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Spectraloop – Steuerungssoftware für die Hyperloop-Kapsel

STM32-basierte Steuerungssoftware der TEKNOFEST-Hyperloop-Kapsel: CAN Bus, Linearmotorsteuerung per Modbus RTU und Fail-safe-Architektur. 2026 der 1. Platz in der Türkei in der Kategorie Technologiedemonstration.

Zeitraum
2023 – heute
Stack
STM32 · CAN Bus · Modbus RTU · RS-485 · I²C · Watchdog · React · WebSocket

Architektur

Software-Architektur der Spectraloop-KapselDie Sensoren (BNO055-IMU über I²C, optische Omron-Sensoren über Hardware-Interrupts) sind an den Master-STM32 angebunden, der Entscheidungen, Fail-Safe-Logik und Watchdog übernimmt und Telemetriedaten an eine Bodenstation mit React, Node.js und WebSocket sendet. Der Master kommuniziert über CAN-Bus mit einem Slave-STM32, dem Motor-STM32 und dem BMS-Master (STM32F411, 24 Slaves, 144S-Li-Ionen). Der Motor-STM32 steuert als Modbus-RTU-Master über eine RS-485-Leitung zwei Delta-MS300-Frequenzumrichter (Slave 1 und 2), die den Linearmotor mit bis zu 150 Hz betreiben.SensorenBNO055 (I²C) · Omron (EXTI)Master STM32Entscheidung · Fail-Safe · WatchdogBodenstationReact · Node.js · WebSocketTelemetrieCANSlave STM32SubsystemsteuerungMotor STM32Modbus RTU masterBMS Master (F411)24 slave · 144S Li-ionRS-485MS300 VFD #1slave 1MS300 VFD #2slave 2Linearmotorbis 150 Hz

Problem

Die von einem Linearmotor angetriebene Kapsel muss unter hoher EMI zuverlässig kommunizieren, ihre Position und Geschwindigkeit genau kennen und bei jedem Fehler in einen sicheren Zustand übergehen.

Mein Beitrag

  • Linearmotorsteuerung: Ich habe die STM32-Firmware entwickelt, die zwei Delta-MS300-Frequenzumrichter (VFD) über eine einzige RS-485-Leitung per Modbus RTU (9600 Baud, 8N1, Slave 1 und 2) ansteuert: Steuerwörter für Vorwärts/Rückwärts/Stopp und Frequenzen bis 150 Hz. Den Code habe ich vom STM32F407 auf das Nucleo-F401RE portiert.
  • Validierung vor Ort: Die VFD-Parameter (Frequenz- und Startquelle RS-485, obere Frequenzgrenze) habe ich vor Ort getestet und verifiziert. Außerdem habe ich eine Python-Brücke Seriell↔WebSocket und ein Live-Steuerungspanel ergänzt.
  • Teamführung: Ich habe das 11-köpfige Team in 6 Subsystemgruppen aufgeteilt (Sensorik, CAN, Navigation, BMS, RTOS, Telemetrie) und den Prozess rund um den technischen Designbericht koordiniert.

Was wir im Team entwickelt haben

  • CAN Bus zwischen Master- und Slave-STM32; EMI-Robustheit durch verdrillte Zweidrahtleitung + 120-Ω-Abschluss
  • BNO055-IMU (I²C) + zwei optische Omron-Sensoren, Position per Hardware-Interrupts kreuzvalidiert
  • Fail-safe durch Hardware-Watchdog; CAN-basiertes BMS mit 24 Slaves für die 144S-Batterie
  • Bodenstation mit React + Node.js + WebSocket

Ergebnis – TEKNOFEST 2026

KategoriePlatzierung
Technologiedemonstration1. Platz in der Türkei
Performance3. Platz in der Türkei
Lösung definierter Problemstellungen3. Platz in der Türkei
Performance – Technischer Designbericht1. Platz