LabVIEW와 CompactRIO로 전기 버기차 (buggy) 프로토타이핑

Ghislain REMY, IUT de CACHAN

“CompactRIO는 프로그래밍이 쉽기 때문에 학생들이 산업 전기 공학 및 컴퓨터 과학 분야의 커리어를 준비할 수 있습니다.”

- Ghislain REMY, IUT de CACHAN

과제:

가스 구동 버기차를 전기 구동으로 변환해봄으로써 학생들이 리얼타임 명령, 제어, 모니터링의 원리를 즐겁게 배울 수 있습니다.

해결책:

NI CompactRIO 하드웨어와 LabVIEW 소프트웨어를 사용하여 버기차의 전기 구동 장치를 제어, 모니터링하고 PC와 터치 스크린으로 시스템을 제어, 모니터링하고, 데이터를 기록하고, 마지막으로 주행 범위의 시각화를 제안.

2009년부터 IUT de Cachan은 학생들에게 명령 및 리얼타임 제어 시스템에 대한 교육에 대한 많은 투자를 했습니다. 최근 전기 자동차 및 하이브리드 자동차와 같은 무탄소 자동차의 상용화가 광범위하게 진행됨에 따라 업계는 이러한 새로운 응용 분야에서 작업할 수 있는 숙련된 기술자와 엔지니어를 많이 필요로 합니다. 따라서 우리는 세그웨이, 전기 휠 모터, 전기 버기차를 포함한 다양한 전기 자동차를 위한 6개의 CompactRIO 시스템을 사용하여 기술 플랫폼을 개발했습니다.

 

CompactRIO: 프로젝트 기반 교육 및 학습에 필수적인 요소

프로젝트의 수명은 2주에서 17주까지 달라질 수 있기 때문에 빠르게 재구성 가능하고 고도로 모듈화된 구현이 쉬운 솔루션이 필요했습니다. CompactRIO 플랫폼은 우리의 모든 전기 버기차에 적합한 선택이었습니다.

 

학생들이 CompactRIO 이더넷 연결을 사용하여 여러 스테이션에서 작업하여 LabVIEW에서 개발된 프로그램을 실행하고 차량 감독을 수행할 수 있으므로 이 솔루션은 대규모 그룹 교육에 적합합니다.

 

CompactRIO는 프로그래밍이 쉽기 때문에 학생들이 산업 전기 공학 및 컴퓨터 과학 분야의 커리어를 준비할 수 있습니다. 학생들은 LabVIEW 그래픽 프로그래밍을 사용하여 CompactRIO 어플리케이션 개발을 쉽게 시작할 수 있습니다. 또한 LabVIEW Student Edition이 있는 학생은 집에서 코드의 일부를 개발할 수 있으므로 학생들의 더 깊게 참여를 유도합니다.

 

마지막으로, 이 솔루션은 National Instruments와 IUT de Cachan을 강력하게 연결하여 우리 학교 학생들을 위한 버기차 및 LabVIEW 교육의 후원으로 이어졌습니다.

 

 

 

Real-Time 모니터링 시스템으로 전기 모터 조정

우리는 단순함을 기반으로 전기 버기차용 엔진 배터리 초퍼와 DC 모터를 선택했습니다. 이 프로젝트의 목표는 다음 도구를 사용하여 학생들에게 차량을 작동시키는 데 필요한 다양한 기술을 가르치는 것입니다.

 

  • 차량 속도 제어와 관련된 홀 효과, 전류, 전압 및 용량 센서를 포함한 차량 계측
  • 데이터 수집 및 처리 하드웨어
  • 차량을 구동하는 터치 패널 화면

 

NI PPC-2115: 차량의 터치 패널 감독 및 제어를 위한 HMI (Human Machine Interface)

우리는 NI PPC-2115 터치 스크린 패널 PC를 차량에 설치했습니다. 이 부품의 전력 소비는 100W에 가까으므로 높지만 학생들이 개발한 모든 프로그램을 실행할 수 있으며 LabVIEW를 지원하므로 차량에서 코드를 빠르게 개발할 수 있습니다. 또한 PPC-2115에서 LabVIEW 및 3D 모델의 모든 버전을 실행할 수 있으며 CompactRIO 시스템 작동에 영향을 주지 않고 차량에 비디오를 통합할 수 있습니다. 터치 스크린 PC와 CompactRIO 사이의 교환은 공유 변수와 기가비트 이더넷 포트를 통해 시스템이 쉽게 처리할 수 있습니다. 차량 운행 시 데이터 교환은 원활합니다.

 

 

 

3개월의 프로토타이핑

CompactRIO 덕분에 약 3개월의 작업 끝에 완전한 차량 프로토타입이 준비되었습니다. 최종 프로토타입은 최고 속도 35km/h로 30km를 이동할 수 있었습니다.

 

CompactRIO 개발 제한 제거

학생들은 전기 버기차의 개선을 지속적으로 제안하는 데 모듈형인 CompactRIO 플랫폼 덕분에 그 구현이 가능합니다. 전기 버기차 기반의 추가 프로젝트는 다음과 같습니다.

 

  • NI 1722 스마트 카메라가 지원하는 후진
  • PPC-2115 터치 스크린 패널로 작동되는 정속 주행 제어
  • NI cRIO-9951 모듈 개발 키트를 사용하여 개발한 모듈과 통신하는 ZigBee 센서를 사용하는 레이더 근접 및 충돌 방지 시스템
  • NI Silver Alliance Partner인 S.E.A Datentechnik GmbH에서 개발한 모듈로 GPS 및 GPRS를 통한 차량 원격 모니터링

 

이 작업의 결과는 다음 출판물에 포함될 것입니다.

Jean-Yves Le Chenadec, Patrick Ruiz, Eric Laboure, Marc Ardillier, Vincent Gourcuff, Denis Pénard를 포함하는 교직원과 기술자 여러분 감사합니다. 여러분이 안 계셨다면 이 작업을 제대로 완료할 수 없었을 것입니다.

 

저자 정보:

Ghislain REMY
IUT de CACHAN
9, avenue de la Division Leclerc - BP 140
94234 CACHAN CEDEX
France
전화: +33 (0)1 41 24 11 57
ghislain.remy@u-psud.fr

DC 모터로 개발을 단순하고 효과적으로
이 전원 캐비닛에는 4개의 12V, 48Ah 배터리가 있으며 각 배터리는 충전기와 연결되어 있습니다. 또한, 가변 속도는 CompactRIO에 의해 제어됩니다.
cRIO-9022 및 PPC-2115 화면이 장착된 섀시 cRIO-9114 컨트롤러가 있는 이 제어 캐비닛은 운전자와 가까이 있어 직접적인 시각적 피드백과 촉각 제어 피드백을 받을 수 있습니다.
학생들이 실시한 최초의 전기 버기차 테스트.