Мониторинг и контроль скорости автомобильных двигателей на основе IoT

Поскольку глобальный автомобильный сектор трансформируется невообразимым образом, мы не можем не восхищаться тем, как Интернет вещей (IoT) меняет ситуацию. В этой статье мы изучим управление и мониторинг скорости на основе IoT, включая основные компоненты контроллера двигателя на основе IoT, преимущества IoT и лучшие решения IoT, о которых следует знать:

Мировой автомобильный сектор находится в состоянии потрясений. По оценкам Statista, в 2021 году во всем мире было продано 21 миллион автомобилей. Однако это ничто по сравнению с 97 миллионами в 2018 году. Отсутствие инновационных функций в новых моделях автомобилей — одна из основных причин, по которой продажи колеблются.

Если четыре колеса и двигатель — это то, что нужно конечным пользователям, они могут выбрать экономичный подержанный автомобиль со старыми функциями. Им не нужно прожигать дыру в кармане, чтобы купить автомобиль, в котором нет ничего нового. Для производителей автомобилей новые модели должны соответствовать будущему, используя передовые технологии, такие как Интернет вещей (IoT).

Что такое Интернет вещей в автомобильной промышленности?

Простыми словами, IoT относится к системе устройств, которые обмениваются данными через коммуникационную сеть. В автомобильном секторе он позволяет сложным устройствам, таким как датчики и приводы, обмениваться информацией друг с другом и другими транспортными средствами через Интернет.

Современные возможности Wi-Fi, системы климат-контроля и показатели производительности двигателя едва ли предлагают то, что могут предложить решения IoT. В дополнение к этой мысли, вот четыре способа, которыми устройства IoT трансформируют автомобильную промышленность:

1. Подключенные автомобили

Эти транспортные средства подключены через сеть IoT, что способствует быстрой передаче жизненно важной информации, что повышает безопасность дорожного движения за счет улучшенной связи.

Подключенные автомобили обмениваются информацией о местоположении, динамике и скорости, а также прогнозируют и предотвращают аварии, предупреждая водителей о приближающихся машинах экстренных служб. Они помогают улучшить транспортный поток и многократно повысить безопасность водителя.

2. Управление автопарком

Отрасль грузовых перевозок претерпевает радикальные изменения из-за трудовых проблем. Технология IoT стала причиной революции в управлении автопарком.

Операторы могут собирать большие объемы данных обо всем — от условий движения и маршрутов до расхода топлива. Собранные данные используются для удаленной диагностики и повышения эффективности работы на ходу.

3. Автономные транспортные средства

С развитием искусственного интеллекта автономные транспортные средства получили широкое распространение в автомобильной промышленности. Исследования показывают, что рынок автономных транспортных средств вырастет на 61,87% к 2026 году. Мы можем ожидать очень многого от отрасли уже достаточно скоро.

Умные автомобили приносят пользу водителям пригородной зоны и коммерческим водителям, поскольку они помогают последним в управлении автомобилем, парковке, торможении и смене полосы движения. Интеграция IoT в новые модели автомобилей сведет к минимуму человеческий фактор и сделает дорожные условия безопасными.

4. Профилактическое обслуживание

Когда автомобили производятся с возможностями IoT, встроенные датчики будут собирать данные о производительности определенных деталей и передавать информацию в облако.

Посредством предиктивной аналитики данные обрабатываются, оценивается состояние отдельных компонентов, оцениваются риски выхода из строя. Водитель мгновенно уведомляется, если в автомобиле поднимаются какие-либо красные флажки.

Контроль и мониторинг скорости на основе IoT: введение

Автомобильные двигатели широко используются в нашей повседневной жизни и в промышленности. Они используются в различных формах и размерах в зависимости от требования. Они являются важным инструментом, способным управлять большой техникой.

Таким образом, управление скоростью двигателей IoT играет важную роль в принятии решения об их использовании. Один и тот же двигатель может использоваться в различных приложениях в зависимости от изменения скорости.

Интернет вещей помогает контролировать и контролировать двигатели, чтобы обеспечить их оптимальное использование для достижения желаемых результатов. Помимо обеспечения надежной операционной эффективности, он помогает поддерживать энергопотребление при минимальных затратах на техническое обслуживание.

Основные компоненты контроллера двигателя на основе IoT

Несомненно, двигатель электромобиля должен быть эффективным и надежным, поскольку он должен обеспечивать как крутящий момент, так и скорость в широком рабочем диапазоне, сохраняя при этом точное управление двигателем транспортного средства. Вот из чего обычно состоит контроллер двигателя на основе IoT:

1. ЖК-дисплей

Все знают, что это такое! Это электронный экран для непрерывного отображения контролируемого значения, полученного датчиками.

2. Wi-Fi модуль

Система мониторинга IoT использует модуль WiFi для связи с облаком. Это позволяет обмениваться информацией между устройствами и с облаком без необходимости использования каких-либо проводов. Он использует IP-адреса для каждого устройства, чтобы соединить их друг с другом и с облаком.

3. Микроконтроллер

Микроконтроллер — это комбинация аппаратного и программного обеспечения, обеспечивающая возможность подключения к Интернету вещей. Он использует язык ассемблера, такой как C++, для облегчения связи с облаком.

4. Датчик температуры

Датчик температуры представляет собой 3-контактное устройство с диапазоном измерения от -55 до 150 °C для регистрации изменений температуры во время работы двигателя.

5. Трансформатор тока

Это устройство генерирует переменный ток во вторичной обмотке, пропорциональный переменному току в первичной обмотке. Он также измеряет ток двигателя.

6. Трансформатор напряжения

Он работает как система измерения напряжения питания и действует как трансформатор для понижения напряжения питания, когда ток или напряжение слишком высоки для прямого измерения.

7. Трансформатор тока с разъемным сердечником

Он работает как датчик температуры и тока, обеспечивает точные измерения электрических систем переменного тока и имеет съемную ножку для удобного развертывания без отключения питания или отсоединения проводов.

8. Датчик скорости с переключателем TRIAC (триод для переменного тока).

Это устройство для включения/выключения нагрузок переменного тока и управления скоростью двигателя. Данные, собранные датчиками температуры и тока в контроллере двигателя на основе IoT, отправляются в блок микроконтроллера.

Он декодирует и обрабатывает информацию, которая затем передается через Wi-Fi для отправки в Интернет в режиме реального времени. В зависимости от информации, следующие шаги выполняются системой автоматически.

Настройки также могут обеспечивать внешнее управление из удаленного места для регулировки скорости двигателя. Датчики скорости двигателя с поддержкой IoT используют метод ЭДС для захвата напряжения и преобразования его в цифровое значение.

Двигатель движется при наличии напряжения. Поток напряжения противоположен потоку катушки с постоянным магнитом. В отличие от метода обратной ЭДС, значение ЭДС помогает рассчитать скорость двигателя.

Данные, собранные датчиками, анализируются и передаются в виде графического представления для облегчения понимания. Это помогает в принятии управляющих мер, если это необходимо. Методика эффективно работает в промышленных установках.

Преимущества контроля и мониторинга скорости двигателя с поддержкой Интернета вещей

Управление скоростью двигателя и мониторинг с помощью IoT зависят от датчиков и облака для обработки данных. Технология IoT изучает изменения таких параметров, как напряжение, ток и температура, для управления скоростью двигателя.

Метод широтно-импульсной модуляции (ШИМ) управляет скоростью двигателя. В этом методе частота и входная мощность используются для управления скоростью двигателя.

Интернет вещей помогает постоянно отслеживать важнейшие параметры и поддерживать непрерывность и качество производства в отраслях. Это обеспечивает надежную работу двигателя для увеличения производительности.

Постоянный мониторинг может помочь обнаружить неисправность на ранней стадии и предотвратить любую неисправность в двигателе. Мониторинг двигателей на основе IoT помогает уменьшить следующее:

• Электрические неисправности, такие как ошибка обратной последовательности фаз, ошибка одной фазы, ошибка перегрузки, избыточное напряжение или замыкание на землю.
• Неисправности окружающей среды, возникающие из-за влажности или колебаний температуры. Это может привести к вибрации двигателя.
• Механические неисправности из-за поломки стержня ротора, дефекта обмотки статора и ротора или использования неисправного подшипника.

Проектирование потока напряжения от аккумулятора к двигателю

Поток напряжения от батареи начинается с трехфазного источника переменного тока. Он помогает контролировать скорость, работая в качестве схемы драйвера затвора. Логическая схема управляет скоростью двигателя, включая и выключая его. Сложный метод PWM может контролировать скорость двигателя. Он включает в себя регулировку продолжительности включения-выключения с помощью переключателей TRIAC.

Управление углом зажигания помогает поддерживать скорость двигателя. Плата микроконтроллера с ОЗУ, ПЗУ, печатной платой и цифровым контроллером может использоваться для управления всей системой. Для своей работы он потребляет ток от понижающего трансформатора.

Система оснащена выпрямителем и регулятором для фильтрации и преобразования. Напряжение двигателя можно легко регулировать, контролируя период включения-выключения переключателя TRIAC.

Типы электродвигателей, о которых вы должны знать

Принцип работы электродвигателя зависит главным образом от взаимодействия между магнитными полями и электричеством. Устройство, производящее эту мощность, называется двигателем, который можно определить как любую машину с механическим источником энергии, полученным из электрических токов в проводах или батареях. Электродвигатели делятся на следующие виды:

1. Двигатели переменного тока

Изобретенный Николой Теслой в 1887 году, двигатель переменного тока использует статор и ротор для преобразования переменного тока в механическую энергию. Эти двигатели работают как в однофазном, так и в трехфазном режиме.

а. Синхронный двигатель

Работая в трех фазах, синхронный двигатель генерирует ток возбуждения через свой статор. Скорость ротора и статора такая же, как ток. Он поддерживает постоянную скорость в зависимости от частоты переменного тока. Двигатель работает точно и широко используется в робототехнике и автоматизации.

б. Асинхронный двигатель

Асинхронный двигатель, также известный как асинхронный двигатель, эффективно работает на неравных скоростях. Он преобразует электрическую энергию в механическую, работая по принципу электромагнитной индукции. Двигатель состоит из двух секций и может называться короткозамкнутым или фазным, в зависимости от конструкции ротора.

2. Двигатели постоянного тока

Работая на постоянном токе, двигатель постоянного тока преобразует электрическую энергию в механическую. Он помещает проводник с током в магнитное поле. Проводник движется под действием крутящего момента. Различные типы двигателей постоянного тока:

а. Шунтирующий двигатель постоянного тока

Этот двигатель имеет только одну обмотку. Якорь и поле подключены параллельно друг другу, поэтому нет необходимости в коммутаторе или редукторе. Это идеальный выбор для применений, требующих малошумного и высокоэффективного двигателя. Это также очень удобно, потому что вы можете использовать только один контроллер для управления обмоткой возбуждения и обмоткой якоря.

б. Двигатель постоянного тока с независимым возбуждением

Этот двигатель имеет вал, который соединяет оба полюса магнита (ротор) и создает электричество, используя обмотки с обеих сторон через статор.

в. Двигатель постоянного тока

Он соединяет обмотки ротора последовательно и работает по электромагнитному закону. Внешнее поле помогает серийному двигателю постоянного тока набирать скорость вращения при наличии магнитного поля вокруг проводника. Основное применение этих стартеров в лифтах и ​​автомобилях.

д. двигатель постоянного тока

Длинный для «двигателя постоянного тока с постоянным магнитом», он использует постоянный магнит. Двигатель постоянного тока обеспечивает магнитное поле, необходимое для работы двигателя.

e. Составной двигатель постоянного тока

Составной двигатель постоянного тока является уникальным компонентом серийных и параллельных двигателей. Он состоит из катушек статора, соединенных проволокой, и магнитов ротора, прикрепленных к каждой стороне. Они могут быть магнитно связаны с другим набором, размещенным внутри его корпуса, через конфигурацию обмотки с железным сердечником для повышения эффективности.

Лучшие решения для мониторинга на основе IoT

Интернет вещей позволил нам отслеживать скорость двигателей в режиме реального времени. Это полезно в тех случаях, когда требуется различная скорость двигателя, например, в вентиляторах, намотчиках, насосах и прецизионных инструментах.

Однако это также помогает поддерживать постоянную скорость в определенных приложениях, таких как конвейерная лента. Используя Raspberry Pi, к собранным данным можно получить доступ через смартфон. Система измеряет напряжение, ток и ток нейтрали для сбора данных.

Системы мониторинга на основе IoT помогают эффективно использовать электроэнергию. Это полезно для промышленных целей и на солнечных электростанциях. Доступ к системам осуществляется удаленно через Raspberry Pi и протокол передачи телеметрии очереди сообщений (MQTT).

Это позволяет осуществлять мобильный мониторинг и управление двигателями. Средства DTMF и SMS используются для получения обновлений, таких как состояние ON и OFF и сведения о скорости. Системы мониторинга на основе IoT помогают ускорить управление с высокой точностью и быстрым откликом.

Преимущества контроля и мониторинга скорости с поддержкой IoT

Контроль скорости и мониторинг двигателя имеют решающее значение в промышленных и бытовых приложениях. Можно добиться оптимальной производительности этих двигателей, обрабатывая данные датчиков. Это помогает понять текущую производительность двигателя и прогнозировать предстоящие потребности в ремонте, если таковые имеются.

Отрасли могут использовать возможности Интернета вещей, чтобы предотвратить остановку производства на более длительный период. Существенными преимуществами контроля и мониторинга скорости с поддержкой IoT являются:

1. Масштаб общения в режиме реального времени

Передача данных с места по защищенной сети очень проста. Система контроля и мониторинга скорости с поддержкой IoT может экономично передавать данные по сети IoT и хранить их в облаке.

2. Сокращение времени простоя двигателя.

Программное обеспечение IoT для мониторинга облегчает дистанционное управление и регулирование скорости двигателя. Это сводит к минимуму время простоя двигателя за счет раннего обнаружения неисправностей и, следовательно, снижает затраты на повреждение двигателя.

3. Системные сбои, которых можно избежать

Интернет вещей обеспечивает бесперебойность производственных процессов и позволяет избежать перегрузок и перегрузок по току в двигателе, приводящих к высоким температурам. Он предотвращает сбои системы с помощью автоматических функций «запуска и остановки».

4. Безопасность автомобиля, водителя и пассажиров

Безопасность имеет первостепенное значение в автомобильной промышленности, поэтому неудивительно, что автоматическое отключение питания в случае разрыва или сбоя снижает риск аварии. Технология также графически анализирует ток, напряжение и температуру для записи скорости.

5. Сотовый автомобиль для всего

В автомобильной промышленности IoT создает сеть, соединяющую автомобили, которая называется Cellular Vehicle to Everything или CV2X. Существует два режима работы с CV2X — от устройства к сети и от устройства к устройству.

Оба режима обеспечивают удаленный доступ к аварийным ситуациям, картографированию транспортных потоков и информационно-развлекательным системам. Давайте более подробно рассмотрим устройство в сеть и устройство в устройство:

Device to Network поддерживает связь Vehicle to Network или V2N через сотовые сети, позволяя облачным сервисам обеспечивать маршрутизацию трафика и отчетность в реальном времени.

Устройство к устройству обеспечивает связь, такую ​​как транспортное средство с пешеходом (V2P), транспортное средство с инфраструктурой (V2I) и транспортное средство с транспортным средством (V2V). Он передает данные о скорости, маршруте и местоположении через единую сеть и предотвращает столкновения транспортных средств.

С помощью устройства к устройству вы можете предупредить водителя о времени или приоритете сигнала светофора, а также безопасно предупредить пешеходов и велосипедистов об этом в режиме реального времени.

к вам

Будущее Интернета вещей заключается в его способности соединять людей и вещи. По мере того, как все больше отраслей будут внедрять эту технологию, мы начнем наблюдать повышенный спрос на подключенные устройства, которыми можно управлять удаленно через мобильные приложения.

Это облегчит жизнь и предоставит предприятиям более полное представление об их операциях и предпочтениях клиентов. От домашней автоматизации до медицинских и промышленных приложений управление и мониторинг двигателей IoT могут помочь повысить эффективность работы.

Системы на основе IoT эффективно отслеживают состояние двигателей на основе заданных параметров и контролируют их скорость на основе процесса. Анализ данных дает полезную информацию для предотвращения перегрузки двигателя транспортного средства и неправильного обращения, тем самым обеспечивая более безопасные поездки.

Мобильные оповещения гарантируют своевременные действия и устранение любых проблем. Визуализация данных помогает принимать превентивные меры, чтобы избежать интенсивного износа. Расчет и управление энергопотреблением также полезен для предприятий, рассматривающих возможность снижения эксплуатационных расходов.

Не смотрите дальше, если вы хотите запустить проект IoT в автомобильном секторе. Получите конкурентное преимущество в экосистеме подключенных автомобилей IoT с нашей поддержкой. Свяжитесь с нами сегодня.

Эта статья была первоначально опубликована 29 сентября 2022 года на https://www.intuz.com/blog/iot-based-monitoring-and-speed-control-of-automotive-motors.