Swissloop – PCB tervezési és tesztelési folyamat

Előrelépés a teljesen érintésmentes levitációs rendszerben: Megérkeztek a Swissloop nyomtatott áramköri lapjai!

A Swissloop mérnökeiként a közlekedési technológia határait feszegetjük. Az elmúlt hét év minden évében egy Hyperloop prototípust építettünk. Hosszú távú célunk pedig, hogy olyan utaskapszulákat építsünk, amelyek a teljes lebegés, valamint az elektromágneses lineáris motorokon keresztül történő érintésmentes meghajtás és kisnyomású csövek alacsony légellenállása révén szén-dioxid-semleges, hatékony szállítást tesznek lehetővé rendkívül nagy sebességgel.

Ebben az évben a legtöbb nyomtatott áramköri lapunkat újraterveztük, ami során különös hangsúlyt fektettünk egy új, érintés nélküli levitációs rendszer kifejlesztésére. Ez a lebegtető rendszer a járművet mind oldalirányban, mind függőlegesen ellenőrzött távolságban tartja a vezetősínekhez képest. A gördülési ellenállás és a rezgések kiküszöbölésével sokkal nagyobb sebességek érhetők el. A lebegtető rendszerek elektromágnesekre támaszkodnak, amelyek függőlegesen és oldalirányban is vonzzák a járművet a sínekhez. Az elektromágnesek áramerősségének a közelségérzékelésen alapuló aktív szabályozásával a jármű stabilizálható. Ennek az új lebegtetési rendszernek a megkönnyítése érdekében négy nyomtatott áramköri lap került kifejlesztésre:

1. Lézeres érzékelő egység (LSU): Az LSU kritikus szerepet játszik a lézeres érzékelő adatainak oldalirányú és függőleges leolvasásában, pontos információt szolgáltatva a sínek közelségéről.
2. Levitációs vezérlőegység (LCU): Az adatfeldolgozásért és hat egyedi pozíció-visszacsatolásos szabályozási hurokért felelős egy STM mikrokontroller segítségével. Emellett egy FPGA segítségével hiszterézis vezérlési stratégiával kezeli az áramszabályozást.
3. Levitációs vezérlőegység (LDU) és levitációs tápegység (LPU): Ezek a teljesítményelektronikai egységek egymásra épülő konfigurációban működnek az elektromágnesek meghajtására.

Ezenkívül felismertük, hogy projektünk különböző aspektusaiban jobb teljesítményre van szükségünk, ami számos PCB újratervezéséhez vezetett:

1. Járművezérlés: A járművezérlő egységünk (VCU) kisebb fejlesztéseket kapott az új funkciók megvalósítása érdekében, beleértve egy IMU-t, új érzékelőket a pneumatikus rendszerekhez, valamint egy új hűtőrendszer szivattyúvezérlését.
2. Akkumulátor-kezelés: Az akkumulátor-kezelő PCB teljes újratervezésen esett át, az energiaelosztásra és a biztonságra összpontosítva.
3. Hajtási teljesítményelektronika és vezérlőpanelek: Jelentős módosításokat végeztünk ezeken a lapokon, hogy nagyobb feszültségeket és áramerősségeket tudjanak felvenni, ami nagyobb motorteljesítményt eredményez. Ezenkívül további bemeneti lehetőségeket építettünk be a pozícióérzékelő adatokhoz. Az így lehetővé tett pontos vezérlés javította a motor hatékonyságát.

Jelenleg a tesztelési fázisban vagyunk, a motor és a levitációs áramköri lapok kiértékelésével. Az izolációs tesztelés során egy kisebb problémát észleltünk a meghajtási teljesítményelektronikával kapcsolatban, ami kisebb áttervezést és újrarendezést eredményezett. A szigorú tesztelés és a folyamatos finomítás elengedhetetlen rendszerünk biztonságának és megbízhatóságának megvalósításában. Ezzel párhuzamosan a vezérlőlapokat beforrasztottuk és szoftveresen teszteljük. A nyomtatott áramköri lapok tervezése során végzett gondos előkészületeknek köszönhetően eddig szinte minden a tervek szerint alakult.