NL | EN


Het is vandaag weer wetenschapswoensdag! De dag waarop wij jullie een stukje wijzer maken over de technische aspecten van ons project. Deze week: onze omgeving zit er vol mee, de kans is groot dat je deze blog leest op een dergelijk apparaat: elektronica. Hoe komt een dergelijke technologie tot stand? In deze blog vertelt Devon meer over het ontwerptraject.

 

Een echte hersenkraker; de brainstorm

“Ideeën worden bedacht tijdens brainstorm sessies. Beginpunt is vaak een eis uit het reglement of een probleem. Vaak is de uitkomst dat er aanpassingen moeten worden gedaan op ons huidig elektrisch systeem of zelfs het ontwerpen van een heel nieuw systeem.” Een dergelijke brainstorm, op zoek naar een oplossing om meer energie uit het zonnepaneel te halen, bracht het team van 2013 op het idee van SABINE (Solar Array Balancing Interface Not Expected) wat uiteindelijk werd uitgedacht, ontwikkeld en geïmplementeerd in Red One, de auto van team 2015.

Deze editie stellen de reglementen strengere (veiligheids)eisen aan de elektronica, welke aangesloten zijn aan de accu. Tijdens een brainstormsessie wordt nagedacht over mogelijke oplossingen. Hierbij wordt veel gebruik gemaakt van papier en whiteboards om alle ideeën uit te tekenen. “We kunnen helemaal ‘out of the box’ denken, niets is te gek en niks is verkeerd!”

 

Van idee tot concept

Na een succesvolle brainstorm sessie worden de verschillende ideeën uitgewerkt tot concepten. Hierbij wordt al gedeeltelijk uitgedacht hoe deze uit te voeren zijn zonder al te veel details.

Op dit niveau wordt uiteindelijk bepaald of een concept haalbaar is of niet. Van de overgebleven concepten wordt dan besloten welke uitgewerkt wordt of worden.

 

Van simuleren kan je leren!

Het beste concept wordt uitgewerkt tot het daadwerkelijke ontwerp. Er wordt uitgezocht hoe het concept in detail uitgewerkt moet worden. Welke topologieën, netwerk van connecties voor componenten, en componenten er gebruikt gaan worden. Berekeningen worden gemaakt om de juiste waardes van componenten te bepalen. Dit gebeurt voor een deel handmatig, maar voor complexe berekeningen wordt veelal gebruikt gemaakt van software programma’s.

Computer simulaties maken het mogelijk om deze berekeningen te controleren. Deze simulaties zijn zeer nauwkeurig en kunnen veel meer eigenschappen van een schakeling doorrekenen. Hiermee kunnen we allerlei niet ideale eigenschappen van componenten meenemen in de berekening.

Ontwerpen in Altium

De ontwerpfase duurt het langst. Ieder ontwerp vereist zijn eigen passende componenten. Van één soort transistor bestaan soms duizenden varianten. Hierdoor kunnen wij al veel tijd kwijt zijn om één van de vele honderden componenten, die op een printplaat zitten, uit te zoeken.

Als de simulaties naar tevredenheid zijn, wordt de schakeling getekend in Altium. In deze software worden ook alle parameters ingevuld en krijgt ieder component een unieke code toegewezen. In een database wordt van ieder component een aantal gegevens bijgehouden zoals; type, waarde, leverancier, etc.. Met Altium wordt een complexe schakeling duidelijk weergegeven. Als alle gegevens zijn ingevuld en de schema’s zijn gereviewed wordt het schema omgezet naar een PCB ontwerp. PCB staat voor Printed Circuit Board, beter bekend als printplaat. Dit is een, doorgaans groen, bord waar alle elektrische verbindingen zijn verwerkt in zogenaamde sporen. Bij dit PCB ontwerp komt behoorlijk wat kijken! Er moet bijvoorbeeld rekening gehouden worden met de elektrische eigenschappen om storingen zoveel mogelijk te voorkomen, zowel ruimte als productie technisch. Met Altium is het ook mogelijk het ontwerp in 3D te bekijken. Hiermee kunnen we het ontwerp controleren op punten die in een 2d view niet naar voren komen.

 

PCB’s als hart van het ontwerp

Als het ontwerp vast ligt kan overgegaan worden tot productie. De PCB’s worden extern geproduceerd en alle componenten worden ingekocht. Vervolgens worden deze PCB’s bestukt, wat inhoudt dat de componenten erop worden gesoldeerd. Dit kan met de hand, maar gebeurt vaak machinaal. Dit heeft als voordeel dat het veel sneller gaat en veel nauwkeuriger is. In deze vlog zie je hier een goed voorbeeld van!

 

Time to test!

Het moment is daar! De elektronica waar zo lang hard aan is gewerkt wordt getest en gevalideerd. Voorzichtig wordt het eerste prototype stap voor stap uitvoerig getest. Dit begint bij een visuele controle, een controle op kortsluiting en pas daarna met echt spanning erop. Daarna is hij klaar om geïmplementeerd te worden in onze zonneauto en ons over de finish te rijden van de WSC!

Wetenschapswoensdag recap:

  • Een brainstorm geeft je de vrijheid om even helemaal buiten je comfortzone te denken, zo kom je op de beste ideeën!
  • Softwareprogramma’s, zoals Altium, kunnen een andere weergave geven van je ontwerp zodat je een zo goed mogelijk beeld ontwikkeld van het door jou ontworpen concept.
  • De indeling van de PCB’s wordt zo ontworpen dat alle componenten er zo efficiënt mogelijk op passen.

Ben jij benieuwd hoe het de teamleden vergaat en welk technische aspect de volgende keer belicht wordt? Dat kan! Schrijf je in voor onze nieuwsbrief Red News, en volg ons op Facebook, LinkedIn, Twitter en Instagram.

Sta jij ook achter het ontwikkelen van nieuwe technologieën én wil je een steentje bijdragen aan de auto van morgen? Dat kan! Ga naar www.solarteam.nl/adoptacell en adopteer een zonnecel!