פרויקט גמר · HIT · 2026
מערכת שליטה במהירות מנוע
בהתאם לאורות בלמים
אב־טיפוס מעבדתי המחבר בין חיישנים, לוגיקת בקרה וחומרה. אות תאורת הבלם קובע מגבלה לפקודת המנוע, ומסלול חישה נוסף מתרגם קרבה לחיווי חזותי.
איך אפשר לשלב מידע על הבלימה בתוך שרשרת הפיקוד של מנוע חשמלי?
הפרויקט בוחן את הרעיון באמצעות מודל מעבדה של כלי דו־גלגלי חשמלי. ידית גז מייצרת דרישת מתח. באירוע בלימה נדגם אות המייצג את תאורת הבלם, ולפיו נבחרת אחת משלוש מגבלות לפקודת המנוע.
במקביל, חיישן אופטי מפעיל מסלול חיווי עצמאי: שינוי באות החיישן משנה את תדירות ההבהוב של נורת התרעה. החיבור בין שני המסלולים מדגים אינטגרציה של קלט, עיבוד ופלט באותה סביבת מערכת.
היקף המימוש: הוכחת היתכנות במעבדה. המערכת מגבילה את פקודת המתח; מהירות המנוע נמדדת באמצעות מקודד, אך אינה נסגרת בחוג משוב של מהירות.
02 ארכיטקטורה
ארבע כניסות אנלוגיות, מסלול מדידת מהירות ושתי יציאות פיקוד. המחשב מריץ את הלוגיקה, וכרטיס ה־Q4 מחבר אותה לחומרה.
דגימה והמרת אותות
בין המעגלים למחשב
SRV02 Encoder → Q4 → Simulinkמסלול מקביל למדידה ולהצגת מהירות
Q4 — ממשק הרכישה קורא את האותות ומוציא פקודות אנלוגיות. ההחלטות מתבצעות בלוגיקת המודל.
UPM — מגבר ההספק מקבל את אות הפיקוד ומספק למנוע את המתח והזרם הדרושים להנעה.
SRV02 — מערכת הניסוי מנוע סרוו עם מקודד, שמאפשר לראות כיצד המערכת הפיזית מגיבה לפקודה.
03 להתנסות בעיקרון
בחרו אות תאורה ולחצו על הבלם. כעת שנו את אות התאורה שוב: המגבלה תשתנה רק באירוע הדגימה הבא.
כל לחיצה מייצגת חזית עולה חדשה של אות הבלם לאחר עיבודו.
ממתין לדגימה ראשונה. לחצו על הבלם כדי לבחור מגבלה.
ההדגמה משתמשת בשלושה ערכי קלט לדוגמה מתוך תחומי המודל ובדרישת גז חיובית. היא ממחישה דגימה, שמירה ורוויה, ללא הרצת Simulink, סינון אותות או דינמיקת המנוע. הערכים המוצגים הם פקודות מתח, לא מדידת מהירות.
למימוש המלא04 מאחורי המימוש
מודל ה־Simulink מחלק את העבודה בין הגבלת פקודת המנוע לבין חיווי הקרבה. לחצו על התרשימים כדי להגדיל.
אות הבלם עובר עיגול, סינון ועיגול נוסף. חזית עולה מפעילה Sample & Hold, ששומר את אות תאורת הבלם. תנאי If בוחרים את הענף הפעיל, ו־Merge מעביר את פקודתו להמשך.
| המתח שנדגם | מגבלת פקודה |
|---|---|
| נמוך מ־2.85 V | 6 V |
| בין 2.85 ל־3.6 V | 4.2 V |
| גבוה מ־3.6 V | 1.5 V |
הטווח האמצעי פתוח בשני קצותיו, בהתאם לתנאים בקובץ המודל.
אות החיישן נקרא בערוץ AI3 ועובר הסטה: u = V_distance − 1. ארבעה תחומי אות בוחרים בין נורה דולקת ברציפות לבין שלושה קצבי הבהוב.
אלה תחומים של אות חשמלי במודל. המרה למרחק פיזי דורשת כיול מתאים של החיישן והמשטח הנמדד.
כדי לקשור את בחירת המגבלה לרגע הבלימה. הבלוק דוגם רק כאשר מתקבל אירוע ההפעלה, ושומר את הערך בין אירועים. שינוי באות התאורה לבדו אינו מעדכן את הערך השמור.
תת־המערכת במודל מתאימה את סימן הפקודה, מגבילה אותה לטווח המגבר וממירה אותה לפי K_CABLE לפקודת DAC. היא כוללת גם רוויה של ה־DAC. זהו שלב התאמת הפקודה לממשק ההנעה.
רכיב משדר פולט אור תת־אדום, ופוטוטרנזיסטור קולט אור שחוזר ממשטח סמוך. האות משקף החזר אופטי ולכן מושפע גם מהמשטח ומהגאומטריה. בפרויקט הוא משמש להדגמת חיווי קרבה. דף הנתונים של Vishay ↗ מתאר חיישן לטווח קצר; התאמה לכלי רכב מחייבת בחירת חיישן וכיול המתאימים לטווח הנדרש.
על שולחן המעבדה
תמונות מקוריות מתוך ספר הפרויקט. רכיבי הקלט והחישה חוברו למערכת כדי לבחון את שרשרת האות בפועל.
05 תוצאות ותובנות
הערך של הפרויקט הוא בחיבור המלא בין המודל למערכת הפיזית — וביכולת להסביר את התפקיד של כל אות לאורך הדרך.
מומשה לוגיקה שבוחרת שלוש מגבלות מתח לפי אות תאורת הבלם שנדגם, כחלק ממסלול הנעת המנוע.
מומשו אות רציף ושלושה אותות הבהוב. ספר הפרויקט כולל צילומי Scope של אותות החיווי.
ספירות המקודד מומרות לזווית ולמהירות באמצעות כיול ונגזרת מסוננת, במסלול נפרד ממסלול הפקודה.
התיעוד מציג מימוש והדגמה מעבדתית. אין בו בסיס להצגת דיוק מהירות, זמן תגובה מובטח או שיפור בטיחות כמותי. מעבר לכלי אמיתי דורש בדיקות עומס, כיול והערכת תרחישי תקלה.
כיווני המשך · טרם מומשו
העברת הלוגיקה ממחשב המעבדה לבקר ייעודי, עם ממשקי חישה והספק מתאימים.
הוספת אלגוריתם המבוסס על הפרש בין מהירות רצויה לנמדדת, לאחר הגדרת יעדים וכיול. זהו שינוי בלוגיקת הבקרה, וניתן לבחון אותו גם בסביבת ה־Q4.
טיפול בספי מעבר ובאפס גז, hysteresis להפחתת החלפות מצב ו־fail-safe לתקלות. בהמשך: עמידות סביבתית וקישוריות.
06 להעמיק בפרויקט
המסמכים והמודל שעליהם מבוסס תיק הפרויקט, לצפייה ולהורדה.
המודל כולל בלוקי QUARC של Quanser ובלוק Sample & Hold של DSP System Toolbox, ומשתמש בפרמטרי אתחול של מערכת ה־SRV02. הקובץ אינו חבילת הרצה עצמאית. בעותק המקור המצורף הבלוק HIL Write Analog1 מוגדר כלא פעיל; יש לבחון את הגדרות סביבת המעבדה לפני הרצה על חומרה.
תיק פרויקט · הנדסת חשמל ואלקטרוניקה