (4,5 KW, 45 Nm), hierom is er een op maat gemaakte motor driver ontworpen.
## Analyse
Er zijn nog veel onbekenden over het voertuig. De belangrijkste parameters die
nodig zijn om de stabilisatie te ontwerpen is het totaal gewicht van het
voertuig en waar het midden van de massa is. Deze parameters kan je alleen maar
weten als het voertuig af is of exact bekent is wat en waar alles in het
voertuig komt. Dit weten we nog niet, om deze inschatting te maken hebben de
automotive studenten een inschatting gemaakt. Deze inschatting is gemaakt op
basis de het huidige frame, hiervoor zijn is het voertuig gewogen en de hoogte
van midden punt van de massa gemeten. En inschattingen van wat er
nog in het voertuig moet komen.
Met deze inschattingen is berekent door Tijn zwaar, de benodigde kracht en
snelheid om de eisen te halen. Hieruit kwam een reactiewiel van $10 Kg$ en
$45 Nm$ op een maximumsnelheid van $1000 rpm$ gehaalt moet kunnen worden.
Dit komt neer op $4.5 kW$ meganishce vermogen.
Tijn Stijders (student Automotive engineer) heeft de benodigde kracht van $45 Nm$ op een maximumsnelheid van $1000 rpm$, dit is $4.5 kW$ berekent voor dit voertuig. Deze berekening is gebaseerd op inschattingen van het gewicht van het voertuig, maar is nauwkeurig genoeg om te gebruiken.
### Motor Keuze
Het is voor ons niet toegestaan om boven de $50 V$ te testen op de RDM wegens
veiligheid. Er zijn erg weinig motoren beschikbaar die onder deze spanning aan
de eisen voldoet. Hierom wordt het ontwerp voor een hogere spanning ontworpen en
niet op volledig vermogen getest.
Het is voor ons niet toegestaan om boven de $50 V$ te testen op de RDM wegens veiligheid. Er zijn erg weinig motoren beschikbaar die onder deze spanning aan de eisen voldoet. Hierom wordt er niet op volledig vermogen getest in dit project, om meer keuze vrijheid te krijgen voor een geschikte motor.
De volgende motor is gekozen:
@ -115,14 +77,11 @@ De gegeven specificatie zijn:
| 23 | 43.33 | 56.41 | 2444 | 2357 | 8.13 | 2006 | 82.1 | 68 |
| 24 | 42.99 | 60.35 | 2594 | 2294 | 8.77 | 2108 | 81.3 | 71 |
Er missen wat gegevens om verder te kunnen. De hoeveelheid stroom bij krachten
groter dan $8.77 Nm$ en hoelang de piek kracht volgehouden kan worden.
Er missen wat gegevens om verder te kunnen. De hoeveelheid stroom bij krachten groter dan $8.77 Nm$ en hoelang de piek kracht volgehouden kan worden.
### koppel constante
Om de stroom bij grotere krachten te berekenen is de koppel constante nodig.
Dit is de hoeveelheid koppel die per Ampère levert. In dit geval kan deze
berekend worden met de volgende formule.
Om de stroom bij grotere krachten te berekenen is de koppel constante nodig. Dit is de hoeveelheid koppel die per Ampère levert. In dit geval kan deze berekend worden met de volgende formule.
$$
K_T = \frac{\tau}{I-I_{noload}}
@ -234,7 +193,7 @@ $$
Met een 1:4 gearbox kan een maximale snelheid van 875 rpm halen (de motor kan maximaal 3500 rpm draaien). Dit is iets onder de eisen, maar een betere motor hebben wij niet gevonden voor een redelijke prijs.
voor $3500rpm$ met $11.3 Nm$ is een spanning nodig van $71.3V$.
voor $3500rpm$ met $11.3 Nm$ is een spanning nodig van $64V$.
> Er is zat een grote fout in eerdere berekeningen. Terug regekent was dat voor 25 Nm i.p.v. 45 Nm. Dan is er maar ongeveer 45 A met de 1:4 gearbox nodig. De motor driver is dus ontworpen voor 50 A (inclusief een marge) i.p.v. de 80 A die het eigenlijk had moeten zijn. Volgende keer de berekeningen beter controleren.
> Verder in dit document zal de $50 A$ gebruik worden
@ -242,66 +201,27 @@ voor $3500rpm$ met $11.3 Nm$ is een spanning nodig van $71.3V$.
### Specificaties
- De drijver moet minimaal $72 V$ aan kunnen, met voorkeur van $120 V$ [^1]
- de drijver moet minimaal $50 A$ continu kunnen leveren [^1]
- maakt gebruik van Field Orented Controll, om het volledige vermogen te kunnen
halen vanaf stilstand.
- de drijver moet minimaal $50 A$ continu kunnen leveren (wat eigenlijk $80 A$ had moeten zijn) [^1]
- maakt gebruik van Field Orented Controll, om het volledige vermogen te kunnen halen vanaf stilstand.
- De hoek van het voertuig moet gemeten worden.
- Er is een regel loop tussen de hoek sensor en de kracht van de motor.
- Er is een SPI-client connector waarmee verschillende instellingen ingesteld
mee kan worden, waaronder het maximaal vermogen.
- Er is een mogenlijkheid om later de SPI-client te kunnen vervangen met een
CAN-bus.
- Er is een SPI-client connector waarmee verschillende instellingen ingesteld mee kan worden, waaronder het maximaal vermogen.
CAN-bus is de sandaart communicatie potocol in autos, maar er is gekozen om dit
protocool nog niet te implementeeren, wegens de complexitijd van dit protocool.
[^1]: Er wordt tot $50 V$ getest, deze waardes word het voor ontworpen, maar
niet tot de limiet getest.
[^1]: Er wordt tot $50 V$ getest, deze waardes word het voor ontworpen, maar niet tot de limiet getest.
## Ontwerp
Motordrivers die dit vermogen aan kunnen en FOC ontersteunen zijn erg schaarst,
op de markt. We hebben geen driver kunnen vinden die niet op maat gemaakt wordt.
Zelf een maken is goedkoper, aangezien er geen certificeertingen gedaan hoeven
worden en geen abrijds kosten hoeven te rekenen voor onszelf.
Daarbij heeft het team ook al ervaring. Finley heeft al een motor driver
ontworpen op haar stage. Dat was ook een grote factor in het maken van deze
keuze.
### Componenten
Een FOC BLDC motor driver bestaat minimaal uit drie half driver en een
controller voor de FOC. Eleke halfbridge driver bestaat uit twee transistoren
en een gate driver.
#### FET's
#### Transistoren
MOSFET's was de eerste waar naar gezocht is. Van bijna alle FET's is de maximale stroom in de datasheet is niet realistisch haalbaar, dit vereist veel koeling dat erg lastig is te realiseren. Dit maakt het vinden van een geschikte MOSFET lastig, de meeste kunnen het niet aan alleen. Het is mogelijk om meerde parallel te zetten, maar dit vereist goede thermisch beheer.
Tyristoren werken niet, omdat de voeding direct van een accu komt dus geen 'zero
crossing' om ze uit te zetten. BJT's zijn niet bepaalt geschikt voor grote
stromen. De stroom is zelf erg hoog voor FET's, maar dat is eigenlijk onze enige
optie.
MOSFET's was de eerste waar naar gezocht is. Van bijna alle FET's is de maximale
stroom in de datasheet is niet realistisch haalbaar, dit vereist veel koeling
dat erg lastig is te realiseren. Dit maakt het vinden van een geschikte MOSFET
lastig, de meeste kunnen het niet aan alleen. Het is mogelijk om meerde parallel
te zetten, maar dit vereist goede thermisch beheer.
Een andere optie is GaNFET's, hier hebben we een fabrikant (Efficiënt Power
Converters; EPC) gevonden die veel redelijkere maximale stroom geven. De
EPC3207^[[https://epc-co.com/epc/products/gan-fets-and-ics/epc2307](https://epc-co.com/epc/products/gan-fets-and-ics/epc2307)]
lijkt met meest geschikt voor dit project. Deze kan $62A$ aan volgens de
datasheet, en verliest ongeveer $15W$ bij $50A$. Dit vermogen is goed te koelen
met een koelblok.
Een andere optie is GaNFET's, hier hebben we een fabrikant (Efficiënt Power Converters; EPC) gevonden die veel redelijkere maximale stroom geven. De EPC3207^[[https://epc-co.com/epc/products/gan-fets-and-ics/epc2307](https://epc-co.com/epc/products/gan-fets-and-ics/epc2307)] lijkt met meest geschikt voor dit project. Deze kan $62A$ aan volgens de datasheet, en verliest ongeveer $15W$ bij $50A$. Dit vermogen is goed te koelen met een koelblok.
#### Gate Driver
EPC geeft een lijst aan aangeraden gate drivers
IC's^[[https://epc-co.com/epc/design-support/gan-first-time-right/drivers-and-controllers](https://epc-co.com/epc/design-support/gan-first-time-right/drivers-and-controllers)].
Er is gekozen voor de NCP51820 van On-Semi uit deze lijst. Deze kan hoge
spanningen aan, de schakeling er om heen is makkelijk te maken door een aparte
source en sync pinnen, en is goed verkrijgbaar voor een goede prijs.
EPC geeft een lijst aan aangeraden gate drivers IC's^[[https://epc-co.com/epc/design-support/gan-first-time-right/drivers-and-controllers](https://epc-co.com/epc/design-support/gan-first-time-right/drivers-and-controllers)]. Er is gekozen voor de NCP51820 van On-Semi uit deze lijst. Deze kan hoge spanningen aan, de schakeling er om heen is makkelijk te maken door een aparte source en sync pinnen, en is goed verkrijgbaar voor een goede prijs.
##### Verliezen in de FET
@ -334,13 +254,11 @@ Als je dit invult:
$U = 120V$, $I = 50A$, $t = 4 ns$, $f_s = 50 kHz$ dan is $P_{loss,sw} = 1.2 W$.
Dit geeft een totaal van $P_{loss} = 16.2W$. Dit is berekent met een ruime
schakelverlies met bijna $100\%$ PWM. De werkelijkheid zal het minder zijn.
Dit geeft een totaal van $P_{loss} = 16.2W$. Dit is berekent met een ruime schakelverlies met bijna $100\%$ PWM. De werkelijkheid zal het minder zijn.
#### Stroom Meting
Heel eerlijk, deze was ik een beetje vergeten, dus heb snel de ACS724
toegevoegd. Nu hopen dat die de piek stromen aan kan.
Heel eerlijk, deze was ik een beetje vergeten, dus heb snel de ACS724 toegevoegd. Nu hopen dat die de piek stromen aan kan.
#### Hoek Sensor
@ -348,68 +266,39 @@ Het meten van de hoek hebben we drie manieren voor gevonden:
- afstand sensoren naar de grond
Als de grond wat scheef is zal het reactiewiel het voertuig scheef (ten opzichte
van zwaartekracht), waardoor het wiel steeds sneller gaat draaien tot die de
maximale snelheid bereikt, dan valt het voertuig om. Niet heel handig dus.
Als de grond wat scheef is zal het reactiewiel het voertuig scheef (ten opzichte van zwaartekracht), waardoor het wiel steeds sneller gaat draaien tot die de maximale snelheid bereikt, dan valt het voertuig om. Niet heel handig dus.
- MEMS-Gyroscoop
Meet direct de hoek en is snel. Nadeel is als deze afwijkt veranderd de nul
positie en gaat die balanceren op het verkeerde punt.
Meet direct de hoek en is snel. Nadeel is als deze afwijkt veranderd de nul positie en gaat die balanceren op het verkeerde punt.
- MEMS-Versnellingsmeter
Meet de zwaartekracht direct, dus verliest de nul positie niet, maar wordt
verstoord bij een stoot.
Meet de zwaartekracht direct, dus verliest de nul positie niet, maar wordt verstoord bij een stoot.
De beste optie is een combinatie van een MEMS-gyroscoop en een
MEMS-versnellingsmeter. De versnellingsmeter zorgt er voor dat de nul positie
niet verloren gaat. En de gyroscoop voor nauwkeurige meting van de hoek. Deze
combinatie wordt ook een IMU (Inertial measurement unit) genoemd.
De beste optie is een combinatie van een MEMS-gyroscoop en een MEMS-versnellingsmeter. De versnellingsmeter zorgt er voor dat de nul positie niet verloren gaat. En de gyroscoop voor nauwkeurige meting van de hoek. Deze combinatie wordt ook een IMU (Inertial measurement unit) genoemd.
Uiteindelijk is de M5Stack IMU Pro Mini gekozen, dit is een module in behuizing
met een connector. Dit is erg handig, omdat deze goed schokvrij bevestigt moet
worden. Er zit ook nog een kompas en luchtdruk sensor op, maar er zijn geen
plannen om deze te gebruiken.
Uiteindelijk is de M5Stack IMU Pro Mini gekozen, dit is een module in behuizing met een connector. Dit is erg handig, omdat deze goed schokvrij bevestigt moet worden. Er zit ook nog een kompas en luchtdruk sensor op, maar er zijn geen plannen om deze te gebruiken.
In deze module zit de
BMI270^[[https://www.bosch-sensortec.com/products/motion-sensors/imus/bmi270/](https://www.bosch-sensortec.com/products/motion-sensors/imus/bmi270/)]
van Bosch. De I^2^C bus van deze IC is direct verbonden met de connector naar
buiten toe.
In deze module zit de BMI270^[[https://www.bosch-sensortec.com/products/motion-sensors/imus/bmi270/](https://www.bosch-sensortec.com/products/motion-sensors/imus/bmi270/)] van Bosch. De I^2^C bus van deze IC is direct verbonden met de connector naar buiten toe.
#### Microcontroller
Er zijn niet veel vereisten voor de microcontroller, bijna alle microcontrollers
hebben SPI, I2C interfaces en een ADC voor de stroom meting. Het belangrijkste
is dat die genoeg rekenkracht heeft voor de FOC berekeningen.
Er zijn niet veel vereisten voor de microcontroller, bijna alle microcontrollers hebben SPI, I2C interfaces en een ADC voor de stroom meting. Het belangrijkste is dat die genoeg rekenkracht heeft voor de FOC berekeningen.
Uiteindelijk is gekozen voor een RP2040 van Raspberry Pi, deze heeft twee ARM
Cortex M0+ cores die tot 150 MHz aan kunnen. Het grote voordeel van deze
microcontroller is dat ik al een ontwerp klaar heb liggen met alle benodigde
componenten.
Uiteindelijk is gekozen voor een RP2040 van Raspberry Pi, deze heeft twee ARM Cortex M0+ cores die tot 150 MHz aan kunnen. Het grote voordeel van deze microcontroller is dat ik al een ontwerp klaar heb liggen met alle benodigde componenten.
#### Encoder
Voor FOC moet de positie van polen (magneten) in de rotor ten opzichte van de
slots (elektro magneten) in de rotor. Hoe nauwkeuriger dit is hoe effectiever
de FOC is om met maximale vermogen uit de motor te kunnen halen.
Voor FOC moet de positie van polen (magneten) in de rotor ten opzichte van de slots (elektro magneten) in de rotor. Hoe nauwkeuriger dit is hoe effectiever de FOC is om met maximale vermogen uit de motor te kunnen halen.
Veel motoren worden geleverd met drie hall-effect sensoren die deze relatieve
positie direct meten, allen zijn deze niet heel nauwkeurig op lage snelheden.
Veel motoren worden geleverd met drie hall-effect sensoren die deze relatieve positie direct meten, allen zijn deze niet heel nauwkeurig op lage snelheden.
Een Relatieve rotary encoder, zoals een optische die sloten telt in een schrijf
die gemonteerd is aan de rotor, kan veel nauwkeuriger. Het nadeel is dat deze
gekalibreerd moet worden elke keer als de stroom er afgaat.
Een Relatieve rotary encoder, zoals een optische die sloten telt in een schrijf die gemonteerd is aan de rotor, kan veel nauwkeuriger. Het nadeel is dat deze gekalibreerd moet worden elke keer als de stroom er afgaat.
Een absolute rotary encoder hoeft maar 1 keer gekalibreerd te worden. De meeste.
Er zijn twee soorten absolute encoders die veel gebruikt worden, een die om een
as gemonteerd worden (zoals de
AMT212B-V^[[https://www.sameskydevices.com/product/motion-and-control/rotary-encoders/absolute/modular/amt212b-v](https://www.sameskydevices.com/product/motion-and-control/rotary-encoders/absolute/modular/amt212b-v)])
of een die de oriëntatie van een magneet meet (zoals de
AS5600^[[https://ams-osram.com/products/sensor-solutions/position-sensors/ams-as5600-position-sensor](https://ams-osram.com/products/sensor-solutions/position-sensors/ams-as5600-position-sensor)]).
Een absolute rotary encoder hoeft maar 1 keer gekalibreerd te worden. De meeste. Er zijn twee soorten absolute encoders die veel gebruikt worden, een die om een as gemonteerd worden (zoals de AMT212B-V^[[https://www.sameskydevices.com/product/motion-and-control/rotary-encoders/absolute/modular/amt212b-v](https://www.sameskydevices.com/product/motion-and-control/rotary-encoders/absolute/modular/amt212b-v)]) of een die de oriëntatie van een magneet meet (zoals de AS5600^[[https://ams-osram.com/products/sensor-solutions/position-sensors/ams-as5600-position-sensor](https://ams-osram.com/products/sensor-solutions/position-sensors/ams-as5600-position-sensor)]).
Er is gekozen voor een breakout board te kopen van de AS5600, deze is het
makkelijkst de monteren en goed verkrijgbaar van de absolute encoders.
Er is gekozen voor een breakout board te kopen van de AS5600, deze is het makkelijkst de monteren en goed verkrijgbaar van de absolute encoders.
### Schema
@ -417,65 +306,35 @@ Het schema is gemaakt in KiCad
#### Half-bridge
Voor een BLDC-motor driver zijn drie half-bridges nodig. Bij een ontwerp van een
half bridge zijn twee belangrijke dingen, naast component keuze. De gate driver
en de power filtering.
Voor een BLDC-motor driver zijn drie half-bridges nodig. Bij een ontwerp van een half bridge zijn twee belangrijke dingen, naast component keuze. De gate driver en de power filtering.
##### Power Filtering
In dit ontwerp worden GaNFET's gebruikt, deze schadelijk binnen enkele
nanosecondes. Eleke hoeveelheid aan inductie vanaf de voeding vertraagt deze
snelheid, en is een antenne voor de honderden MHz dat door deze schakelsnelheid
gegenereerd wordt. Er moeten dus condensatoren zo dicht mogelijk bij de FET's om
de inductie zo minimaal mogelijk te maken. Deze moeten ook keramische zijn door
de lage ESR. Een nadeel is dat deze voor veel motor drijvers eigenlijk te groot
zijn waardoor de afstand tussen de condensator en FET's te groot wordt als de
filtering in 1 stage gaat.
In dit ontwerp worden GaNFET's gebruikt, deze schadelijk binnen enkele nanosecondes. Eleke hoeveelheid aan inductie vanaf de voeding vertraagt deze snelheid, en is een antenne voor de honderden MHz dat door deze schakelsnelheid gegenereerd wordt. Er moeten dus condensatoren zo dicht mogelijk bij de FET's om de inductie zo minimaal mogelijk te maken. Deze moeten ook keramische zijn door de lage ESR. Een nadeel is dat deze voor veel motor drijvers eigenlijk te groot zijn waardoor de afstand tussen de condensator en FET's te groot wordt als de filtering in 1 stage gaat.
Om te berekenen hoeveel stages nodig zijn, moet eerste de layout gemaakt worden
(hier meer over in het hooftstuk PCB). Bij de layout is het geluk om $7.2 \mu F$
(5 x $1\mu F$ en 1 x $2.2\mu F$) in de eerste stage te plaatsen.
Om te berekenen hoeveel stages nodig zijn, moet eerste de layout gemaakt worden (hier meer over in het hooftstuk PCB). Bij de layout is het geluk om $7.2 \mu F$ (5 x $1\mu F$ en 1 x $2.2\mu F$) in de eerste stage te plaatsen.
> TODO: ref to hooftstuk pcb needed!
Na veel experimenteren in een simulatie in LTspice lijkt $7.2\mu F$ wel weinig,
het zal een stuk beter zijn als er $20\mu F$ zal passen.
Na veel experimenteren in een simulatie in LTspice lijkt $7.2\mu F$ wel weinig, het zal een stuk beter zijn als er $20\mu F$ zal passen.
De tweede stage is wat klein gehouden, om in inschakelstroom beperkt te houden.
Dit betekent wel dat er erg dikke kabels nodig zijn om het volledige vermogen
aan te kunnen.
De tweede stage is wat klein gehouden, om in inschakelstroom beperkt te houden. Dit betekent wel dat er erg dikke kabels nodig zijn om het volledige vermogen aan te kunnen.
Helaas is de simulatie gecrasht en het bestand corrupt geraakt. Het is hierna
niet meer gelukt om de simulatie stabiel opnieuw op te bouwen (vermogens van
honderden KW bij een kleine aanpassing). Onder staat is de schakeling van de
opnieuw opgebouwde schakeling die dus niet werkt.
Helaas is de simulatie gecrasht en het bestand corrupt geraakt. Het is hierna niet meer gelukt om de simulatie stabiel opnieuw op te bouwen (vermogens van honderden KW bij een kleine aanpassing). Onder staat is de schakeling van de opnieuw opgebouwde schakeling die dus niet werkt.
![Schakeling simulatie power filter\label{detil_stab_sim_fet}](https://live.kladjes.nl/uploads/7f783ce7-ee05-4193-844f-240cbec98bce.png)
![Schakeling simulatie power filter](https://live.kladjes.nl/uploads/7f783ce7-ee05-4193-844f-240cbec98bce.png)
In figuur \ref{detil_stab_sim_fet} is C2 zijn de keramische condensatoren vlak bij de FET's (eerste stage), C3 en C1
zijn solid polymer aluminum capacitors voor de tweede stage. L4 is een
ingeschatte inductie van de verbinding tussen de condensatoren en L5 is de
inductie van de kabels vanaf de accu.
C2 zijn de keramische condensatoren vlak bij de FET's (eerste stage), C3 en C1 zijn solid polymer aluminum capacitors voor de tweede stage. L4 is een ingeschatte inductie van de verbinding tussen de condensatoren en L5 is de inductie van de kabels vanaf de accu.
De condensator waardes zijn een stuk groter dan op het evaluatiebord. Hier
zitten 7 condensatoren van $22nF$ op ($125nF$ totaal). Ik vermoed dat mijn
simulaties wat pessimistischer zijn dat de werkelijkheid.
De condensator waardes zijn een stuk groter dan op het evaluatiebord. Hier zitten 7 condensatoren van $22nF$ op ($125nF$ totaal). Ik vermoed dat mijn simulaties wat pessimistischer zijn dat de werkelijkheid.
##### Gate Driver
Het simulatiemodel van de gate driver IC is alleen beschikbaar voor Simplus. Het
is mij niet gelukt om de gratis versie van deze software werkend te krijgen of
het model te converteren naar een ander format. Dus het berekenen of simuleren
voor gate driver gaat niet lukken. Dus ik heb een referentieontwerp van EPC
overgenomen met een $0\Omega$ weerstand bij de sync (hier is wel een $0\Omega$
jumper gebruikt zodat die later vervangen kan worden met een weerstand) en
$0.39\Omega$ voor de source.
Het simulatiemodel van de gate driver IC is alleen beschikbaar voor Simplus. Het is mij niet gelukt om de gratis versie van deze software werkend te krijgen of het model te converteren naar een ander format. Dus het berekenen of simuleren voor gate driver gaat niet lukken. Dus ik heb een referentieontwerp van EPC overgenomen met een $0\Omega$ weerstand bij de sync (hier is wel een $0\Omega$ jumper gebruikt zodat die later vervangen kan worden met een weerstand) en $0.39\Omega$ voor de source.
#### Microcontroller
De microcontroller schakeling is een kopie van een hobby project, deze
schakeling is al getest. Er is niks veranderd aan dit ontwerp voor dit project,
behalve dat er andere io pinnen gebruikt worden.
De microcontroller schakeling is een kopie van een hobby project, deze schakeling is al getest. Er is niks veranderd aan dit ontwerp voor dit project, behalve dat er andere io pinnen gebruikt worden.
### PCB
@ -484,53 +343,31 @@ behalve dat er andere io pinnen gebruikt worden.
Vijftig ampère is erg veel voor een PCB.
> KiCad Calculator Tools:
> "The calculations are valid for currents up to $35 A$ (external) or $17.5 A$
(internal), temperature rises up to $100^\circ C$, and widths of up to 400
mils (10mm)"
> "The calculations are valid for currents up to $35 A$ (external) or $17.5 A$ (internal), temperature rises up to $100^\circ C$, and widths of up to 400 mils (10mm)"
Deze tool geeft voor $35A$, $150mm$ spoor lengte en $10^\circ C\Delta$ met
$70\mu m$ koper een spoor breedte van $20.2mm$. De spoorbreedte is al buiten het
berijk van deze tool. Als we toch de stroom verandert naar $50A$ wordt dit
$33.1mm$.
Deze tool heeft voor $35A$, $150mm$ spoor lengte en $10^\circ C\Delta$ met $70\mu m$ koper een spoor breedte van $20.2mm$. De spoorbreedte is al buiten het berijk van deze tool. Als we toch de stroom verandert naar $50A$ wordt dit $33.1mm$.
Met dezelfde instellingen voor $50A$ in de calculator van DigiKey keeft die
dezelfde resultatie. En die van AdvancedPCB, PCBWay en OMNI calculator. Of ze
gebruiken allemaal dezelfde beperkte formule of het klopt redelijk.
Met dezelfde instellingen voor $50A$ in de calculator van DigiKey keeft die dezelfde resultatie. En die van AdvancedPCB, PCBWay en OMNI calculator. Of ze gebruiken allemaal dezelfde beperkte formule of het klopt redelijk.
Er is gekozen om een spoor breedte van $40mm$ te gebruiken om iets marge te
hebben als deze rekenmachines afwijken. Dit is erg breed, dus dit verdeeld gedaan
over een buiten laag en een binnen laag plus nog een extra marge omdat
binnenlagen minder goed koelen. De lagen zijn om en om gedaan, zodat het beetje
capaciteit tussen deze lagen de inductie ietsje compenseert.
Er is gekozen om een spoor breedte van $40mm$ te gebruiken om iets marge te hebben als deze rekenmachines afwijken. Dit is erg breed, dus dit verdeeld gedaan over een buiten laag en een binnen laag plus nog een extra marge omdat binnenlagen minder goed koelen. De lagen zijn om en om gedaan, zodat het beetje capaciteit tussen deze lagen de inductie ietsje compenseert.
#### Half-bridges
Gelukkig heeft EPC (de fabrikant van de FET's) een aantal aangeraden layouts (figuur \ref{detil_stab_fet_ref}).
Gelukkig heeft EPC (de fabrikant van de FET's) een aantal aangeraden layouts.
![Aangeraden PCB layout van EPC\label{detil_stab_fet_ref}](https://live.kladjes.nl/uploads/e4a587e6-798b-4fed-8518-9574473bdf79.png)
![Aangeraden PCB layout van EPC](https://live.kladjes.nl/uploads/e4a587e6-798b-4fed-8518-9574473bdf79.png)
Bij dit project worden de high-side (HS) en low-side (LS) FET's ongeveer
hetzelfde belast, dus ze hebben dezelfde koeling nodig. Dus er is voor de
middelste optie gekozen.
Bij dit project worden de high-side (HS) en low-side (LS) FET's ongeveer hetzelfde belast, dus ze hebben dezelfde koeling nodig. Dus er is voor de middelste optie gekozen.
![3D render van een van de half-brdige layouts\label{detil_stab_fet_layout}](https://live.kladjes.nl/uploads/43a7f9a1-a3d6-4f2b-844e-be65623e1b12.png)
![3D render van een van de half-brdige layouts](https://live.kladjes.nl/uploads/43a7f9a1-a3d6-4f2b-844e-be65623e1b12.png)
In figuur \ref{detil_stab_fet_layout} is de layout te zien. De rij condensatoren in het midden tussen de
twee FET's (met veel vias er omheen). Rechts daar van de SOIC-8 is de stroom
meting IC en rechts onderin de gate driver.
De uitgang van de FET's voor de stroom meet IC is er ook in de binnen laag
direct onder de top laat (de render is van de top laag). Deze zit er om de
stroom loop zo'n klein mogelijk oppervlak te geven met de condensatoren, door er
onder door te gaan. Hierom stoppen de vias van de voeding ook zo abrupt.
Hierboven is de layout te zien. De rij condensatoren in het midden tussen de twee FET's (met veel vias er omheen). Rechts daar van de SOIC-8 is de stroom meting IC en rechts onderin de gate driver.
De uitgang van de FET's voor de stroom meet IC is er ook in de binnen laag direct onder de top laat (de render is van de top laag). Deze zit er om de stroom loop zo'n klein mogelijk oppervlak te geven met de condensatoren, door er onder door te gaan. Hierom stoppen de vias van de voeding ook zo abrupt.
## Productie
De PCB en stencel zijn gepoduceert door JLCPCB en de componenten zijn gelaats en
in de reflow oven gegaan in het SMD-lab op Accademiplein.
De PCB en stencel zijn gepoduceert door JLCPCB en de componenten zijn gelaats en in de reflow oven gegaan in het SMD-lab op Accademiplein.
Na dat die uit de over kwam zijn er een aantal soleer balletjes weggehaald, twee
soldeer bruggen weg gehaald bij een van de gate driver IC's en de
microcontroller opnieuwe met de hand erop gelaast. De microcontroller had teveel
tin op de groundpad aan de onderkant, waardoor deze omhoog kwam en de pinnen aan
de zijkant boven de PCB zweefde onder contact.
Na dat die uit de over kwam zijn er een aantal soleer balletjes weggehaald, twee soldeer bruggen weg gehaald bij een van de gate driver IC's en de microcontroller opnieuwe met de hand erop gelaast. De microcontroller had teveel tin op de groundpad aan de onderkant, waardoor deze omhoog kwam en de pinnen aan de zijkant boven de PCB zweefde onder contact.

38
markdown/detailontwerp_stuursysteem.md
View File

@ -1,50 +1,30 @@
---
sub_title: Superlight Personal Carrier
tags:
- kladjes
- elektro
- elektro/hr
- elektro/hr/pee51
auther:
- name: "Finley van Reenen"
email: "0964590@hr.nl"
name_short: "e.l.f. van Reenen"
- name: "Chris Tan"
email: "0992143@hr.nl"
name_short: "c. Tan"
- name: "Tijn Snijders"
email: "1001829@hr.nl"
name_short: "t. Snijders"
- name: "Max Kappert"
email: "1030682@hr.nl"
name_short: "m. Kappert"
- name: "Thomas Braam"
email: "0989527@hr.nl"
name_short: "t. Braam"
tags: kladjes, elektro, elektro/hr, elektro/hr/pee51
---
[parent](/tPb3Up1fQEuZ86yrJSkYRQ)
## Vehicle Control unit
De VCU is een belangrijk onderdeel van het systeem, hiermee kunnen we het voertuig in een richting sturen en vooruit bewegen, de belangrijkste keuzes hierin zijn in welke taal we willen gaan programmeren en wat voor soort microcontroller we willen. De reden hiervoor is zodat de volgende team makkelijker kan omgaan met de code en het systeem makkelijker kunnen uitbreiden. het makkelijkst is dan om met de Arduino IDE en framework verder te gaan, omdat het een bekent en veel gedocumenteerd systeem is waar je veel over kan vinden op internet tegenover veel andere IDE's, programmeer talen en microcontrollers. verder moet het ook draadloos verbinding kunnen maken met een console controller zodat de volgende teams eventueel een andere keuze kunnen maken hoe ze willen sturen. Daarom hebben we voor de ESP32 gekozen omdat het alles aantikt met een gezond aantal GPIO pinnen.
De VCU is een belangrijk onderdeel van het systeem, hiermee kunnen we het voertuig in een richting sturen en vooruit bewegen, de belangrijkste keuzes hierin zijn in welke taal we willen gaan programmeren en wat voor soort microcontroller we willen. De reden hiervoor is zodat de volgende team makkelijker kan omgaan met de code en het systeem makkelijker kunnen uitbreiden. het makkelijkst is dan om met de Arduino IDE en taal verder te gaan, omdat het een bekent en veel gedocumenteerd systeem is waar je veel over kan vinden op internet tegenover veel andere IDE's, programmeer talen en microcontrollers. verder moet het ook draadloos verbinding kunnen maken met een console controller zodat de volgende teams eventueel een andere keuze kunnen maken hoe ze willen sturen. Daarom hebben we voor de ESP32 gekozen omdat het alles aantikt met een gezond aantal GPIO pinnen.
## Actuator
De actuator hebben we nodig om de wielen in een richting te kunnen sturen volgens Max Kappert(student automotive engineer) hebben we de volgende parameters gekregen die we nodig hebben om het voertuig te kunnen sturen.
| Parameter | Waarde | Eenheid | Opmerking |
| ------------------------------ | ------------- | ---------- | --------------------------------------------------- |
| Voertuigspanning | 12 - 14 | $V_{DC}$ | typisch voor auto-VCU's |
|--------------------------------|-------------|------------|----------------------|
| Voertuigspanning | 12 - 14 | $V_{DC}$ | typisch voor auto-ECU's |
| Stuurspanningdemperkle | 0 - 5 | $V_{DC}$ | naloge regeling |
| PWM-signaal frequentie | 25000 - 30000 | $Hz$ | Typische range voor aansturing |
| PWM duty cycle | 10 - 90 | $\%$ | $0\%$: minimale demping, $90\%$: maximale demping * |
| PWM-signaal frequentie | 1000 - 3000 | $Hz$ | Typische range voor aansturing |
| PWM duty cycle | 10 - 90 | $\%$ | $0%$: minimale demping, $90%$: maximale demping |
| Stroomverbruik klep | 0.5 - 2 | $A$ | Afhankelijk van de interne weerstand |
| Wielsnelheid | 0 - 250 | $km/h$ | Meet snelheid per wiel |
| Karrosserieversnelling | -3 tot +3 | $g$ | Laterale en verticale versnellingen |
| Axiale potentiometer (veerweg) | 0 - 50 | $mm$ | Meet veeruitslag |
| Temperatuur werkbereik | -40 tot +85 | $^\circ C$ | Automobielstandaard |
*demping voor de ophanging
Voor de Actuator is er een keuze gemaakt voor CDC (Continuous Damping Control) demper van SACHS, Maar vanwege de besteltijden van dit soort componenten kunnen we dit niet gebruiken. Daarom gebruiken we een actuator die er al staat, de A0-01/M van S-LINE. om de actuator te besturen gebruiken we een motordriver, de MDD20A. Dit is omdat we het al hebben en werkt met de huidige actuatoren en voldoende de parameters van de actuatoren behaald, daarom hebben we besloten om niet een nieuwe te kopen of te ontwerpen. Om ervoor te zorgen dat de actuatoren niet te ver gaan gebruiken we de AS5600 magnetic encoder. Dit is omdat de encoder een absoluut positie meegeeft en daarom voor minder problemen zorgt als het voertuig opnieuw opstart.

42
markdown/foc_onderzoek.md
View File

@ -1,42 +0,0 @@
---
sub_title: Superlight Personal Carrier
tags:
- kladjes
- elektro
- elektro/hr
- elektro/hr/pee51
auther:
- name: "Finley van Reenen"
email: "0964590@hr.nl"
name_short: "e.l.f. van Reenen"
---
*[BLDC]: Brushless Direct Current motor
*[SPC]: Superlight Personal Carrier
# Onderzoek Efficentie BLDC
## Inleiding
Voor de stabilisatie van de SPC is gekozen om dit te doen met een reactiewiel.
Hiervoor is het nodig dat de volledige kracht geleverd kan worden vanaf stilstand.
Dit onderzoek kijkt naar hoe dit gedaan kan worden.
## Onderzoeks vraag
hoofdvraag: Hoe kan een BLDC aangestuurd worden om het moment te maximaliseren
vanaf stilstand.
### Deel vragen
- what control methods are there
- torque over speed graph
-
### Voor Onderzoek
zoek therm: "efficiency BLDC control method for low speed"

33
markdown/pakket_van_eisen.md
View File

@ -1,34 +1,13 @@
---
sub_title: Superlight Personal Carrier
toc: true
tags:
- kladjes
- elektro
- elektro/hr
- elektro/hr/pee51
auther:
- name: "Finley van Reenen"
email: "0964590@hr.nl"
name_short: "e.l.f. van Reenen"
- name: "Chris Tan"
email: "0992143@hr.nl"
name_short: "c. Tan"
- name: "Gryvon Belfor"
email: "0985890@hr.nl"
name_short: "g. Belfor"
- name: "Tijn Snijders"
email: "1001829@hr.nl"
name_short: "t. Snijders"
- name: "Max Kappert"
email: "1030682@hr.nl"
name_short: "m. Kappert"
- name: "Thomas Braam"
email: "0989527@hr.nl"
name_short: "t. Braam"
tags: kladjes, elektro, elektro/hr, elektro/hr/pee51
---
[parent](/tPb3Up1fQEuZ86yrJSkYRQ)
# Pakket van Eisen
[toc]
## Inleiding
Bij dit project is de SPC^[Superlight Personal Carrier] opgesplitst in een aantal onderdelen. de eisen zijn verdeeld over deze onderdelen.
@ -88,7 +67,7 @@ De opdracht gever wil graag tussen Amsterdam van Rotterdam kunnen rijden.
**REQ-A-10[SH]: Het voertuig kan bediend worden door een bestuurder met een lengte van 150 centimeter tot en met 200 centimeter.**
> bron [www.cbs.nl/nl-nl/maatwerk/2021/37/lichaamslengte](https://www.cbs.nl/nl-nl/maatwerk/2021/37/lichaamslengte)
> bron https://www.cbs.nl/nl-nl/maatwerk/2021/37/lichaamslengte
> 8% van 19 jarige vrouwen zijn korter dan 160
> 10.2% van 19 jarige mannen zijn korter dan 175

179
markdown/plan_van_aanpak.md
View File

@ -1,32 +1,9 @@
---
sub_title: Superlight Personal Carrier
toc: true
tags:
- kladjes
- elektro
- elektro/hr
- elektro/hr/pee51
auther:
- name: "Finley van Reenen"
email: "0964590@hr.nl"
name_short: "e.l.f. van Reenen"
- name: "Chris Tan"
email: "0992143@hr.nl"
name_short: "c. Tan"
- name: "Gryvon Belfor"
email: "0985890@hr.nl"
name_short: "g. Belfor"
- name: "Tijn Snijders"
email: "1001829@hr.nl"
name_short: "t. Snijders"
- name: "Max Kappert"
email: "1030682@hr.nl"
name_short: "m. Kappert"
- name: "Thomas Braam"
email: "0989527@hr.nl"
name_short: "t. Braam"
tags: kladjes, elektro, elektro/hr, elektro/hr/pee51
---
[parent](/tPb3Up1fQEuZ86yrJSkYRQ)
# Plan van Aanpak
## Voorwoord
@ -37,6 +14,10 @@ Het SPC-project is een innovatief en interdisciplinair initiatief waarin student
Dit document is met zorg samengesteld en biedt een helder overzicht van de huidige status van het project, de uitdagingen die voor ons liggen en de strategieën die we hanteren om deze te overwinnen. We willen hierbij onze begeleiders, docenten en projectpartners bedanken voor hun ondersteuning en waardevolle inzichten.
## Inhoud
[toc]
## Inleiding
Voor dit semester wordt er verder gewerkt aan het project **Superlight Personal Carrier (SPC)**. Het SPC-project is een samenwerking tussen studenten uit verschillende opleidingen bevordert, met als doel een lichtgewicht, zelf stabiliserend éénpersoonsvoertuig te ontwikkelen. Dit semester is gericht op het verfijnen en verbeteren van essentiële subsystemen, zoals het aandrijf- en stuursysteem en stabilisatie, waarbij er parameters uit een Digital Twin gehaald worden.
@ -118,9 +99,9 @@ Er is nog onduidelijkheid over de samenwerking tussen aandrijving en besturing,
Er is nog geen uitgebreid testprotocol ontwikkeld om de prestaties van de aandrijving systematisch te valideren.
De huidige status (figuur \ref{pva_proto}) van het project vormt de basis voor verdere ontwikkelingen. De volgende stappen zijn gericht op het verder ontwikkelen van het aandrijf- en stuursysteem en de stabilisatie, zodat er een rijdend 2x2x2 voertuig gerealiseerd wordt.
De huidige status van het project vormt de basis voor verdere ontwikkelingen. De volgende stappen zijn gericht op het verder ontwikkelen van het aandrijf- en stuursysteem en de stabilisatie, zodat er een rijdend 2x2x2 voertuig gerealiseerd wordt.
![SPC-prototype\label{pva_proto}](https://live.kladjes.nl/uploads/fe818f96-0652-430d-a7db-36cbb07ccf09.png)
![SPC-prototype](https://live.kladjes.nl/uploads/0623b75b-1585-421a-9329-4feba9e00ae2.png)
## Scope & Afbakening
@ -129,14 +110,6 @@ De huidige status (figuur \ref{pva_proto}) van het project vormt de basis voor v
De scope van een project bepaald wat er wel en niet behandeld gaat worden. Een scope wordt op meerdere aspecten gesteld. De aspecten waar onze scope over gaat zijn hieronder neergezet.
Dit project richt zich op het ontwikkelen van functionele kernsystemen voor het voertuig, waarbij de nadruk ligt op de **aandrijving, de Digital Twin, het stuurmechanisme en de stabilisatie**.
| scope | Beschrijving | Afbakening |
| ---------------------------- | ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- | ------------------------------------------------------- |
| Aandrijving en Stuur-systeem | Ontwerpen en ontwikkelen van een functionele aandrijving en stuursysteem, gemonteerd in het fysieke voertuig | Focus op fysiek implementeerbare systemen |
| | | |
| Digital Twin | Ontwerp, validatie en optimalisatie aan de hand van gegeven uit de **Digital Twin** | Geen aerodynamica optimalisatie of andere optimalisatie |
| | | |
| Stabilisatie-ontwikkeling | Verdere ontwikkeling van het **stabilisatiesysteem**, met als einddoel een **full-scale implementatie** in het voertuig | Alleen binnen gegeven snelheidsbereik |
#### Aandrijving en Stuursysteem
Een nieuw stuursysteem en doorgerekende aandrijving zijn nodig voor basis functionaliteit van het voertuig. Deze systemen moeten aan de hand van de Digital Twin ontworpen worden. Het doel licht hierop bij goed ontwerp en onderbouwing. Het is daarom essentieel dat er goed nagedacht wordt over de nodige veiligheidsfactoren en limieten van componenten.
@ -145,6 +118,8 @@ Een nieuw stuursysteem en doorgerekende aandrijving zijn nodig voor basis functi
Wij willen aan de hand van een Digital Twin andere subsystemen op het voertuig kunnen ontwerpen, valideren en optimaliseren. Deze gegevens moeten dus de rode draad vormen voor het gehele project.
![](https://live.kladjes.nl/uploads/c7dcc010-3e60-4f73-a520-a128e600615a.png)
#### Stabilisatie
Het doel van het project is om het voertuig te kunnen laten stabiliseren. Dit stabiliseren zal op het full scale voertuig gaan plaats vinden. Dit systeem moet werken door middel van het correctiewiel wat op de schaal testopstelling gedemonstreerd is te werken. Het is nu de taak om dit op full scale werkend te krijgen.
@ -186,9 +161,9 @@ In de analyse fase worden de volgende documenten opgesteld:
### DMADV-model
In dit hoofdstuk wordt besproken over de aanpak van de opdracht en welke methode gevolgd zal worden tijdens het semester. Dit zal gedaan worden door middel van het DMADV-model (figuur \ref{pva_dmadv}). Dat staat voor Define, Measure, Analyze, Design en Verify.
In dit hoofdstuk wordt besproken over de aanpak van de opdracht en welke methode gevolgd zal worden tijdens het semester. Dit zal gedaan worden door middel van het DMADV-model. Dat staat voor Define, Measure, Analyze, Design en Verify.
![DMADV-cyclus: een ontwerp om nieuwe processen te creëren\label{pva_dmadv}](https://live.kladjes.nl/uploads/506da834-573f-4c24-8b22-15e82df64301.png)
![DMADV-cyclus: een ontwerp om nieuwe processen te creëren](https://live.kladjes.nl/uploads/506da834-573f-4c24-8b22-15e82df64301.png)
#### Define
@ -202,22 +177,8 @@ In die tabel wordt de VOC (voice of customer) genoteerd en bij punten daarvan wo
De CTQ’s die uit de View of Client en View of Business zijn gehaald die voor dit onderzoek belangrijk zijn, zijn hieronder in tabelvorm genoteerd.
| Voice of customer | Drijfveer | Critical To Quality |
| --------------------- | ------------------------------------------ | ----------------------------------------- |
| zelf sabiliserend | Rechtopstaand tijdens stilstaan | Vliegwiel of stabilisator |
| | goed bochten kunnen maken | Balans in voertuig |
| | | |
| Elektrish aangedreven | eleknische motor | in wiel motor |
| | elektrisch opladen | accupakket |
| | | |
| 2x2x2 aandrijving | 2 sturende wielen | stuurstysteem voor en achter |
| | 2 aangedreven wielen | motor voor en achter in het wiel |
| | | |
| openbareweg | mag op alle wegen tijden | kan minimaal 90 tijden |
| | is goedgekeurd door overheid | voldoet aan regelement |
| | | |
| autonoom voorbereid | kan vanaf meerdere plekken bestuurd worden | kan drive by wire bestuurd worden |
| | autonoom concept | worden concepten voor autonomie ontworpen |
![](https://live.kladjes.nl/uploads/c776081d-b52e-40b8-84f4-065145305f76.png)
De eisen opgesteld vanuit de opdrachtgever (klant) zijn als volgt:
@ -261,109 +222,18 @@ De verificatiefase van het DMADV-model is weliswaar de laatste fase, maar niet h
### OBS (Organization Breakdown Structure)
```mermaid
flowchart TD
tijn(Projectlijder <br/> Tijn Snijders)
niels(Opdrachtgever <br/> Niels van Groningen)
max(Automotive Engineer <br/> Max Kappert)
thomas(Automotive Engineer <br/> Thomas Braam)
Finley(Hoofd Elektro <br/> Finley van Reenen)
Chris(Elekntotechnishce Engeneer <br/> Chris Tan)
gryvon(Elekntotechnishce Engeneer <br/> Gryvon Belfor)
mohamed(Elekntotechnishce Engeneer <br/> Mohamed El Morabiti)
joris(Docentbegeleider <br/> Joris Straver)
tijn -..-> niels
tijn --> max & thomas & Finley
Finley -..-> joris
Finley --> Chris & gryvon & mohamed
```
![Organization Breakdown Structure](https://live.kladjes.nl/uploads/d62ce8e7-705b-46da-884c-e3da26c39be9.png)
### PBS (Product Breakdown Structure)
```mermaid
flowchart TD
proj(Superlight Personal Carrier 2025)
twin(Digital Twin)
stab(Geintergreerde Stabilisatie)
stuur(Struur Systeem)
Aand(Aandrijving)
tijn(Mechanische <br/> Tijn Snijders)
max(Mechanische <br/> Max Kappert)
thomas(Simulatie <br/> Thomas Braam)
Finley(Elektronishe <br/> Finley van Reenen)
Chris(Elektronishe <br/> Chris Tan)
gryvon(Hardware <br/> Gryvon Belfor)
mohamed(Software <br/> Mohamed El Morabiti)
proj --> twin & stab & stuur & Aand
twin --> thomas
stab --> tijn --> Finley
stuur --> max --> Chris
Aand --> gryvon --> mohamed
```
![Product Breakdown Structure](https://live.kladjes.nl/uploads/93b15853-82d2-48a2-9cbb-bdf3f4b0fb4b.png)
### WBS (Work Breakdown Structure)
```mermaid
flowchart TD
spc(Superlight Personal Carrier)
1(1\. Digital Twin)
1.1(1.1 Simulatieontwikkeling)
1.1.1(1.1.1 Modelvalidatie)
1.1.2(1.1.2 Data-integratie)
1.1.3(1.1.3 Testen en kalibreren)
2(2\. Geintegreerde Sabilisatie)
2.1(2.1 Mechanische ontwerp)
2.1.1(2.1.1 Conceptontwikkeling)
2.1.2(2.1.2 Simuleren)
2.1.3(2.1.3 Prototyping)
2.1.4(2.1.4 Realiseren)
2.1.5(2.1.5 Valideren)
2.2(2.2 Elektnoische ontwerp)
2.2.1(2.2.1 Concept ontwikkeling)
2.2.2(2.2.2 Defineren)
2.2.3(2.2.3 Realiseren)
2.2.4(2.2.4 Valideren)
3(3\. Stuursysteem)
3.1(3.1 Mechanische ontwerp)
3.1.1(3.1.1 Stuurmechanisme)
3.1.2(3.1.2 Montageontwerp)
3.1.3(3.1.3 Realiseren)
3.1.4(3.1.4 Valideren)
3.2(3.2 Elektnoische ontwerp)
3.2.1(3.2.1 Signaalverwerking)
3.2.2(3.2.2 actuatorbesturing)
3.2.3(3.2.3 Softwareconfiguratie)
4(4\. Aandrijving)
4.1(4.1 Hardware)
4.1.1(4.1.1 Motorselectie)
4.1.2(4.1.2 Vermogenselektronica)
4.1.3(4.1.3 Energiebeheer)
4.1.4(4.1.4 Realiseren)
4.2(4.2 software)
4.2.1(4.2.1 Regelsoftwere)
4.2.2(4.2.2 Veiligheidsprotocollen)
4.2.3(4.2.3 Communicatie-interfacd)
4.2.4(4.2.4 Realiseren)
![Work Breakdown Structure](https://live.kladjes.nl/uploads/958b5da9-80bc-4069-9a13-acc8a0fe6b5b.png)
spc --> 1 & 2 & 3 & 4
1 --> 1.1 --> 1.1.1 --> 1.1.2 --> 1.1.3
2 --> 2.1 & 2.2
2.1 --> 2.1.1 --> 2.1.2 --> 2.1.3 --> 2.1.4 --> 2.1.5
2.2 --> 2.2.1 --> 2.2.2 --> 2.2.3 --> 2.2.4
3 --> 3.1 & 3.2
3.1 --> 3.1.1 --> 3.1.2 --> 3.1.3 --> 3.1.4
3.2 --> 3.2.1 --> 3.2.2 --> 3.2.3
4 --> 4.1 & 4.2
4.1 --> 4.1.1 --> 4.1.2 --> 4.1.3 --> 4.1.4
4.2 --> 4.2.1 --> 4.2.2 --> 4.2.3 --> 4.2.4
```
## Risico- en stakeholder analyse
@ -437,7 +307,8 @@ Om het SPC-project succesvol af te ronden, is een goede planning, communicatie e
### Risico matrix
Er is een risico matirx gemaakt in Exel, dit bestand is samengevoed met dit documnet.
![Risico matrix](https://live.kladjes.nl/uploads/224f3e03-21c4-4034-8905-9848007b253e.png)
### Stakeholder analyse
@ -480,7 +351,7 @@ C – Consulted (Geraadpleegd): dit is de persoon aan wie vooraf advies gevraagd
I – Informed (Geïnformeerd): deze persoon wordt tussentijds geïnformeerd over de beslissingen, over de voortgang, bereikte resultaten enz.
| | Tijn | Max | Thomas | Gryvon | Chris | Finley | Mohammed | Van Groningen |
| ------------------- | ---- | --- | ------ | ------ | ----- | ------ | -------- | ------------- |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| Projectplanning | R | I | I | I | I | I | I | |
| PVE | I | I | I | I | R | A/R | I | C |
| Sponsering | A | R | I | I | I | I | I | I |
@ -524,15 +395,17 @@ In de analyse fase worden de volgende documenten opgesteld:
### Value planning
Zie `planned value.pdf`.
![Value Planning](https://live.kladjes.nl/uploads/6f8ac25b-16f5-41ae-b7cf-980ddfbfbfd7.png)
### Dynamische planning
Deze planning geeft een overzicht van de verschillende fasen en bijbehorende taken binnen dit project. Door middel van een Gantt-diagram (figuur \ref{gantt}) worden de doorlooptijden, afhankelijkheden en mijlpalen visueel weergegeven. De planning is opgedeeld in meerdere sprints, waaronder **Sprint Analyseren**, **Sprint Realiseren**, **Sprint Optimaliseren**, en **Sprint Valideren**, waarmee het project stapsgewijs wordt ontwikkeld en geoptimaliseerd.
Deze planning geeft een overzicht van de verschillende fasen en bijbehorende taken binnen dit project. Door middel van een Gantt-diagram worden de doorlooptijden, afhankelijkheden en mijlpalen visueel weergegeven. De planning is opgedeeld in meerdere sprints, waaronder **Sprint Analyseren**, **Sprint Realiseren**, **Sprint Optimaliseren**, en **Sprint Valideren**, waarmee het project stapsgewijs wordt ontwikkeld en geoptimaliseerd.
De blauwe balken geven de duur van elke taak aan, terwijl de diamantvormige symbolen belangrijke mijlpalen markeren. De rode verticale lijn geeft de huidige voortgang weer. Dit overzicht helpt bij het bewaken van deadlines, het coördineren van werkzaamheden en het tijdig bijsturen van het project waar nodig
![Stroken planning\label{gantt}](https://live.kladjes.nl/uploads/74cc3813-2ec9-41ae-a4b4-0bde16c2b57e.png)
![Stroken planning](https://live.kladjes.nl/uploads/c75e80d7-dcc2-454e-adb2-dc4a1925b2bf.png)
## Begroting

448
markdown/projectdocument.md
View File

@ -1,295 +1,104 @@
---
sub_title: Superlight Personal Carrier
toc: true
lof: true
tags:
- kladjes
- elektro
- elektro/hr
- elektro/hr/pee51
auther:
- name: "Finley van Reenen"
email: "0964590@hr.nl"
name_short: "e.l.f. van Reenen"
- name: "Chris Tan"
email: "0992143@hr.nl"
name_short: "c. Tan"
- name: "Tijn Snijders"
email: "1001829@hr.nl"
name_short: "t. Snijders"
- name: "Max Kappert"
email: "1030682@hr.nl"
name_short: "m. Kappert"
- name: "Thomas Braam"
email: "0989527@hr.nl"
name_short: "t. Braam"
tags: kladjes, elektro, elektro/hr, elektro/hr/pee51
---
*[PvE]: Plan van Aanpak
*[MS Exel]: Microsoft Exel
*[SPC]: Superlight Personal Carier
*[VCU]: Vehicle Control Unit
[parent](/tPb3Up1fQEuZ86yrJSkYRQ)
# Superlight Personal Carier (SPC)
## inhoudsopgaven
[toc]
## Inleiding
Dit SPC-project is een samenwerking tussen de opleidingen Automotive en
Elektrotechniek. Het doel van het project is om een lichtgewicht, zelf
stabiliserend eenpersoonsvoertuig te ontwikkelen dat als een testplatform kan
dienen. Door het voertuig lichter te maken in gewicht zorgt dit voor een
kleinere milieuvriendelijke manier van persoonlijk transport te maken dan een
'gewone' auto.
Dit project bouwt voort op eerdere inspanningen en richt zich op het verder
verfijnen en implementeren van cruciale systemen zoals de aandrijving, het
stuurmechanisme en de Digital Twin-technologie.
Het SPC-project is een innovatief en interdisciplinair initiatief waarin
studenten van de opleidingen Automotive en Electrotechniek samenwerken. Dit
project bouwt voort op eerdere inspanningen en richt zich op het verder
verfijnen en implementeren van cruciale systemen zoals de aandrijving, het
stuurmechanisme en de Digital Twin-technologie.
#### Documentatie
In dit project is de documentatie gedaan in Markdown, dit is een tekstindeling
voor het schrijven van gestructureerde documenten. Het voordeel hiervan is dat
de opmaak meer consistent is en er van Git gebruikt gemaakt kan worden om
bewerkingen bij te houden. Dit maakt het voor de elektrotechnici eenvoudiger om
alle informatie overzichtelijk te beheren.
Om ook aan de eisen van de autotechnici te voldoen, die in Microsoft Word en
Excel moeten werken, zijn de gezamenlijke documenten hierin gemaakt.
Voor een effectieve samenwerking is er gebruikgemaakt van HedgeDoc (op
[live.kladjes.nl](https://live.kladjes.nl)). Dit is een open-source Markdown
editor. Op deze manier konden alle projectleden tegelijkertijd werken in
hetzelfde document. Vanuit HedgeDoc wordt de documentatie gesynchroniseerd naar
een Git repository om de bewerkingen bij te houden.
Om de Markdown om te zetten naar PDF wordt Pandoc en TexLive gebruikt. Pandoc
converteert de inhoud naar Latex. Deze output wordt vervolgens met TexLive
geconverteerd naar een PDF. Om dit proces te versimpelen is GNU Make gebruikt.
Hiermee is het proces geautomatiseerd en toegankelijker gemaakt voor alle
gebruikers.
Door wat extra moeite en tijd te besteden aan het begin van het project aan deze
opzet, werd het tijdens het project gemakkelijker en eenvoudiger om de
informatie vanuit verschillende kennisgebieden samen te brengen. Daarnaast
zorgde het er ook voor dat het document gemakkelijk als geheel in zowel opmaak
als inhoud opgeleverd kon worden.
#### Documentindeling
Het document is geschreven met het primaire doel dat de volgende projectgroep de
genomen stappen begrijpt en hier zelfstandig op verder kan bouwen.
Zometeen start het document met de analyse, waarin aan de hand van de eisen is
geanalyseerd wat er nodig is voor het project. Na de analyse zijn de benodigde
onderdelen en de bijbehorende eisen beschreven onder het kopje architectuur. Er
wordt per unit verdiepender ingegaan op wat er nodig is. Vervolgens wordt er
kort een update gegeven over het projectverloop. We sluiten af met een conclusie
en adviezen.
Veel gebruikte data en plannen zijn in de bijlage geplaatst, zodat het document
overzichtelijk blijft. Er wordt in het document verwezen naar de relevante
bijlagen.
Naar de gebruikte theorie voor het project is gerefereerd volgens de
IEEE-standaard.
Het SPC-project is een project vanuit de opleiding Automotive. Het doel is om een lichtgewicht, zelf stabiliserend persoonsvoertuig te ontwikkelen dat als een testplatform kan dienden. Bij dit test platform is het doel om een kleinere milieu vriendelijkere manier van persoonlijk transport dan een 'gewone' auto.
## Analyse
De opdrachtgever voor dit project is Niels Groningen. Zijn opdracht is om een
testplatform te ontwerpen. De grootste uitdaging van dit testplatform is dat het
nog niet bekend is wat er precies getest gaat worden. Het is hierdoor lastig om
harde eisen te stellen. Het moet dus mogelijk zijn om verschillende soorten
testen te doen.
Niels Groningen - de opdracht gever - wil graag een test platform hebben. Het is lastig harde eisen te stellen aan dit testplatform, aangezien nog niet exact bekend is wat er getest op gaat worden. Het is de bedoeling dat er verschillen soorten testen op gedaan kunnen worden.
In overleg met de opdrachtgever zijn de verwachtingen vastgelegd. Deze zijn
binnen de projectgroep omgezet in meetbare en haalbare eisen. Hieruit is een
Plan van Eisen (PvE) samengesteld.
Voor dit project zijn er wel duidelijke eisen nodig zodat het duidelijk is dat we allebei hetzelfde idee hebben hoe die moet werken. Hierom is er dus doorgevraagd en zijn een aantal richtlijnen uitgekomen.
Dit plan is opgezet via de MoSCoW-methode. Dit is een projectmanagements- en
prioriteringsstrategie om eisen en taken te classificeren. Met deze methode
worden de eisen onderverdeeld in prioriteiten. Eisen waar zeker aan voldoen moet
worden om het project te laten slagen (MH), eisen die zeer gewenst zijn (SH),
eisen die extra toegevoegd kunnen worden (CH) en eisen die (op het moment) niet
verstandig zijn om aandacht aan te besteden (WH). In de bijlage is de \[PvE\] te
vinden. Hieronder een verklaring van de genomen beslissingen.
- Het voertuig moet een redelijke actieradius hebben, zoals bijvoorbeeld comfortabel vanaf Amsterdam naar Rotterdam kunnen rijden.
- Het moet over de snelweg kunnen in theorie, maar hoeft niet aan alle regelgevingen te voldoen.
- Er moet actieve stabilisatie op komen.
- Beide wielen moeten gestuurd en aangedreven worden.
- Het voertuig moet zo licht mogelijk zijn, zonder te veel weg te nemen van gebruikers vriendelijkheid voor de bestuurder.
- Het voertuig moet uiteindelijk semi-automatisch kunnen rijden.
Er is voor beide opleidingen een PvE gevormd met dezelfde inhoud, maar een
andere opstelling. Het was lastig om deze op dezelfde manier op te bouwen, want
voor beide opleidingen was er andere inhoud nodig om de resultaten te
presenteren.
Op basis van deze richtlijnen is er een Pakket van Eisen opgesteld, hierna is er nog wat meer heen en weer gegaan om de eisen wat te fine tunen.
#### Actieradius
De opdrachtgever gaf aan dat het voertuig een redelijke actieradius moet hebben.
Volgens hem was dit bijvoorbeeld dat het voertuig comfortabel vanaf Amsterdam
naar Rotterdam kan rijden. In overleg met de opdrachtgever is deze eis zeer
gewenst (SH), maar geen eis (MH).
Hiervoor zijn de eisen **REQ-A-6\[SH\]** en **REQ-A-7\[CH\]** toegevoegd. Er is
om aan de wensne te voldoen onderzocht wat de afstand tussen Rotterdam en
Amsterdam via de weg is. Deze bedraagt ongeveer 75 kilometer
^[[https://www.google.com/maps/dir/Amsterdam/Rotterdam/data=\!4m10\!4m9\!1m2\!1m1\!1s0x47c63fb5949a7755:0x6600fd4cb7c0af8d\!1m2\!1m1\!1s0x47c5b7605f54c47d:0x5229bbac955e4b85\!2m1\!1b1\!3e0?sa=X\&ved=1t:3747\&ictx=111](https://www.google.com/maps/dir/Amsterdam/Rotterdam/data=!4m10!4m9!1m2!1m1!1s0x47c63fb5949a7755:0x6600fd4cb7c0af8d!1m2!1m1!1s0x47c5b7605f54c47d:0x5229bbac955e4b85!2m1!1b1!3e0?sa=X&ved=1t:3747&ictx=111)].
Voor de ondergrens (SH) is er met deze informatie gekozen voor een actieradius
van minimaal 100 kilometer in ideale omstandigheden. Als extra doel (CH) is er
een eis toegevoegd voor een actieradius van 250 kilometer in ideale
omstandigheden.
#### Snelweg
Volgens de opdrachtgever moet het voertuig in theorie over de snelweg kunnen,
maar hoeft niet aan alle regelgevingen te voldoen.
Hiervoor is de eis **REQ-A-4\[MH\]** opgesteld. 60 km/h is de minimale snelheid
voor op de snelweg^[https://www.rijksoverheid.nl/onderwerpen/wegen/vraag-en-antwoord/wat-is-de-minimumsnelheid-voor-het-wegverkeer].
#### Stabilisatie {#stabilisatie}
Er moet actieve stabilisatie op komen.
#### Wielen {#wielen}
Beide wielen moeten gestuurd en aangedreven worden.
#### Gewicht voertuig {#gewicht-voertuig}
Het voertuig moet zo licht mogelijk zijn, zonder te veel weg te nemen van
gebruiksvriendelijkheid voor de bestuurder.
#### Semiautomatisch {#semiautomatisch}
Het voertuig moet uiteindelijk semiautomatisch kunnen rijden.
Het resulterende Pakket van Eisen is te vinden in de bijlagen.
## Architectuur
Het diagram in figuur \ref{doc_units} is een overzicht van de units van dit project.
Het systeem heeft verschillende onderdelen die te zien zijn in het DFD1, elk onderdeel zorgt ervoor dat het voertuig kan rijden en een stapje verder kan zetten in het einddoel, het vervoeren van een persoon.
![Units\label{doc_units}](https://live.kladjes.nl/uploads/50d15f05-0809-46b7-a6af-1f2e01a62452.png)
![DFD1](https://live.kladjes.nl/uploads/b87f75dc-87b1-47a9-adfe-bc389c5377fb.png)
### unit: Vehicle Control Unit (VCU)
### VCU
De VCU heeft alle ingangen voor de bestuurder voor het sturen, gas geven en remmen.
De Vehicle Control Unit zorgt voor veel onderdelen in het systeem waaronder het sturen van het voertuig en aangeven hoe snel de gebruiker wil, die geeft een signaal naar de stabilisatie en de motor.
Voor deze unit gelden de volgende eisen van het PvA:
REQ-C-1[MH]: het voertuig wordt bestuurd doormiddel van een elektronisch input, zoals een joystick, die bedienbaar is door de bestuurder.
**REQ-C-1[MH]**: het voertuig wordt bestuurd doormiddel van een elektronisch
input, zoals een joystick, die bedienbaar is door de bestuurder.
**REQ-C-2[MH]**: er is een noodstop aanwezig.
REQ-C-2[MH]: er is een noodstop aanwezig.
### unit: Stuur systeem
### Stabilisatie
Zodat het voertuig niet alleen rechtuit kan rijden. Er is een nouwe samenwerking
geweest tussen cd VCU en het stuursysteem, omdat de zelfde hoofd persoon de
elektronica voor bijde units is.
De stabilisatie is nodig zodat we het voertuig niet hoeven te verlaten als we stil moeten staan, dit is omdat de bestuurder ingecapsuleerd is in het voertuig. De VCU geeft een data signaal aan de Stabilisatie hoeveel vermogen die mag gebruiken.
Voor deze unit gelden de volgende eisen van het PvA:
REQ-S-1[MH]: Het voertuig wordt actief gestabaliseerd
**REQ-W-3[SH]**: het voertuig stuurt met beide wielen.
**REQ-W-8[MH]**: het voertuig heeft een draaicirkel van 6 meter in diameter of
minder.
REQ-S-2[SH]: Het voertuig kan uit zichzelf weer recht komen te zitten vanaf een roll hoek van 5 graden
### unit: Stabilisatie
### aandrijving
De stabilisatie is om het voertuig rechtop te houden bij bijvoorbeeld het
wachten bij een kruispunt of een stoplicht.
De aandrijving zorgt ervoor dat het voertuig zichzelf kan voortbewegen op genoeg snelheid zodat er veilig op de weg gereden kan worden. de VCU stuurt een signaal voor accelereren of remmen.
Voor deze unit gelden de volgende eisen van het PvA:
REQ-A-4[MH]: Het voertuig is ontworpen zodat de maximale snelheid 60 kilometer per uur of sneller is.
**REQ-S-1[MH]**: Het voertuig wordt actief gestabaliseerd
**REQ-S-2[SH]**: Het voertuig kan uit zichzelf weer recht komen te zitten vanaf
een roll hoek van 5 graden
60 km/h is de minimale snelheid voor op de snelweg.
### unit: Aandrijving
REQ-A-5[SH]: Het voertuig is ontworpen zodat die 150 kilometer per uur of sneller kan rijden in ideale omstandigheden.
De aandrijving zorgt ervoor dat het voertuig zichzelf kan voortbewegen op genoeg
snelheid zodat er veilig op de weg gereden kan worden. de VCU stuurt een signaal
voor accelereren of remmen.
REQ-A-6[SH]: Het voertuig is ontworpen zodat die 100 kilometer actieradius of meer kan bereiken in ideale omstandigheden.
Voor deze unit gelden de volgende eisen van het PvA:
De opdracht gever wil graag tussen Amsterdam van Rotterdam kunnen rijden.
**REQ-A-4[MH]**: Het voertuig is ontworpen zodat de maximale snelheid 60
kilometer per uur of sneller is.
**REQ-A-5[SH]**: Het voertuig is ontworpen zodat die 150 kilometer per uur of
sneller kan rijden in ideale omstandigheden.
**REQ-A-6[SH]**: Het voertuig is ontworpen zodat die 100 kilometer actieradius
of meer kan bereiken in ideale omstandigheden.
**REQ-A-7[CH]**: Het voertuig is ontworpen zodat die 250 kilometer actieradius
of meer kan bereiken in ideale omstandigheden.
REQ-A-7[CH]: Het voertuig is ontworpen zodat die 250 kilometer actieradius of meer kan bereiken in ideale omstandigheden.
## Vehicle Control Unit (VCU) / Stuursysteem
De VCU is een belangrijk onderdeel van het systeem, hiermee kunnen we het
voertuig in een richting sturen en vooruit bewegen. De belangrijkste keuzes
hierin zijn in welke taal we willen gaan programmeren en wat voor soort
microcontroller we willen. De reden hiervoor is zodat de volgende team
makkelijker kan omgaan met de code en het systeem makkelijker kunnen uitbreiden.
Het makkelijkst is dan om met de Arduino IDE en framework verder te gaan, omdat
het een bekent en veel gedocumenteerd systeem is waar je veel over kan vinden op
internet tegenover veel andere IDE's, programmeertalen en microcontrollers.
Verder moet het ook draadloos verbinding kunnen maken met een console controller
zodat de volgende teams eventueel een andere keuze kunnen maken hoe ze willen
sturen. Daarom hebben we voor de ESP32 gekozen omdat het alles aantikt met een
gezond aantal GPIO pinnen.
## Vehicle Control unit (VCU)
De VCU is een belangrijk onderdeel van het systeem, hiermee kunnen we het voertuig in een richting sturen en vooruit bewegen. De belangrijkste keuzes hierin zijn in welke taal we willen gaan programmeren en wat voor soort microcontroller we willen. De reden hiervoor is zodat de volgende team makkelijker kan omgaan met de code en het systeem makkelijker kunnen uitbreiden. Het makkelijkst is dan om met de Arduino IDE en framework verder te gaan, omdat het een bekent en veel gedocumenteerd systeem is waar je veel over kan vinden op internet tegenover veel andere IDE's, programmeertalen en microcontrollers. Verder moet het ook draadloos verbinding kunnen maken met een console controller zodat de volgende teams eventueel een andere keuze kunnen maken hoe ze willen sturen. Daarom hebben we voor de ESP32 gekozen omdat het alles aantikt met een gezond aantal GPIO pinnen.
### Actuator
De actuator hebben we nodig om de wielen in een richting te kunnen sturen.
Volgens Max Kappert(student automotive engineer) hebben we de volgende
parameters gekregen die we nodig hebben om het voertuig te kunnen sturen.
De actuator hebben we nodig om de wielen in een richting te kunnen sturen. Volgens Max Kappert(student automotive engineer) hebben we de volgende parameters gekregen die we nodig hebben om het voertuig te kunnen sturen.
| Parameter | Waarde | Eenheid | Opmerking |
| ---------------------- | ------------- | -------- | ------------------------------------------------------------- |
| Voertuig-spanning | 12 - 14 | $V_{DC}$ | typisch voor auto-VCU's |
| Stuurspanning-demperkle | 0 - 5 | $V_{DC}$ | naloge regeling |
|--------------------------------|-------------|------------|----------------------|
| Voertuigspanning | 12 - 14 | $V_{DC}$ | typisch voor auto-VCU's |
| Stuurspanningdemperkle | 0 - 5 | $V_{DC}$ | naloge regeling |
| PWM-signaal frequentie | 25000 - 30000 | $Hz$ | Typische range voor aansturing |
| PWM duty cycle | 10 - 90 | $\%$ | $10\%$: minimale demping, $90\%$: maximale demping^[demping voor de ophanging via de interne actuator demper] |
| PWM duty cycle | 10 - 90 | $\%$ | $10%$: minimale demping, $90%$: maximale demping^[demping voor de ophanging via de interne actuator demper] |
| Stroomverbruik klep | 0.5 - 2 | $A$ | Afhankelijk van de interne weerstand |
| Wielsnelheid | 0 - 250 | $km/h$ | Meet snelheid per wiel |
| Karrosserie-versnelling | -3 tot +3 | $g$ | Laterale en verticale versnellingen |
| Karrosserieversnelling | -3 tot +3 | $g$ | Laterale en verticale versnellingen |
| Axiale potentiometer (veerweg) | 0 - 50 | $mm$ | Meet veeruitslag |
| Temperatuur werkbereik | -40 tot +85 | $^\circ C$ | Automobielstandaard |
Voor de Actuator is er een keuze gemaakt voor CDC (Continuous Damping Control)
demper van SACHS, Maar vanwege de besteltijden van dit soort componenten kunnen
we dit niet gebruiken. Daarom gebruiken we een actuator die er al staat, de
A0-01/M van S-LINE. om de actuator te besturen gebruiken we een motordriver, de
MDD20A. Dit is omdat we het al hebben en werkt met de huidige actuatoren en
voldoende de parameters van de actuatoren behaald, daarom hebben we besloten om
niet een nieuwe te kopen of te ontwerpen. Om ervoor te zorgen dat de actuatoren
niet te ver gaan gebruiken we de AS5600 magnetic encoder. Dit is omdat de
encoder een absoluut positie meegeeft en daarom voor minder problemen zorgt als
het voertuig opnieuw opstart.
Voor de Actuator is er een keuze gemaakt voor CDC (Continuous Damping Control) demper van SACHS, Maar vanwege de besteltijden van dit soort componenten kunnen we dit niet gebruiken. Daarom gebruiken we een actuator die er al staat, de A0-01/M van S-LINE. om de actuator te besturen gebruiken we een motordriver, de MDD20A. Dit is omdat we het al hebben en werkt met de huidige actuatoren en voldoende de parameters van de actuatoren behaald, daarom hebben we besloten om niet een nieuwe te kopen of te ontwerpen. Om ervoor te zorgen dat de actuatoren niet te ver gaan gebruiken we de AS5600 magnetic encoder. Dit is omdat de encoder een absoluut positie meegeeft en daarom voor minder problemen zorgt als het voertuig opnieuw opstart.
## Stabilisatie
De groepen voor ons hebben al een klein schaal model voor een reactiewiel
gemaakt en een vliegwiel opstelling, wat volledige schaal lijkt te zijn, gemaakt.
Documentatie over de vliegwiel opstelling hebben wij niet terug gevonden. Maar
wel van het kleine schaal model, de reactiewiel opstelling is pas aan het einde van het project gevonden - Voor onze opvolgers, in het Proto Lab tussen de planten en de 3D
printers is de linker kast - De reactiewiel opstelling is later gemaakt dan de vliegwiel opstelling, er was dus blijkbaar een reden geweest dat de vliegwiel opstelling niet geschikt was. De automotive engineers onder ons hebben berekent wat de beste keuze is.
Dit heeft even geduurd, ondertussen zijn de elektronische engineers onderzoek gedaan naar wat voor soort motor drivers er zijn.
Uiteindelijk kwamen de automotive engineers uit op een vliegwiel van $10kg$ met een kracht van $45Nm$ en een maximale snelheid van $1000rpm$.
Voor de Stabilisatie is er een motor driver ontworpen. De specificaties van deze zijn groten deels gebaseerd op specifieke motor. Samen met Automotive is deze uitgekozen.
### De Motor
Het is er een die gevonden is op Aliexpress, niet een heel erg betrouwbare
verkoper, maar we kunnen geen andere geschikte vinden voor een redelijke prijs.
Er is wel test data beschikbaar waar een rekenmodel mee gemaakt kan worden.
Deze motor kan de kracht net niet continu aan, maar wel voor korte duur. De
snelheid is wel iets ingeperkt ten opzichte van de berekende $1000 rpm$ dat
nodig is, deze kan maar tot $875 rpm$. Dit is de reden geweest dat we geen motor
gaan inkopen, maar een testen met een motor uit de voorraad. Deze zal
waarschijnlijk niet voldoende vermogen kunnen halen, maar we kunnen wel testen
of het concept werkt voordat er grote bedragen uitgegeven gaan worden aan een
geschikte motor.
Het is er een die gevonden is op Aliexpress, niet een heel erg betrouwbare verkoper, maar we kunnen geeb andere geschikte vinden voor een redelijke prijs. Deze motor kan de kracht net niet continu aan, maar wel voor korte duur. De snelheid is wel iets ingeperkt ten opzichte van de berekende $1000 rpm$ dat nodig is, deze kan maar tot $875 rpm$. Dit is de reden geweest dat we geen motor gaan inkopen, maar een testen met een motor uit de voorraad. Deze zal waarschijnlijk niet voldoende vermogen kunnen halen, maar we kunnen wel testen of het concept werkt voordat er grote bedragen uitgegeven gaan worden aan een geschikte motor.
De specificaties van de motor:
@ -298,76 +107,45 @@ De specificaties van de motor:
- $K_v = 69 rpm/V$ - motor snelheidsconstante
- $V_{th} = 598 mV$ - threshold voltage
- $I_{max} = 78.5 A$ - maximaal stroom verbruik voor onze applicatie ($11.2Nm$ met 1:4 gearbox)
- $U_{max} = 72 V$ - maximaal spanning benodigd voor onze applicatie
- $U_{max} = 64 V$ - maximaal spanning benodigd voor onze applicatie
berekeningen voor deze waardes staan in het Detailontwerp Stabilisatie in
hoofdstuk [Motor Keuze](#motor-keuze) (zie bijlagen)
berekeningen voor deze waardes staan in het Detailontwerp Stabilisatie in hoofdstuk [Motor Keuze](#motor-keuze) (zie bijlagen)
> Er is helaas iets fout gegaan bij de berekeningen die eerder gedaan hebben om de
> specificaties vast te stellen. Er is per ongeluk met $25 Nm$ gerekend i.p.v.
> $45 Nm$. Dit betekent dat de motor driver is ontworpen voor $50 A$ i.p.v.
> $80A$. Dit kan opgelost worden door een motor gearbox combinatie die te vinden is
> met $50A$ maar met een hogere spanning het vermogen haalt. Er is veel ruimte
> aan spanning, dus dit zal oplosbaar moeten zijn.
> Er is helaas iets fout gegaan bij de berekeningen die eerder gedaan zuhb om de specificaties vast te stellen. Er is per ongeluk met $25 Nm$ gerekent i.p.v. $45 Nm$. Dit betekent dat de motor driver is ontworpen voor $50 A$ i.p.v. $80A$. Dit kan opgelost worden door een motor gearbox combie die te vinden is met $50A$ maar met een hogere spanning het vermogen haalt. Er is veel ruimte aan spanning, dus dit zal geen groot probleem moeten zijn.
### Motor Driver
#### specificaties
- De drijver moet minimaal $72 V$ aan kunnen, met voorkeur van meer dan $120 V$ [^1]
- De drijver moet minimaal $64 V$ aan kunnen, met voorkeur van meer dan $120 V$ [^1]
De $120V$ komt van de vorige groep die aan dit project hebben gewerkt. Dit is de
spanning van de accu die zij hadden gebruikt om dingen mee te berekenen. Er is
nog geen besluit wat deze spanning werkelijk gaat worden.
De $120V$ komt van de vorige groep die aan dit project hebben gewerkt. Dit is de spanning van de accu die zij hadden gebruikt om dingen mee te berekenen. Er is nog geen besluit wat deze spanning werkelijk gaat worden.
- De drijver moet minimaal $50 A$ continu kunnen leveren (wat eigenlijk $80 A$
had moeten zijn) [^1]
- Maakt gebruik van Field Oriented Control, om het volledige vermogen te kunnen
halen vanaf stilstand.
- De drijver moet minimaal $50 A$ continu kunnen leveren (wat eigenlijk $80 A$ had moeten zijn) [^1]
- Maakt gebruik van Field Oriented Control, om het volledige vermogen te kunnen halen vanaf stilstand.
- De hoek van het voertuig moet gemeten worden.
- Er is een regel loop tussen de hoek sensor en de kracht van de motor.
- Er is een SPI-client connector waarmee verschillende instellingen ingesteld
mee kan worden, waaronder het maximaal vermogen.
- Er is een SPI-client connector waarmee verschillende instellingen ingesteld mee kan worden, waaronder het maximaal vermogen.
[^1]: Er wordt tot $50 V$ getest, voor deze waardes wordt het ontworpen, maar niet tot het limiet getest.
Met deze specificaties is het erg lastig om een motor driver voor te vinden. Zo
lastig dat - zonder een bedrijf één te laten ontwerpen - we er geen gevonden
hebben. Hierom is gekozen om zelf een motor driver te ontwerpen.
Met deze specificaties is het erg lastig om een motor driver voor te vinden. Zo lastig dat - zonder een bedrijf één te laten ontwerpen - we er geen gevonden hebben. Hierom is gekozen om zelf een motor driver te ontwerpen.
De SPI-client is afgesproken met de andere elektrotechnische ingenieurs als
algemeen communicatie protocol nadat was besloten om een eigen motor driver te
ontwerpen.
De SPI-client is afgesproken met de andere elektrotechnische ingenieurs als algemeen communicatie protocol nadat was besloten om een eigen motor driver te ontwerpen.
#### Ontwerp
Het ontwerp is gemaakt door Finley, zij heeft op haar stage al een motor driver
ontworpen. Hier heeft ze heel veel geleerd over het ontwerpen van een motor
driver. Hier komt ook veel van de kennis vandaan. Deze motordriver is niet
gebaseerd op die motor driver, deze kan maar $3A$ aan, dus compleet opnieuw
beginnen is makkelijker.
Het ontwerp is gemaakt door Finley, zij heeft op haar stage al een motor driver ontworpen. Hier heeft ze heel veel geleerd over het ontwerpen van een motor driver. Hier komt ook veel van de kennis vandaan. Deze motordriver is niet gebaseerd op die motor driver, deze kan maar $3A$ aan, dus compleet opnieuw beginnen is makkelijker.
##### Half-bridges
De motor is een BLDC motor de volledige naam is een permanent magneet
borstelloze 3 fase synchrone motor. Dit betekent dat er permanente magneten in
zitten, geen borstels, aangestuurd met 3 fase en synchrone draait met deze 3
fases.
De motor is een BLDC motor de volledige naam is een permanent magneet borstelloze 3 fase synchrone motor. Dit betekent dat er permanente magneten in zitten, geen borstels, aangestuurd met 3 fase en synchrone draait met deze 3 fases.
De motor driver wordt gevoed van een accu, dus DC. Om deze synchrone 3 fases te
genereren zijn drie half-brdiges nodig. Een voor elke fase.
De motor driver wordt gevoed van een accu, dus DC. Om deze synchrone 3 fases te genereren zijn drie half-brdiges nodig. Een voor elke fase.
Voor de FET's voor deze Half-bridges is gekozen voor de EPC2307, Dit zijn
GaNFET's in tegenstelling to de vaker gebruikte MOSFET's. MOSFET fabrikanten
hebben een gewoonte om de maximale stroom te berekenen met perfecte koeling. Dit
is dus niet realistisch haalbaar. Om achter te komen wat wel haalbaar is is een
thermal analyses nodig, dit is grof weg gedaan voor een redelijk wat MOSFET's,
maar geen enkel was geschik om de $50A$ te schakelen. EPC (Efiction Power
Converter; de fabrikant van de EPC2307) is een van de weinige fabrikanten wel
een realistisch beeld van de maximale stroom.
Voor de FET's voor deze Half-bridges is gekozen voor de EPC2307, Dit zijn GaNFET's in tegenstelling to de vaker gebruikte MOSFET's. MOSFET fabrikanten hebben een gewoonte om de maximale stroom te berekenen met perfecte koeling. Dit is dus niet realistisch haalbaar. Om achter te komen wat wel haalbaar is is een thermal analyses nodig, dit is grof weg gedaan voor een redelijk wat MOSFET's, maar geen enkel was geschik om de $50A$ te schakelen. EPC (Efiction Power Converter; de fabrikant van de EPC2307) is een van de weinige fabrikanten wel een realistisch beeld van de maximale stroom.
Om te bevestigen is een berekening vermaakt hoeveel de FET's aan vermogen
verliezen in deze applicatie. Dit is gedaan met de volgende formule.
Om te bevestigen is een berekening vermaakt hoeveel de FET's aan vermogen verliezen in deze applicatie. Dit is gedaan met de volgende formule.
$$
P_{loss} = I^2R_{DS(on)} + \frac{UIt}{2} \cdot 2f_s
@ -384,117 +162,53 @@ $f_s = 50 kHz$ (frequentie is gekozen omdat die buiten menselijk gehoor licht)
$P_{loss} = 26.2 W$.
Deze formule is erg pessimistisch, deze gaat uit van $100\%$ PWM terwel de
uitgang een sinus is dus gemiddeld is het altijd $50\%$ en de schakelverliezen
worden ook overschat. Voor meer informatie over deze berekening zie bijlagen
Detailontwerp Stabilisatie hoofdstuk [Verliezen in de FET](#verliezen-in-de-fet)
Deze formule is erg pessimistisch, deze gaat uit van $100\%$ PWM terwel de uitgang een sinus is dus gemiddeld is het altijd $50\%$ en de schakelverliezen worden ook overschat. Voor meer informatie over deze berekening zie bijlagen Detailontwerp Stabilisatie hoofdstuk [Verliezen in de FET](#verliezen-in-de-fet)
> Voor meer informatie over hoe de vermogens filtering is gedaan zie bijlagen
Detailontwerp Stabilisatie hoofdstuk [Power Filtering](#power-filtering)
> Voor meer informatie over hoe de vermogens filtering is gedaan zie bijlagen Detailontwerp Stabilisatie hoofdstuk [Power Filtering](#power-filtering)
##### Sensoren
Er zijn drie sensoren nodig, stroom meting, positie van de motor en de hoek van
het voertuig.
Er zijn drie sensoren nodig, stroom meting, positie van de motor en de hoek van het voertuig.
###### stroom meting
De stroom meting wordt gedaan met de ACS724xLCTR-50AB. Dit is een stroom meting
IC die van $-50A$ tot $+50A$ kan meten. Deze komt tussen de motor en de uitgang
van de half-bridges. Het is ook mogelijk om aan de lage FET in de half-bridge te
meten met een shunt, maar omdat het nog niet heel duidelijk is hoe het FOC
algoritme werkt, lijkt dit een makkelijkere manier om het algoritme te
implementeren.
De stroom meting wordt gedaan met de ACS724xLCTR-50AB. Dit is een stroom meting IC die van $-50A$ tot $+50A$ kan meten. Deze komt tussen de motor en de uitgang van de half-bridges. Het is ook mogelijk om aan de lage FET in de half-bridge te meten met een shunt, maar omdat het nog niet heel duidelijk is hoe het FOC algoritme werkt, lijkt dit een makkelijkere manier om het algoritme te implementeren.
Er is niet gekozen voor een shunt met een versterker, omdat er $200V$ op deze
uitgang komt te staan. De versterkers die dit aankunnen zijn erg duur en de
ACS724xLCTR-50AB wordt dan een goedkopere optie.
Er is niet gekozen voor een shunt met een versterker, omdat er $200V$ op deze uitgang komt te staan. De versterkers die dit aankunnen zijn erg duur en de ACS724xLCTR-50AB wordt dan een goedkopere optie.
###### Hoek van de motor
de motor hoek is nodig voor FOC. Hoe nauwkeuriger deze sensor is hoe efficiënter
FOC wordt. De AS5600 is zowel makkelijk te monteren als nauwkeurig zonder dat
die elke keer bij het opstarten hoeft gekalibreerd hoeft te worden.
de motor hoek is nodig voor FOC. Hoe nauwkeuriger deze sensor is hoe efficiënter FOC wordt. De AS5600 is zowel makkelijk te monteren als nauwkeurig zonder dat die elke keer bij het opstarten hoeft gekalibreerd hoeft te worden.
> Meer informatie waarom deze keuze is gemaakt, zie de bijlagen Detailontwerp
Stabilisatie hoofdstuk Encoder
> Meer informatie waarom deze keuze is gemaakt, zie de bijlagen Detailontwerp Stabilisatie hooftstuk Encoder
###### Hoek van het voertuig
Een MEMS Gyroscoop kan verandering in de hoek meten, deze is erg snel hierin
maar bij afwijking verliest die de nul positie. Hiervoor is een combinatie
gekozen met een MEMS-acceleratiemeter. Deze kan met de zwaartekracht meten
zolang het voertuig niet te veel beweerd.
Een MEMS Gyroscoop kan verandering in de hoek meten, deze is erg snel hierin maar bij afwijking verliest die de nul positie. Hiervoor is een combinatie gekozen met een MEMS-acceleratiemeter. Deze kan met de zwaartekracht meten zolang het voertuig niet te veel beweerd.
Om het makkelijk te maken is er gekozen voor de M5Stack IMU Pro Mini. Deze is
makkelijk te monteren, omdat die al in een behuizing zit met montage gaten. Deze
sensor komt met de BMI270 van Bosch die zowel een MEMS-acceleratiemeter als
gyroscoop heeft.
Om het makkelijk te maken is er gekozen voor de M5Stack IMU Pro Mini. Deze is makkelijk te monteren, omdat die al in een behuizing zit met montage gaten. Deze sensor komt met de BMI270 van Bosch die zowel een MEMS-acceleratiemeter als gyroscoop heeft.
> Meer informatie warom deze keuze is gemaakt, zie bijlagen Detailontwerp
Stabilisatie hoofdstuk [Hoek Sensor](#hoek-sensor)
> Meer informatie warom deze keuze is gemaakt, zie bijlagen Detailontwerp Stabilisatie hoofdstuk [Hoek Sensor](#hoek-sensor)
#### Productie en Testen Hardware
#### Productie en Testen Motor Driver
De PCB en stencil zijn geproduceerd door JLCPCB en de componenten zijn geplaatst
en in de reflow oven gegaan in het SMD-lab op Accademiplein.
De PCB en stencil zijn geproduceerd door JLCPCB en de componenten zijn geplaatst en in de reflow oven gegaan in het SMD-lab op Accademiplein.
Na dat die uit de over kwam zijn er een aantal soleer balletjes weggehaald, twee
soldeer bruggen weg gehaald bij een van de gate driver IC's en de
microcontroller opnieuw met de hand erop geplast. De microcontroller had te veel
tin op de grondpad aan de onderkant, waardoor deze omhoog kwam en de pinnen aan
de zijkant boven de PCB zweefde onder contact.
Na dat die uit de over kwam zijn er een aantal soleer balletjes weggehaald, twee soldeer bruggen weg gehaald bij een van de gate driver IC's en de microcontroller opnieuw met de hand erop geplast. De microcontroller had te veel tin op de grondpad aan de onderkant, waardoor deze omhoog kwam en de pinnen aan de zijkant boven de PCB zweefde onder contact.
Tot hoever er getest is werkt alles, de FET's schakelen en de PWM wordt correct
gegenereerd. Helaas heb ik geen foto's van de scope kunnen maken, ik had beide
handen vol met de probes en het lukte me niet om met mijn neus de scope te
triggeren. Ik ga maandag 23 juni iemand om hulp vragen terwijl ik verder ga
testen.
> [!todo]
> latere testen toevoegen.
#### Software
De Software is geschreven in Rust, deze keuze is gemaakt door de beschikbaarheid an FOC library's.
Er is meer te vinden over de software inclusie onderbouwing waarom keuzes zijn gemaakt in bijlagen ...
> [!todo]
> software in rust, git, software documentatie?
#### Advies
> [!todo]
> upgrade to RP2350, RTIC (wegens I2C salve support), mcu aan de andere kant van de morot conn
Tot hoever er getest is werkt alles, de FET's schakelen en de PWM wordt correct gegenereerd. Helaas heb ik geen foto's van de scope kunnen maken, ik had beide handen vol met de probes en het lukte me niet om met mijn neus de scope te triggeren. Ik ga maandag 23 juni iemand om hulp vragen terwel ik verder ga testen.
## Project Verloop
Aan het begin was het vooral lastig om duidelijk te maken wat de vereisten van
beide opleidingen en tot een format te komen van het Plan van Aanpak en Pakket
van eisen die voor beide opleidingen voldoet. Het is ons niet gelukt om tot een
enkel Pakket van Eisen te komen, bij Automotive moet het in een Exel bestand.
Dit is alleen lastig om te exporteren naar bestand dat geschikt is om te kunnen
ondertekenen. Daarbij is het ook lastig om er onderbouwing van de eisen bij te
zetten, dit is niet nodig voor Automotive.
Aan het begin was het vooral lastig om duidelijk te maken wat de vereisten van beide opleidingen en tot een format te komen van het Plan van Aanpak en Pakket van eisen die voor beide opleidingen voldoet. Het is ons niet gelukt om tot een enkel Pakket van Eisen te komen, bij Automotive moet het in een Exel bestand. Dit is alleen lastig om te exporteren naar bestand dat geschik is om te kunnen ondertekenen. Daarbij is het ook lastig om er onderbouwing van de eisen bij te zetten, dit is niet nodig voor Automotive.
We hebben uiteindelijk ons eigen Pakket van Eisen gemaakt op onze manier en deze
vertaalt naar een Exel bestand voor Automotive.
We hebben uiteindelijk ons eigen Pakket van Eisen gemaakt op onze manier en deze vertaalt naar een Exel bestand voor Automotive.
Na deze twee documenten zijn er geen conflicten geweest tussen de eisen van
Elektrotechniek en Automotive.
Na deze twee documenten zijn er weinig 'conflicten' geweest tussen de eisen van Elektrotechniek en Automotive.
Een van de projectleden, Mohamed, is erg weinig komen opdagen. En heeft de drie
waarschuwingen gekregen dat volgens de samenwerkingsovereenkomst dat wij hebben
opgesteld en getekend (inc. Mohamed), waar na die uit de groep gezet kan worden.
i.p.v. dit direct te doen hebben wij als groep samen met Joris Straver een
gesprek gehad, wat er toe heeft geleden dat die de groep heeft verlaten. Rond
deze tijd had Gryvon ook aangegeven dat die de groep verliet wegen te veel
stress met andere vakken.
Een van de projectleden, Mohamed, is erg weinig komen opdagen. En heeft de drie waarschuwingen gekregen dat volgens de samenwerkingsovereenkomst dat wij hebben opgesteld en getekend (inc. Mohamed), waar na die uit de groep gezet kan worden. i.p.v. dit direct te doen hebben wij als groep samen met Joris Straver een gesprek gehad, wat er toe heeft geleden dat die de groep heeft verlaten. Rond deze tijd had Gryvon ook aangegeven dat die de groep verliet wegen te veel stress met andere vakken.
Vanaf school week 4.1 waren we totaal nog maar met 5 personen i.p.v. 7. Dit
heeft er tot geleid dat de aandrijving van de wielen hebben laten vallen en de
motor driver voor de stabilisatie wat is uitgelopen.
Vanaf school week 4.1 waren we totaal nog maar met 5 personen i.p.v. 7. Dit heeft er tot geleid dat de aandrijving van de wielen hebben laten vallen en de motor driver voor de stabilisatie wat is uitgelopen.
## bijlagen

44
markdown/softwareontwerp_stabilisatie.md
View File

@ -1,60 +1,40 @@
---
sub_title: Superlight Personal Carrier
tags:
- kladjes
- elektro
- elektro/hr
- elektro/hr/pee51
auther:
- name: "Finley van Reenen"
email: "0964590@hr.nl"
name_short: "e.l.f. van Reenen"
- name: "Chris Tan"
email: "0992143@hr.nl"
name_short: "c. Tan"
- name: "Tijn Snijders"
email: "1001829@hr.nl"
name_short: "t. Snijders"
- name: "Max Kappert"
email: "1030682@hr.nl"
name_short: "m. Kappert"
- name: "Thomas Braam"
email: "0989527@hr.nl"
name_short: "t. Braam"
tags: kladjes, elektro, elektro/hr, elektro/hr/pee51
---
[parent](/tPb3Up1fQEuZ86yrJSkYRQ)
# Softwareontwerp Sabilisatie
## inleiding
> [!TODO]:
> schrijven
## FoC library
In C zijn er niet veel librarys voor FOC, de enige goede library die we hebben
gevonden is [SimpleFOCproject](https://www.simplefoc.com/). Dit komt er in
de buurt van een framework. In de video van de homepagina worden een aantal
debuurd van een framework. In de video van de homepagina worden een aantal
gemeenschaps projecten laten zien, waarvan meerdere een reactiewiel voor
sabilisatie laat zien. Dit belooft veel goeds, toch is er gekozen om een andere
library te kiezen. Het goed implementeren van een regel kring met de IMU vraagt
library te kiezen. Het goed implementeren van een regel kring met de IMU vraagd
veel kennis van hoe dit 'framework' werkt. Onze implementatie is niet exact het
zelfde als die van deze gemeenschapsprojecten. Wij hebben dus de kennis nodig
zelfde als die van deze gemeenschaps projecten. Wij hebben dus de kennis nogdig
om deze code aan te passen.
Er is gekozen om te werken met de [Rust library FOC](https://lib.rs/crates/foc).
Deze library is alleen een implementatie voor het FOC algaritme, waardoor er meer
Deze library is alleen een implementatie voor het FOC algaritme, wadoor er meer
flexibilitijd is hoe het systeem verder werkt. Dit kan dus ook verder
geoptimaliseerd worden en meer ge configureerd. dat tweede is de grootste reden
waarom voor deze library is gekozen. Er is behoefte aan een systeem dat aangepast
warom voor deze library is gekozen. Er is behoefte aan een systeem dat aangepast
kan worden naar wat later beter blijkt te zijn.
## Rust op RP2040
Rust voor microcontrollers is nog in een soort alpha versie. Het grootste deel is al stable, maar hier en daar zijn nog wat beperkingen. Vrijwel al deze
beperkingen hebben een workaround. Het grootste voordeel is dat er een 'officele'
Rust voor microcontrollers is nog in een sooft alpha versie. Het werkt voor het
grootste deel, maar hier en daar zijn nog wat beperkingen. Vrijwel al deze
beperkingen hebben een workaround. Het groote voordeel is dat er een 'officele'
standaard is voor het HAL interface^[embeded-hal: [https://docs.rs/embedded-hal](https://docs.rs/embedded-hal)].
Dit zorgt er voor dat er veel library's beschikbaar zijn die
Dit maakt zorgd er voor dat er veel librarys voor IC's beschikbaar zijn die
gewoon werken.
## Async

82
markdown/unittest_stabilisatie.md
View File

@ -1,19 +1,9 @@
---
sub_title: Superlight Personal Carrier
tags:
- kladjes
- elektro
- elektro/hr
- elektro/hr/pee51
auther:
- name: "Finley van Reenen"
email: "0964590@hr.nl"
name_short: "e.l.f. van Reenen"
- name: "Tijn Snijders"
email: "1001829@hr.nl"
name_short: "t. Snijders"
tags: kladjes, elektro, elektro/hr, elektro/hr/pee51
---
[parent](/tPb3Up1fQEuZ86yrJSkYRQ)
## Unit Testen Stabilisatie
### Voedingen
@ -28,15 +18,15 @@ auther:
2. sluit de 12V voeding aan op de 12V en GND ingnangen op de driver
3. meet de uitgangen van de twee voedingen, vul de tabel hieronder in
| | $5V$ | $3.3V$ |
| -------- | -------:| --------:|
| minimaal | $4.5V$ | $3.0V$ |
| maximaal | $5.5V$ | $3.6V$ |
| gemeeten | $5.01V$ | $3.323V$ |
| | $5V$ | $12V$ |
| -------- | ------:| -------:|
| minimaal | $4.5V$ | $11.5V$ |
| maximaal | $5.5V$ | $12.5V$ |
| gemeeten | | |
Geslaagd: ja
Geslaagd:
opmergingen: in idel de er wordt $28mA$ aan stroom verbruikt vanaf de $12V$ voeding
opmergingen:
### Microcontroller
@ -50,59 +40,49 @@ opmergingen: in idel de er wordt $28mA$ aan stroom verbruikt vanaf de $12V$ voed
#### Procedure
1. sluit een ledje aan op een van de GPIO pinnen
2. snel de voeding in op $12V$ met een stroom berensing van 150 mA
3. sluit de $12V$ voeding aan op de $12V$ en GND ingnangen op de driver
4. sluit de USB kabel aan op de computer (dit is veilig omdat de USB alleen verbonden is met ground, de _V+_ is floating)
2. snel de voeding in op 12V met een stroom berensing van 150 mA
3. sluit de 12V voeding aan op de 12V en GND ingnangen op de driver
4. sluit de USB kabel aan op de computer (dit is veilig omdat de USB alleen verbonden is met ground, de V+ is floating)
5. upload een blinky voorbeeld progamma met de GPIO ingesteld van de led
6. bekijk of het ledje knippert
6. bekijk of het lidje knipperd
Geslaagd: ja
Geslaagd:
opmergingen: getest met een PWM signaal en osciloscoop i.p.v. een ledje.
opmergingen:
### Half-brug
#### Benodigdheden
- als de microcontroller werkt:
- $12V$ voeding als de voedingen werken, anders met een $5V$ en $3.3v$ voeding
- $30V$ voor _V Motor_
- computer met Arduino IDE geïnstalleerd
- als de microcontoller werkt:
- 12V voeding als de voedingen werken, anders met een 5V en 3.3v voeding
- 30V voor V Motor
- computer met Arduino IDE geinstaleerd
- USB B kabel naar de computer
- oscilloscope
- ocsiloscoop
- zo niet:
- $10V$ voor _V motor_
- 10V voor V motor
- signaal generator met twee kanalen
- oscilloscope
- ocsioscoop
#### procedure
1. sluit de oscilloscope aan op een van de uitgangen van de drijver (er komt $30V$ op te staan, beruik de juiste probe; geen juiste probe bij de hand, zet de voeding voor _V motor_ wat lager)
2. snel de voeding in op $12V$ met een stroom begrenzing van $150 mA$
3. sluit de $12V$ voeding aan op de $12V$ en GND ingangen op de driver
4. sluit de USB kabel aan op de computer (dit is veilig omdat de USB alleen verbonden is met ground, de _V+_ is floating)
5. upload een test programma die de PWM aanstuurt voor de FET's
- de PWM per half bridge zijn aangesloten op de a en b uitgangen van 1 timer per half brug. zorg dat een van de uitgangen geïnverteerd is en de twee vergelijk waardes zo zijn zodat er een korte dead time is. ze mogen nooit tegelijkertijd hoog zijn!
6. bekijk het signaal op de oscilloscope
1. sluit de ociloscoop aan op een van de uitgangen van de drijver (er komt 30V op te staan, beruik de juiste probe; geen juiste probe bij de hand, zelt de voeding voor V motor wa lager)
2. snel de voeding in op 12V met een stroom berensing van 150 mA
3. sluit de 12V voeding aan op de 12V en GND ingnangen op de driver
4. sluit de USB kabel aan op de computer (dit is veilig omdat de USB alleen verbonden is met ground, de V+ is floating)
5. upload een test progamma die de PWM aansuurt voor de FET's
- de PWM per half bridge zijn aangesloten op de a en b uitganen van 1 timer per half brug. zorg dat een van de uitput geinverteerd is en de twee vergeleijk waardes zo zijn zodat er een korte dead time is. ze mogen nooit tegerlijk hoog zijn!
6. bekijk het signaal op de osciloscoop
7. herhaal de test voor alle drie de half bruggen
resultaat:
- brug a:
![](https://live.kladjes.nl/uploads/305bb926-d062-4601-ac91-1cad3a7d79e2.png)
- brug b:
![](https://live.kladjes.nl/uploads/4366b2e4-7742-4b9b-91dd-d2695e267462.png)
- brug c:
![](https://live.kladjes.nl/uploads/c1afebd0-99ae-40f1-97ef-2cf6404489b2.png)
Geslaagd: ja
opmerkingen: Er is een klein beetje ringing, maar het lijkt nog niet te veel dat dit problemen kan veroorzaken.
opmerkingen:
### IMU

22
markdown/unittest_stuursysteem.md
View File

@ -1,25 +1,9 @@
---
sub_title: Superlight Personal Carrier
tags:
- kladjes
- elektro
- elektro/hr
- elektro/hr/pee51
auther:
- name: "Chris Tan"
email: "0992143@hr.nl"
name_short: "c. Tan"
- name: "Tijn Snijders"
email: "1001829@hr.nl"
name_short: "t. Snijders"
- name: "Max Kappert"
email: "1030682@hr.nl"
name_short: "m. Kappert"
- name: "Thomas Braam"
email: "0989527@hr.nl"
name_short: "t. Braam"
tags: kladjes, elektro, elektro/hr, elektro/hr/pee51
---
[parent](/tPb3Up1fQEuZ86yrJSkYRQ)
# unit testen Stuur systeem
## unit test controller

BIN
pdf/detailontwerp_stabilisatie.booklet.pdf Normal file
View File

Binary file not shown.

BIN
pdf/detailontwerp_stabilisatie.pdf Normal file
View File

Binary file not shown.

BIN
pdf/detailontwerp_stuursysteem.booklet.pdf Normal file
View File

Binary file not shown.

BIN
pdf/detailontwerp_stuursysteem.pdf Normal file
View File

Binary file not shown.

BIN
pdf/plan_van_aanpak.booklet.pdf Normal file
View File

Binary file not shown.

BIN
pdf/plan_van_aanpak.pdf Normal file
View File

Binary file not shown.

BIN
pdf/projectdocument.booklet.pdf Normal file
View File

Binary file not shown.

BIN
pdf/projectdocument.pdf Normal file
View File

Binary file not shown.

BIN
pdf/softwareontwerp_stabilisatie.booklet.pdf Normal file
View File

Binary file not shown.

BIN
pdf/softwareontwerp_stabilisatie.pdf Normal file
View File

Binary file not shown.

BIN
pdf/unittest_stabilisatie.booklet.pdf Normal file
View File

Binary file not shown.

BIN
pdf/unittest_stabilisatie.pdf Normal file
View File

Binary file not shown.

49
pull_from_hd.sh
View File

@ -1,49 +0,0 @@
#!/bin/bash
server='https://live.kladjes.nl'
main_index_id="tPb3Up1fQEuZ86yrJSkYRQ"
cli_url="https://raw.githubusercontent.com/hedgedoc/cli/refs/heads/master/bin/hedgedoc"
HEDGEDOC_SERVER="$server"
if [ ! -f "./hedgedoc" ]; then
curl $cli_url -o "./hedgedoc"
chmod +x "./hedgedoc"
fi
. ./hedgedoc --import
function download_cli() {
if [ ! -f "$hd_cli" ]; then
curl $cli_url -o "$hd_cli"
chmod +x "$hd_cli"
fi
}
function get_md() {
local note_id="$1"
local out_path="$2"
echo "get_md: '$note_id' '$out_path'"
export_note --md "$note_id" "$out_path"
}
function get_index() {
local note_id="$1"
local out_dir="$2"
local index_file="$(mktemp)"
echo "get_index: '$note_id' '$out_dir'"
get_md "$note_id" "$index_file"
# get all unsorted list line (`^- `) that have a link with lable ending with '.md'
local index=$(cat "$index_file" | grep -e '^- \[[^\}]*\.md\]' | sed -e 's/^.*\[\(.*\)\](\(.*\))/\1=\2/')
rm "$index_file"
for f in $index
do
local name="$(echo "$f" | sed -e 's/=.*$//')"
local id="$(echo "$f" | sed -e 's/^.*=//' | tr -dc '[:alnum:]-_')"
get_md "$id" "$out_dir/$name"
done
}
# mkdir -p "./out"
get_index "$main_index_id" "./markdown"

50
push_to_hd.sh
View File

@ -1,50 +0,0 @@
#!/bin/bash
server='https://live.kladjes.nl'
main_index_id="tPb3Up1fQEuZ86yrJSkYRQ"
cli_url="https://raw.githubusercontent.com/hedgedoc/cli/refs/heads/master/bin/hedgedoc"
HEDGEDOC_SERVER="$server"
if [ ! -f "./hedgedoc" ]; then
curl $cli_url -o "./hedgedoc"
chmod +x "./hedgedoc"
fi
. ./hedgedoc --import
function get_md() {
local note_id="$1"
local out_path="$2"
echo "get_md: '$note_id' '$out_path'"
export_note --md "$note_id" "$out_path"
}
function push_md() {
local note_id="$1"
local src_path="$2"
echo "push_md: '$src_path' '$note_id'"
import_note "$src_path" "$note_id"
}
function get_index() {
local note_id="$1"
local src_dir="$2"
local index_file="$(mktemp)"
echo "get_index: '$note_id' '$src_dir'"
get_md "$note_id" "$index_file"
# get all unsorted list line (`^- `) that have a link with lable ending with '.md'
local index=$(cat "$index_file" | grep -e '^- \[[^\}]*\.md\]' | sed -e 's/^.*\[\(.*\)\](\(.*\))/\1=\2/')
rm "$index_file"
for f in $index
do
local name="$(echo "$f" | sed -e 's/=.*$//')"
local id="$(echo "$f" | sed -e 's/^.*=//' | tr -dc '[:alnum:]-_')"
push_md "$id" "$src_dir/$name"
done
}
user_login --email kladjes@finnvanreenen.nl
get_index "$main_index_id" "./markdown"