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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).