3. Расчет количества памяти для хранения лога

Расчет максимального количества импульсов энкодера за 0.1 сек движения на скорости 80 км/час при диаметре колеса 1.1 м и шаге оптического датчика в 2^о:

80000/3600*0.1/3.14/1.1*180 ~ 116 импульсов, т.е. нужен 8-разрядный таймер/счетчик для подсчета числа импульсов.

3.1. Структура лога данных

Вначале лога записывается дата и время старта в двоично-кодированном десятичном формате:

yy_mm_dd_hh_mm, что составляет 5 байт.

Каждая запись состоит из следующих элементов:

1. Время в десятых долях секунды от начала измерений – 2 байт.

2. Напряжение постоянного тока – 2 байта.

3. Постоянный ток – 2 байта.

4. Постоянная мощность – 3 байта.

5. Напряжение переменного тока – 2 байта.

6. Переменный ток – 2 байта.

7. Пройденный путь (в метрах) от начала измерений – 3 байта.

8. Положение ручки управления + положение тормоза + положение CAM – 1 байт.

9. Число изменений Cam – 1 бат.

Итого 16 байт.

Для сохранения результатов в течение 2 часов наблюдения потребуется 3600*2*10*17=1296000 байт.

4. Реализация системы на oem

Рассмотрим один из возможных вариантов реализации системы на базе семейства OEM-модулей Crumb фирмыchip45.

4.1. Oem-модуль Crumb128

Характеристики модуля:

• Установленный микроконтроллер ATmega128;

• Интерфейс RS-232 (без разъёма);

• Интерфейс SPI, I²C;

• Интерфейс USB 2.0 full speed на базе конвертера CP2102 (без разъёма);

• Цепь сброса;

• Место под стандартный ISP разъём на 6 выводов;

• Кварцевый резонатор на 14.7456МГц;

• Часовой кварц;

• Светодиод состояния;

• Все выводы микроконтроллера доступны на контактных площадках 2x 16 пин;

• Предустановленный STK500-совместимый загрузчик;

• Габариты: 40,64 x 30,48 мм.

• Является высокоинтегрированной платой с большой плотностью монтажа для построения и отладки систем на базе микроконтроллера ATmega128;

• Малое время разработки и изготовления (проще конструкторская документация, дешевая разработка железа); контрактное производство для изготовления печатных плат и собственная сборка;

Предлагается сделать систему мониторинга сделать распределенной, состоящей из трех узлов.

На рис.2 представлена структурная схема узла 1, расположенная в кабине 1.

Рис.2.Структурная схема узла 1.

На рис.3 представлена структурная схема узла 2, расположенная в кабине 2.

Рис.3. Структурная схема узла 2.

Так как хранилище данных должно быть в виде энергонезависимой памяти без движущихся частей, поэтому предлагается использовать еще одним OEM-модулем, который имеет в своем составе интерфейсSD-карты, а также имеет встроенный часы реального времени, также интерфейсRS-485, позволяющий подключить его к узлу2.

Рис.4.Структурная схема узла 3.

4.2. Разработка подсистемы измерения

Для измерения мощности предлагается использовать измеритель энергии MCP3909 фирмы Microchip (www.microchip.com) с интерфейсом SPI.

Для измерения напряжения и тока предлагается использовать датчики тока и напряжения фирмы LEM (www.lem.com): AV100 -1000, AV100 -125, HTR100 –SB и HTR400 –SB. Ниже представлены схемы измерения для постоянного и переменного токов (рис.5, рис.6).

Рис.5. Схема измерения постоянных тока, напряжения и мощности

Рис.6. Схема измерения переменных тока, напряжения и мощности