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UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DEL SANNIO
Facoltà di Ingegneria
Tesi di Laurea inControlli digitali e PLC
Sistema di rilevazione e gestione allarmi in ambito automotive
RELATORE: CANDIDATO:Ch.mo Prof. Francesco VASCA Mirco FANZO
matr.195/00367CORRELATORE:Ing. Giancarlo DE MARCO
Anno accademico 2002/2003
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Carlo Gavazzi Space s.p.a.
•Impegnata nello sviluppo e realizzazione di prodotti di tecnologia avanzata e di sistemi spaziali per scopi scientifici e commerciali.
•Progetta soluzioni innovative per i nuovi sistemi satellitari basati su sistemi di trasmissione wireless.
•E’ partner tecnologico delle aziende leader nel settore della sicurezza satellitare, della logistica e della telematica.
•I prodotti sono essenzialmente sistemi integrati.
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Carlo Gavazzi Space s.p.a.
Maggiori aree di produzione:
•Sicurezza. Sistemi real time per: allarmistica, monitoraggio ambientale, videosorveglianza.
•Logistica. Monitoraggio flotte, trasmissione real time di liste di dati, integrazioni con sistemi esterni.
•Infomobilità. SMS per ricevere e fornire informazioni sulla mobilità.
•Telemetria. Lettura e trasmissione remota dello stato del veicolo (temperatura motore, velocità, numero giri, etc.), manutenzione programmata, interventi remoti.
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Sistema di monitoraggio flotte
Il sistema di monitoraggio delle flotte è basato sullo scambio di dati tra le due parti che lo compongono:
• una centrale operativa (Base Station), equipaggiata con un software specifico personalizzabile;
• diversi veicoli equipaggiati con un computer di bordo standard (BC5).
Lo scambio di informazioni tra le due parti avviene mediante la rete GSM (scambio di SMS e chiamate vocali).
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Sistema Base Station – BC5
Scopo: garantire la localizzazione ed il controllo dei veicoli in tempo reale.
•Protocollo di comunicazione basato sullo scambio di pacchetti, detti RCP (Remote Command Packets)
– Lunghezza max 1024 byte– Invio mediante SMS binari– Il contenuto dati può essere anche in formato compresso.
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Base Station
• E’ un’applicazione Client-Server che comunica con le altre applicazioni attraverso il protocollo TCP-IP e con i computer di bordo attraverso la rete GSM.
•Il software è:– Sviluppato completamente in ambiente Windows.– Facile ed intuitivo da utilizzare (operazioni effettuate tramite menù ed icone).– Memorizza in un database tutti i dati scambiati con i veicoli.– Predisposto anche per architetture multioperatore (su dislocazioni remote)
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Base Station: Interfaccia utente
• Visualizzazione della posizione del veicolo su mappe vettoriali di massima precisione.
•Possibilità di selezionare uno o più veicoli da monitorare.
•Elenco informazioni inviate e ricevute dai veicoli monitorati.
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Computer di bordo BC5
•Installato sul veicolo all’interno dell’abitacolo e fissato saldamente in posizione orizzontale per un buon funzionamento.
•Utilizzato nei settori della sicurezza e della logistica perché permette:
– Localizzazione satellitare (Tracking)
– Tracing degli I/O
– Trasmissione dati
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Computer di bordo BC5
•Un case di alluminio contenente una mainboard su cui sono integrati:
–Microcontrollore
–Batteria tampone
–Memoria di massa
–Modem GSM
–Ricevitore GPS
–Sensori
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Funzionalità BC5
Possibilità di programmare completamente il computer di bordo tramite SMS o chiamata vocale.
I comandi eseguibili sono molteplici e si dividono in:
•Comandi di richiesta:–Stato sistema, GPS, GSM, ingressi
–Storico eventi
•Comandi di programmazione:–Funzionalità del sistema
–Blocco motore
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Computer di bordo BC5
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Il microcontrollore
• Mitsubishi M30624FGPFP 16 bit• 91 istruzioni base• 256 Kbytes di ROM• 20 Kbytes di RAM• Gestione di 3 seriali ( 1 completa)• 2 tipi di timer
– A ( Timer Mode, Event Counter Mode, One-shot Timer Mode, Pulse Width Modulation Mode)– B ( Timer Mode, Event Counter Mode, Pulse Period/Width Measuring Mode)
•2 modalità di funzionamento– Power Normal Mode (16 MHz)– Power Safe Mode (20 KHz)
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I sensori
•Integrati sulla scheda del computer di bordo
•Di tre tipi:
CW1300-1: rileva il sollevamento del veicolo
ASLS-5: rileva un urto del veicolo
ADXL202: rileva l’inclinazione del veicolo
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Il sensore CW1300-1
•Prodotto dalla ASSEMtech è utilizzato per rilevare il sollevamento del veicolo.
•E’ utilizzato in coppia con un altro sensore dello stesso tipo per rilevare sollevamenti anteriori e posteriori.
•Funziona come un interruttore normalmente aperto il cui contatto si chiude quando si supera un’inclinazione di 7-8 gradi rispetto alla posizione orizzontale e si riapre quando ritorna al di sotto di tale soglia.
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Il sensore ASLS-5
•Prodotto dalla ASSEMtech è utilizzato per rilevare se il veicolo subisce un urto.
•E’ utilizzato in coppia con un altro sensore dello stesso tipo per rilevare urti anteriori e posteriori.
•Funziona come un interruttore normalmente aperto il cui contatto si chiude quando il veicolo subisce un’accelerazione compresa tra 5 g e 9.9 g e si riapre quando torna al di sotto di tale range.
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Il sensore ADXL202
•Prodotto dalla Analog Devices è utilizzato per rilevare, in ogni istante, l’inclinazione del veicolo rispetto alla posizione orizzontale.
•E’ un accelerometro capace di misurare accelerazioni comprese tra –2 g e +2 g.
•Ha due assi di sensitività:–X: misura inclinazioni lungo l’asse verticale
–Y: misura inclinazioni laterali
•Ha due segnali d’uscita, uno per ogni asse, costituiti da onde quadre con duty cycle proporzionale all’accelerazione subita.
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Il sensore ADXL202
Premesso che, per ogni asse, il duty cycle (T1/T2):•è pari al 50% in condizione di riposo
•varia del 12.5% per ogni g di accelerazione
•è proporzionale all’accelerazione
è possibile calcolare l’accelerazione (in g) tramite la formula:
A(g) = (dc – dc0) / dc
dove:dc = duty cycle uscita dc = variazione duty cycle
dc0 = duty cycle a 0 g per g
e l’angolo di inclinazione con la formula:
= arcsin (A(g))
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Test sensori
Sono stati effettuati con una scheda, realizzata appositamente, su
cui sono integrati i tre tipi di sensori.
Per il sensore di
sollevamento
variando l’inclinazione
della scheda si è avuta
l’uscita mostrata in
figura:
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Test sensori
Per il sensore di urto si è avuta l’uscita mostrata in figura:Per il sensore di inclinazione si sono testate le posizioni chiave
(–90°, 0° e +90°).
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Modalità di funzionamento
Il microprocessore lavora in due modalità:
Power Normal Mode: Power Safe Mode: 16 MHz 20 KHz
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Gestione sensorisollevamento
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Gestione sensori urto e inclinazione
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Ambienti di sviluppo e test
Per lo sviluppo del software è stato utilizzato il compilatore NC30 che compila programmi scritti in linguaggio C generando un file oggetto per microcontrollori della famiglia M16C.
Per i test sarà utilizzato l’emulatore PC7501 (Renesas):– adatta ai test un sistema con microcontrollore M16C
– offre numerose funzioni di debug
– permette (di configurare) sistemi di emulazione per diversi microcontrollori M16C
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Conclusioni
E’ stato sviluppato un sistema di rilevazione e gestione degli allarmi da installare sul computer di bordo BC5, corredato da sensori di sollevamento, sensori di crash e sensore di inclinazione.
Sviluppi futuri:– test del software mediante emulatore
– test su strada
– potenziamento sistemi di comunicazione con Base Station (GPRS, MMS, etc.)
– miglioramento protocolli di comunicazione (ottimizzazione compressione, aggiunta sistemi protezione informazioni).