T ermin" mechatronika„Zavedl Tetsuro Moria (Tetsuro Mori) inženýr japonské společnosti Yaskawa Electric (elektrikář Yaskawa) v roce 1969. Období se skládá ze dvou částí – „kožešina“, od slova mechanika, a „tronika“, od slova elektronika. V Rusku, než se objevil termín „mechatronika“, se používalo zařízení s názvem „mechanotrony“.
Mechatronika je progresivní směr rozvoje vědy a techniky, zaměřený na tvorbu a provoz automatických a automatizovaných strojů a systémů s počítačovým (mikroprocesorovým) řízením jejich pohybu. Hlavním úkolem mechatroniky je vývoj a tvorba vysoce přesných, vysoce spolehlivých a multifunkčních řídicích systémů pro složité dynamické objekty. Nejjednoduššími příklady mechatroniky jsou brzdový systém automobilu s ABS (protiblokovací systém brzd) a průmyslové CNC stroje.
Největším vývojářem a výrobcem mechatronických zařízení ve světovém ložiskovém průmyslu je společnostSNR. Společnost je známá jako průkopník v oblasti „senzorových“ ložisek, C kteří vytvořili technologii „know-how“. C pomocí vícepólových magnetických kroužků a měřicích komponent integrovaných do mechanických částí. PřesněSNRje průkopníkem v používání ložisek kol s integrovaným snímačem rychlosti otáčení založeným na unikátní magnetické technologii –ASB® (Aktivní ložisko snímače), což je nyní standard uznávaný a používaný téměř všemi významnými výrobci automobilů v Evropě a Japonsku. Již bylo vyrobeno více než 82 milionů takových zařízení a do roku 2010 bude tuto technologii využívat téměř 50 % všech ložisek kol na světě vyrobených různými výrobci.ASB®. Takové rozšířené použitíASB®opět dokazuje spolehlivost těchto řešení, poskytujících vysokou přesnost měření a přenosu digitálních informací v nejagresivnějších prostředích (vibrace, nečistoty, velké teplotní rozdíly atd.).
Ilustrace : SNR
Nosná konstrukce ASB®
Hlavní výhody technologieASB®v automobilovém průmyslu se používají:
jde o kompaktní a ekonomické řešení, které lze na rozdíl od mnoha jiných konkurenčních technologií použít i na vozidlech nižší cenové kategorie, a to nejen na drahých vozech,
je to progresivní technologie ve studiu automobilového komfortu a bezpečnosti,
toto je hlavní prvek v konceptu „celkového řízení podvozku“,
je to otevřený standard, který poskytuje nejnižší licenční náklady pro výrobce ložisek a elektronických součástek.
Technika ASB®v roce 1997 na výstavě EquipAuto v Paříži dostal první velká cena v nominaci „Nové technologie pro originální (dopravní) výrobu“.
V roce 2005 EquipAuto SNRnavrhl další vývojASB®– speciální systém se snímačem úhlu natočeníASB® Řídicí systém, určený k měření úhlu natočení volantu, který optimalizuje činnost elektronických systémů vozu a zvyšuje úroveň bezpečnosti a komfortu. Vývoj tohoto systému začal v roce 2003 s úsilím oKONTINENTÁLNÍ TEVES A Rutiny SNR. V roce 2004 byly hotové první prototypy. Terénní zkouškaASB® Řídicí systémse konaly v březnu 2005 ve Švédsku na autech Mercedes C -třída a předvedl výborné výsledky. V sériové výroběASB® Řídicí systémby měla vstoupit v roce 2008.
Ilustrace : SNR
ASB® Řídicí systém
Klíčové benefityASB® Řídicí systém bude:
jednodušší design,
zajišťuje nízkou hladinu hluku,
nižší cena,
optimalizace velikosti…
S více než 15letými zkušenostmi ve vývoji a výrobě mechatronických zařízení nabízí společnost zákazníkům nejen z automobilového průmyslu, ale také z průmyslu a letectví - „mechatronická“ ložiskaLinka senzoru. Tato ložiska zdědila nepřekonatelnou spolehlivostASB®, plná integrace a soulad s mezinárodními standardy ISO.
Senzor se nachází v samém středu pohybuLinka senzorupřenáší informace o úhlovém posunutí a rychlosti otáčení více než 32 period za otáčku. Dochází tak ke spojení funkcí ložiska a měřicího zařízení, což má pozitivní vliv na kompaktnost ložiska a zařízení jako celku a zároveň poskytuje konkurenceschopnou cenu ve vztahu ke standardním řešením (na bázi optických snímačů).
Fotografie : SNR
zahrnuje:
Patentovaný vícestopý a vícepólový magnetický kroužek, který generuje magnetické pole určitého tvaru;
Speciální elektronická součástka MPS 32 XF převádí informaci o změně magnetického pole na digitální signál.
Fotografie : Torrington
Komponenta MPS 32 XF
Senzor Line Encoderdokáže dosáhnout rozlišení 4096 pulzů na otáčku s čtecím poloměrem pouhých 15 mm, což poskytuje přesnost polohování více než 0,1°! Tím pádem,Senzor Line Encoderv mnoha případech může nahradit standardní optický kodér a přitom dátdoplňkové funkce.
přístroj Senzor Line Encodermůže poskytnout následující údaje s vysokou přesností a spolehlivostí:
úhlová poloha,
Rychlost,
směr otáčení
Počet otáček
teplota.
Jedinečné vlastnosti nového zařízeníSNRbyly uznávány ve světě elektroniky ve fázi prototypů. Speciální senzor MPS 32 XF vyhrál hlavní cenu Zlaté ocenění na Sensor Expo 2001 v Chicagu (USA).
V současné doběSenzor Line Encodernajde své uplatnění:
v mechanických převodech;
v dopravnících;
v robotice;
ve vozidlech;
u vysokozdvižných vozíků;
v řídicích, měřicích a polohovacích systémech.
Fotografie : SNR
Jedním z dalších projektů, který by měl být ukončen v letech 2010-11, jeASB®3– ložisko s integrovaným snímačem točivého momentu na základě využití tunelové magnetorezistence. Použití tunelové magnetorezistentní technologie umožňuje zajistit:
vysoká citlivost snímače,
nízká spotřeba energie,
nejlepší signál ve vztahu k úrovni šumu,
širší teplotní rozsah.
ASB®4, jehož vydání je naplánováno na rok 2012-15, završí otevření éry informačních technologií pro ložiskový průmysl. Poprvé bude integrován autodiagnostický systém, který umožní například teplotou mazání ložiska nebo jeho vibrací zjistit stav ložiska.
Mechatronické moduly se stále více používají v různých dopravních systémech.
Moderní automobil jako celek je mechatronický systém, který zahrnuje mechaniku, elektroniku, různé senzory, palubní počítač, který sleduje a reguluje činnost všech systémů vozu, informuje uživatele a přináší ovládání od uživatele do všech systémů. Automobilový průmysl je v současné fázi svého rozvoje jednou z nejperspektivnějších oblastí pro zavádění mechatronických systémů díky zvýšené poptávce a zvyšující se motorizaci obyvatelstva a také díky přítomnosti konkurence mezi jednotlivými výrobci.
Pokud moderní automobil zařadíme podle principu ovládání, patří mezi antropomorfní zařízení, protože. jeho pohyb řídí člověk. Již nyní můžeme říci, že v dohledné době automobilového průmyslu bychom se měli dočkat vzhledu vozů s možností autonomního řízení, tzn. s inteligentním systémem řízení dopravy.
Tvrdá konkurence na automobilovém trhu nutí specialisty v této oblasti hledat nové pokročilé technologie. Dnes je jedním z hlavních problémů vývojářů vytvořit „chytrá“ elektronická zařízení, která dokážou snížit počet dopravních nehod (RTA). Výsledkem práce v této oblasti bylo vytvoření integrovaného systému zabezpečení vozidla (SCBA), který je schopen automaticky udržovat danou vzdálenost, zastavit vůz na červenou a upozornit řidiče, že překoná zatáčku na křižovatce. rychlost vyšší, než dovolují fyzikální zákony. Byly vyvinuty dokonce otřesové senzory s rádiovým signalizačním zařízením, které při nárazu auta do překážky nebo srážce přivolá sanitku.
Všechna tato elektronická zařízení pro prevenci nehod spadají do dvou kategorií. První zahrnuje zařízení v autě, která fungují nezávisle na jakýchkoli signálech z externích zdrojů informací (jiná auta, infrastruktura). Zpracovávají informace přicházející z palubního radaru (radaru). Druhou kategorií jsou systémy založené na datech získaných z informačních zdrojů umístěných v blízkosti silnice, zejména z majáků, které shromažďují dopravní informace a předávají je infračervenými paprsky projíždějícím automobilům.
SKBA dala dohromady novou generaci výše uvedených zařízení. Přijímá jak radarové signály, tak infračervené paprsky „myslících“ majáků a kromě hlavních funkcí zajišťuje nepřetržitý a klidný provoz pro řidiče na neregulovaných křižovatkách silnic a ulic, omezuje rychlost pohybu v zatáčkách a v obytných oblastech v rámci stanovených rychlostních limitů. Jako všechny autonomní systémy, i SCBA vyžaduje, aby bylo vozidlo vybaveno protiblokovacím brzdovým systémem (ABS) a automatickou převodovkou.
SKBA obsahuje laserový dálkoměr, který neustále měří vzdálenost mezi autem a jakoukoli překážkou na cestě – pohybující se nebo stojící. Pokud je kolize pravděpodobná a řidič nezpomalí, mikroprocesor dá pokyn, aby uvolnil tlak na pedál plynu a zabrzdil. Na přístrojové desce bliká malá obrazovka upozorňující na nebezpečí. Na přání řidiče dokáže palubní počítač nastavit bezpečnou vzdálenost v závislosti na povrchu vozovky – mokré nebo suché.
SCBA (obr. 5.22) je schopen řídit automobil se zaměřením na bílé čáry značení povrchu vozovky. K tomu je však nutné, aby byly jasné, protože je neustále „čte“ videokamera na palubě. Zpracování obrazu pak určuje polohu stroje vůči čarám a elektronický systém podle toho působí na řízení.
Palubní přijímače infračervených paprsků dýchacího přístroje pracují za přítomnosti vysílačů umístěných v určitých intervalech podél vozovky. Paprsky se šíří přímočaře a na krátkou vzdálenost (cca 120 m) a data přenášená kódovanými signály nemohou být ani rušena, ani zkreslena.
Rýže. 5.22. Integrovaný systém zabezpečení vozidla: 1 - infračervený přijímač; 2 - čidlo počasí (déšť, vlhkost); 3 - ovladač škrticí klapky napájecího systému; 4 - počítač; 5 - pomocný solenoidový ventil v pohonu brzdy; 6 - ABS; 7 - dálkoměr; 8 - automatická převodovka; 9 - snímač rychlosti vozidla; 10 - elektromagnetický ventil pomocného řízení; 11 - snímač akcelerátoru; 12 - snímač řízení; 13 - signální tabulka; 14 - Počítač pro elektronické vidění; 15 - televizní kamera; 16 - obrazovka.
Na Obr. 5.23 ukazuje senzor počasí Boch. V závislosti na modelu je uvnitř umístěna infračervená LED a jeden nebo tři fotodetektory. LED dioda vysílá neviditelný paprsek v ostrém úhlu k povrchu čelního skla. Pokud je venku sucho, veškeré světlo se odráží zpět a dopadá na fotodetektor (takto je navržena optická soustava). Vzhledem k tomu, že paprsek je modulován pulzy, senzor nebude reagovat na vnější světlo. Pokud jsou ale na skle kapky nebo vrstva vody, změní se podmínky lomu a část světla unikne do vesmíru. To je detekováno snímačem a řídicí jednotka vypočítává vhodnou činnost stěračů. Po cestě může toto zařízení zavřít elektrické střešní okno, zvednout okna. Senzor má další 2 fotodetektory, které jsou integrovány do společného pouzdra se senzorem počasí. První je navržen tak, aby automaticky rozsvítil světlomety, když se setmí nebo auto vjede do tunelu. Druhý přepíná „vzdálené“ a „tlumené“ světlo. Zda jsou tyto funkce povoleny, závisí na konkrétním modelu vozidla.
Obr.5.23. Princip činnosti senzoru počasí
Protiblokovací brzdový systém (ABS), jeho požadovanými součástmi jsou snímače otáček kol, elektronický procesor (řídicí jednotka), servoventily, elektricky poháněné hydraulické čerpadlo a tlakový zásobník. Některé rané ABS byly "tri-channel", tzn. ovládal přední brzdové mechanismy jednotlivě, ale úplně uvolnil všechny zadní brzdové mechanismy na začátku blokování některého ze zadních kol. To ušetřilo určité množství nákladů a složitosti, ale vedlo to k nižší účinnosti ve srovnání s plně čtyřkanálovým systémem, ve kterém je každý brzdový mechanismus ovládán samostatně.
ABS má mnoho společného se systémem kontroly trakce (SBS), jehož činnost by se dala považovat za „ABS ve zpětném chodu“, protože SBS funguje na principu detekce okamžiku, kdy se jedno z kol začne rychle otáčet oproti druhému. (okamžik, kdy začíná prokluzování) a dává signál k zabrzdění tohoto kola. Snímače rychlosti kol lze sdílet, a proto nejúčinnějším způsobem, jak zabránit protáčení hnacího kola snížením jeho rychlosti, je chvilkové (a v případě potřeby opakované) brzdění, brzdné impulsy lze přijímat z ventilového bloku ABS. Ve skutečnosti, pokud je přítomen ABS, je to vše, co je potřeba k zajištění také EBS - plus nějaký další software a další řídicí jednotka pro snížení točivého momentu motoru nebo snížení množství dodávaného paliva, pokud je to nutné, nebo pro přímý zásah do systému. systém ovládání pedálu plynu..
Na Obr. 5.24 ukazuje schéma elektronického napájecího systému automobilu: 1 - relé zapalování; 2 - centrální spínač; 3 - baterie; 4 - převodník výfukových plynů; 5 - lambda sonda; 6 - vzduchový filtr; 7 - snímač hmotnostního průtoku vzduchu; 8 - diagnostický blok; 9 - regulátor volnoběžných otáček; 10 - snímač polohy škrticí klapky; 11 - potrubí škrticí klapky; 12 - zapalovací modul; 13 - fázový snímač; 14 - tryska; 15 - regulátor tlaku paliva; 16 - snímač teploty chladicí kapaliny; 17 - svíčka; 18 - snímač polohy klikového hřídele; 19 - snímač klepání; 20 - palivový filtr; 21 - ovladač; 22 - snímač rychlosti; 23 - palivové čerpadlo; 24 - relé pro zapnutí palivového čerpadla; 25 - plynová nádrž.
Rýže. 5.24. Zjednodušené schéma vstřikovacího systému
Jednou ze součástí dýchacího přístroje je airbag (viz obr. 5.25.), jehož prvky jsou umístěny v různých částech vozu. Inerciální senzory umístěné v nárazníku, u štítu motoru, v nosičích nebo v oblasti loketní opěrky (podle modelu vozu) v případě nehody vysílají signál do elektronické řídicí jednotky. Ve většině moderních dýchacích přístrojů jsou čelní senzory navrženy pro sílu nárazu při rychlosti 50 km/h nebo více. Ty boční pracují se slabšími dopady. Z elektronické řídicí jednotky jde signál do hlavního modulu, který tvoří kompaktně položený polštář napojený na generátor plynu. Posledně jmenovaná je tableta o průměru asi 10 cm a tloušťce asi 1 cm s krystalickou látkou generující dusík. Elektrický impuls zapálí v „tabletě“ squib nebo roztaví drát a krystaly se rychlostí exploze změní v plyn. Celý popisovaný proces je velmi rychlý. „Střední“ polštář se nafoukne za 25 ms. Povrch evropského standardního polštáře se řítí směrem k hrudníku a obličeji rychlostí asi 200 km / h a americký - asi 300. Proto ve vozech vybavených airbagem výrobci důrazně doporučují, abyste se připoutali a neseděli v blízkosti volantu nebo palubní desky. V "nejpokročilejších" systémech jsou zařízení, která identifikují přítomnost spolujezdce nebo dětské sedačky a podle toho buď vypnou, nebo upraví míru nafouknutí.
Obr.5.25 Airbag automobilu:
1 - napínač bezpečnostního pásu; 2 - airbag; 3 - airbag; pro řidiče; 4 - řídící jednotka a centrální snímač; 5 – výkonný modul; 6 - inerciální snímače
Více podrobností o moderních automobilových MS naleznete v návodu.
Kromě konvenčních automobilů je velká pozornost věnována tvorbě lehkých vozidel (LTV) s elektrickým pohonem (někdy se jim říká netradiční). Tato skupina vozidel zahrnuje elektrokola, skútry, invalidní vozíky, elektrická vozidla s autonomními zdroji energie. Vývoj takových mechatronických systémů provádí Vědeckotechnické centrum "Mechatronica" ve spolupráci s řadou organizací. LTS jsou alternativou k vozidlům se spalovacími motory a v současnosti se používají v oblastech šetrných k životnímu prostředí (zdraví, cestovní ruch, výstavnictví, parkové komplexy), ale i v maloobchodech a skladech. Technické vlastnosti prototypu elektrokola:
Maximální rychlost 20 km/h,
Jmenovitý výkon pohonu 160 W,
Jmenovité otáčky 160 ot./min.,
Maximální točivý moment 18 Nm,
Hmotnost motoru 4,7 kg,
Dobíjecí baterie 36V, 6Ah,
Jízda offline 20 km.
Základem pro vytvoření LTS jsou mechatronické moduly typu „motor-wheel“ založené zpravidla na elektromotorech s vysokým točivým momentem.
Námořní doprava. MS jsou stále častěji využívány k zintenzivnění práce posádek námořních a říčních plavidel spojených s automatizací a mechanizací hlavních technických prostředků, mezi které patří hlavní elektrárna s obslužnými systémy a pomocnými mechanismy, elektroenergetický systém, obecné lodní systémy, řízení převodovky a motory.
Integrované automatické systémy pro udržení lodi na dané trajektorii (SUZT) nebo lodi určené pro studium světového oceánu na dané linii profilu (SUZP) jsou systémy, které zajišťují třetí úroveň automatizace řízení. Použití takových systémů umožňuje:
Zvýšit ekonomickou efektivitu námořní dopravy zavedením nejlepší trajektorie pohybu plavidel s přihlédnutím k plavebním a hydrometeorologickým podmínkám plavby;
Zvýšit ekonomickou efektivitu oceánografického, hydrografického a mořského geologického průzkumu zvýšením přesnosti udržení plavidla na dané linii profilu, rozšířením rozsahu poruch větrných vln, které poskytují požadovanou kvalitu řízení, a zvýšením provozní rychlosti plavidla. plavidlo;
Vyřešit problémy s realizací optimální trajektorie plavidla, když se odchyluje od nebezpečných objektů; zlepšit bezpečnost plavby v blízkosti navigačních nebezpečí díky přesnějšímu řízení pohybu plavidla.
Integrované automatické systémy řízení pohybu podle daného geofyzikálního výzkumného programu (ASUD) jsou navrženy tak, aby automaticky přivedly plavidlo na danou profilovou linii, automaticky udržovaly geologické a geofyzikální plavidlo na zkoumané profilové čáře a manévrovaly při přechodu z jedné profilové linie. jinému. Uvažovaný systém umožňuje zvýšit efektivitu a kvalitu mořských geofyzikálních průzkumů.
V mořských podmínkách nelze použít konvenční metody předběžného průzkumu (pátrání nebo detailní letecké snímkování), proto se nejpoužívanější stala seismická metoda geofyzikálního průzkumu (obr. 5.26). Geofyzikální nádoba 1 táhne pneumatickou pistoli 3, která je zdrojem seismických vibrací, seismografickou kosu 4, na které jsou umístěny přijímače odražených seismických vibrací, a koncovou bóji 5 na lanku 2. Spodní profily jsou určeno záznamem intenzity seismických vibrací odražených od hraničních vrstev 6 různých plemen.
Obr.5.26. Schéma geofyzikálních průzkumů.
Pro získání spolehlivých geofyzikálních informací musí být plavidlo udržováno v dané poloze vzhledem ke dnu (profilová linie) s vysokou přesností, a to i přes nízkou rychlost (3-5 uzlů) a přítomnost vlečných zařízení značné délky (až 3 km) s omezenou mechanickou pevností.
Firma "Anjutz" vyvinula integrovaný MS, který zajišťuje, že se plavidlo udrží na dané trajektorii. Na Obr. 5.27 ukazuje blokové schéma tohoto systému, který zahrnuje: gyrokompas 1; zpoždění 2; přístroje navigačních systémů, které určují polohu plavidla (dva nebo více) 3; autopilot 4; mini-počítač 5 (5a - rozhraní, 5b - centrální paměťové zařízení, 5c - centrální procesorová jednotka); čtečka děrné pásky 6; plotr 7; displej 8; klávesnice 9; stroj řízení 10.
Pomocí uvažovaného systému je možné automaticky přivést plavidlo na naprogramovanou trajektorii, kterou nastaví operátor pomocí klávesnice, která určuje zeměpisné souřadnice bodů obratu. V tomto systému, bez ohledu na informace pocházející z kterékoli skupiny přístrojů tradičního radionavigačního komplexu nebo satelitních komunikačních zařízení, které určují polohu plavidla, se souřadnice pravděpodobné polohy plavidla vypočítávají z údajů poskytnutých gyrokompas a log.
Obr.5.27. Strukturní schéma integrované MS pro udržení lodi na dané trajektorii
Řízení kurzu pomocí uvažovaného systému je prováděno autopilotem, na jehož vstup dostává informaci o hodnotě daného kurzu ψset tvořeného minipočítačem s přihlédnutím k chybě v poloze plavidlo. Systém je sestaven v ovládacím panelu. V jeho horní části se nachází displej s ovládacími prvky pro nastavení optimálního obrazu. Dole na nakloněném poli konzole je umístěn autopilot s ovládacími rukojeťmi. Na vodorovném poli konzole je klávesnice, pomocí které se do minipočítače zadávají programy. Nechybí ani přepínač, kterým se volí režim ovládání. V základní části ovládacího panelu se nachází minipočítač a rozhraní. Veškeré periferní zařízení je umístěno na speciálních stojanech nebo jiných konzolách. Uvažovaný systém může pracovat ve třech režimech: "Kurz", "Monitor" a "Program". V režimu "Course" je daný kurz udržován pomocí autopilota podle údajů na gyrokompasu. Režim "Monitor" se volí, když se připravuje přechod do režimu "Program", když je tento režim přerušen, nebo když je přechod tímto režimem ukončen. Režim „kurz“ se přepne, když jsou zjištěny poruchy minipočítače, zdrojů energie nebo radionavigačního komplexu. V tomto režimu autopilot pracuje nezávisle na minipočítači. V režimu „Program“ se kurz řídí podle údajů radionavigačních zařízení (polohových senzorů) nebo gyrokompasu.
Údržbu zádržného systému lodi na ST provádí operátor z ovládacího panelu. Výběr skupiny senzorů pro určení polohy nádoby provádí operátor podle doporučení prezentovaných na displeji. V dolní části obrazovky je seznam všech příkazů povolených pro tento režim, které lze zadávat pomocí klávesnice. Náhodné stisknutí jakékoli zakázané klávesy je blokováno počítačem.
Letecká technika.Úspěchy dosažené ve vývoji letectví a kosmické techniky na jedné straně a potřeba zlevnění cílených operací na straně druhé podnítily vývoj nového typu technologie – dálkově řízených letadel (RPV).
Na Obr. 5.28 ukazuje blokové schéma systému dálkového řízení letu UAV - HIMAT. Hlavní součástí systému dálkového pilotování HIMAT je pozemní stanice dálkového ovládání. Letové parametry UAV jsou přijímány pozemní stanicí prostřednictvím rádiového spojení z letadla, jsou přijímány a dekódovány stanicí pro zpracování telemetrie a přenášeny do pozemní části počítačového systému, jakož i do zařízení pro zobrazování informací v pozemním řízení. stanice. Kromě toho je z RPV přijímán obraz vnějšího pohledu zobrazovaný televizní kamerou. Televizní obraz zobrazovaný na obrazovce pozemního pracoviště lidské obsluhy slouží k ovládání letadla při vzdušných manévrech, přiblížení na přistání i při samotném přistání. Kabina pozemního stanoviště dálkového ovládání (pracoviště operátora) je vybavena zařízeními, která poskytují indikaci informací o letu a stavu vybavení komplexu RPV a také prostředky pro řízení letadla. Lidský operátor má k dispozici zejména rukojeti a pedály pro ovládání letadla v náklonu a náklonu, jakož i ovládací rukojeť motoru. V případě poruchy hlavního řídicího systému jsou povely řídicího systému vydávány prostřednictvím speciálního dálkového ovládání pro diskrétní povely obsluhy RPV.
Obr.5.28. Dálkový pilotní systém HIMAT RPV:
nosič B-52; 2 - záložní řídicí systém na letounu TF-104G; 3 – linka telemetrické komunikace se zemí; 4 - RPV HIMAT; 5 - linky telemetrické komunikace s RPV; 5 - pozemní stanice pro dálkové pilotování
Jako autonomní navigační systém, který poskytuje mrtvé zúčtování, se používají Dopplerovy měřiče pozemní rychlosti a úhlu driftu (DPSS). Takový navigační systém se používá ve spojení se systémem kurzu, který měří kurz s vertikálním senzorem, který generuje signály náklonu a sklonu, a palubním počítačem, který implementuje algoritmus mrtvého zúčtování. Společně tato zařízení tvoří Dopplerův navigační systém (viz obrázek 5.29). Pro zlepšení spolehlivosti a přesnosti měření aktuálních souřadnic letadla lze DISS kombinovat s měřiči rychlosti
Obr.5.29. Schéma Dopplerova navigačního systému
Miniaturizace elektronických prvků, vytvoření a sériová výroba speciálních typů snímačů a indikačních zařízení, které spolehlivě fungují ve ztížených podmínkách, jakož i výrazné snížení nákladů na mikroprocesory (včetně těch speciálně navržených pro automobily) vytvořily podmínky pro soustružení. vozidel do MS na poměrně vysoké úrovni.
Vysokorychlostní pozemní doprava na magnetickém závěsu je názorným příkladem moderního mechatronického systému. Dosud jediný komerční dopravní systém tohoto druhu na světě byl uveden do provozu v Číně v září 2002 a spojuje mezinárodní letiště Pudong s centrem Šanghaje. Systém byl vyvinut, vyroben a testován v Německu, poté byly vlakové vozy přepraveny do Číny. Vodicí dráha umístěná na vysokém kozlíku byla vyrobena lokálně v Číně. Vlak zrychlí na rychlost 430 km/h a vzdálenost 34 km urazí za 7 minut (maximální rychlost může dosáhnout 600 km/h). Vlak se vznáší nad vodicí kolejí, na koleji nedochází k žádnému tření a hlavní odpor pohybu klade vzduch. Vlak proto dostal aerodynamický tvar, spáry mezi vozy jsou uzavřené (obr. 5.30).
Aby vlak v případě nouzového výpadku proudu nespadl na vodicí kolej, je vybaven výkonnými bateriemi, jejichž energie stačí k plynulému zastavení vlaku.
Pomocí elektromagnetů je vzdálenost mezi vlakem a vodicí kolejí (15 mm) při pohybu udržována s přesností na 2 mm, což umožňuje zcela eliminovat vibrace vozů i při maximální rychlosti. Počet a parametry nosných magnetů jsou obchodním tajemstvím.
Rýže. 5.30. Vlak Maglev
Dopravní systém maglev je plně řízen počítačem, protože při tak vysoké rychlosti člověk nemá čas reagovat na vznikající situace. Počítač také řídí zrychlení a zpomalení vlaku, přičemž bere v úvahu i zatáčky trati, takže cestující necítí nepohodlí při zrychlování.
Popsaný dopravní systém se vyznačuje vysokou spolehlivostí a nebývalou přesností při plnění jízdního řádu. Během prvních tří let provozu bylo přepraveno více než 8 milionů cestujících.
K dnešnímu dni jsou vůdci v technologii maglev (zkratka používaná na Západě pro slova „magnetická levitace“) jsou Japonsko a Německo. V Japonsku vytvořil maglev světový rekord v rychlosti železniční dopravy - 581 km/h. Japonsko ale zatím nepokročilo dál než k rekordům, vlaky jezdí pouze po experimentálních tratích v prefektuře Jamanaši o celkové délce asi 19 km. V Německu technologii maglev vyvíjí společnost Transrapid. Přestože se komerční verze maglevu v samotném Německu neprosadila, na zkušebním místě v Emslandu provozuje vlaky společnost Transrapid, která poprvé na světě úspěšně implementovala komerční verzi maglevu v Číně.
Jako příklad již existujících dopravních mechatronických systémů (TMS) s autonomním řízením můžeme uvést robotický vůz VisLab a laboratoř strojového vidění a inteligentních systémů Univerzity v Parmě.
Čtyři robotická auta ujela pro autonomní vozidla bezprecedentních 13 000 kilometrů z italské Parmy do Šanghaje. Tento experiment měl být tvrdým testem pro systém inteligentního autonomního řízení TMC. Její test probíhal v městském provozu například v Moskvě.
Robotická auta byla postavena na bázi minibusů (obrázek 5.31). Od běžných vozů se lišily nejen autonomním řízením, ale také čistě elektrickou trakcí.
Rýže. 5.31. VisLab samořídící vůz
Solární panely byly umístěny na střeše TMS, aby napájely kritická zařízení: robotický systém, který otáčí volantem a sešlápne plynový a brzdový pedál, stejně jako počítačové komponenty stroje. Zbytek energie dodávaly elektrické zásuvky během cesty.
Každý robotický vůz byl vybaven čtyřmi laserovými skenery vpředu, dvěma páry stereo kamer pro pohled dopředu a dozadu, třemi kamerami pokrývajícími 180stupňové zorné pole v přední „polokouli“ a satelitním navigačním systémem, stejně jako sadou počítače a programy, které autu umožňují rozhodovat se.v určitých situacích.
Dalším příkladem autonomně řízeného mechatronického dopravního systému je robotický elektromobil RoboCar MEV-C japonské firmy ZMP (obr. 5.32).
Obr.5.32. Robotický elektromobil RoboCar MEV-C
Výrobce umístí tento TMS jako stroj pro další pokročilý vývoj. Autonomní řídicí zařízení obsahuje následující komponenty: stereo kameru, 9osý bezdrátový pohybový senzor, GPS modul, snímač teploty a vlhkosti, laserový dálkoměr, Bluetooth, Wi-Fi a 3G čipy a také protokol CAN která koordinuje společnou práci všech složek . RoboCar MEV-C má rozměry 2,3 x 1,0 x 1,6 m a váží 310 kg.
Moderním zástupcem dopravního mechatronického systému je transcooter, který patří do třídy lehkých vozidel s elektrickým pohonem.
Transskútry jsou novým typem transformovatelných multifunkčních pozemních vozidel pro individuální použití s elektrickým pohonem, určeným především pro osoby se zdravotním postižením (obr. 5.33). Hlavním rozlišovacím znakem transscooteru od ostatních pozemních vozidel je schopnost přecházet schodiště a implementovat princip multifunkčnosti, a tedy transformovatelnosti v širokém rozsahu.
Rýže. 5.33. Vzhled jednoho ze vzorků rodiny transscooter "Kangaroo"
Pohon transcooteru je vyroben na bázi mechatronického modulu typu „motor-wheel“. Funkce a podle toho i konfigurace poskytované transskútry rodiny Kangaroo jsou následující (obr. 5.34):
- "Scooter" - pohyb vysokou rychlostí na dlouhé základně;
- "Křeslo" - manévrování na krátké základně;
- "Balance" - pohyb ve stoje v režimu gyroskopické stabilizace na dvou kolech;
- "Compact-vertical" - pohyb ve stoje na třech kolech v režimu gyro-stabilizace;
- "Curb" - překonání obrubníku ihned ve stoje nebo vsedě (některé modely mají doplňkovou funkci "Slanting curb" - překonání obrubníku pod úhlem až 8 stupňů);
- "Žebřík nahoru" - lezení po schodech vpředu, vsedě nebo ve stoje;
- "Žebřík dolů" - sestupování po schodech vpředu vsedě;
- "U stolu" - nízké přistání, nohy na podlaze.
Rýže. 5.34. Hlavní konfigurace transcooteru na příkladu jedné z jeho variant
Transcooter má v průměru 10 kompaktních elektrických pohonů s vysokým točivým momentem s mikroprocesorovým řízením. Všechny pohony jsou stejného typu – stejnosměrné bezkomutátorové motory řízené signály z Hallových senzorů.
K ovládání takových zařízení slouží multifunkční mikroprocesorový řídicí systém (CS) s palubním počítačem. Architektura systému řízení transcooteru je dvouúrovňová. Spodní úroveň je údržba samotného pohonu, horní úroveň je koordinovaný provoz pohonů podle daného programu (algoritmu), testování a sledování provozu systému a senzorů; externí rozhraní - vzdálený přístup. Řadič nejvyšší úrovně (palubní počítač) je PCM-3350 společnosti Advantech ve formátu PC/104. Jako regulátor nižší úrovně specializovaný mikrokontrolér TMS320F2406 od Texas Instruments pro řízení elektromotorů. Celkový počet nízkoúrovňových regulátorů odpovědných za provoz jednotlivých bloků je 13: deset regulátorů řízení pohonu; ovladač hlavy řízení, který je také zodpovědný za zobrazování informací zobrazovaných na displeji; regulátor pro stanovení zbytkové kapacity baterie; regulátor nabíjení a vybíjení baterie. Výměna dat mezi palubním počítačem transscooteru a periferními ovladači je podporována prostřednictvím společné sběrnice s rozhraním CAN, což umožňuje minimalizovat počet vodičů a dosáhnout reálné rychlosti přenosu dat 1 Mbps.
Úkoly palubního počítače: ovládání elektrických pohonů, servisní povely z hlavy řízení; výpočet a zobrazení zbytkového nabití baterie; řešení problému trajektorie pro pohyb po schodech; možnost vzdáleného přístupu. Prostřednictvím palubního počítače se realizují tyto jednotlivé programy:
Zrychlení a zpomalení koloběžky s řízenou akcelerací / decelerací, která je osobně přizpůsobena uživateli;
Program, který implementuje algoritmus pro činnost zadních kol při zatáčení;
Podélná a příčná gyroskopická stabilizace;
Překonání obrubníku nahoru a dolů;
Pohyb po schodech nahoru a dolů
Přizpůsobení rozměrům stupňů;
Identifikace parametrů schodiště;
Změny rozvoru (ze 450 na 850 mm);
Monitorování snímačů skútrů, řídicích jednotek pohonu, baterie;
Emulace založené na údajích ze senzorů parkovacího radaru;
Vzdálený přístup k ovládacím programům, změna nastavení přes internet.
Transcooter má 54 senzorů, které mu umožňují přizpůsobit se prostředí. Mezi nimi: Hallovy senzory zabudované do bezkomutátorových motorů; snímače absolutního úhlu, které určují polohu součástí transscooteru; odporový snímač volantu; infračervený senzor vzdálenosti pro parkovací radar; sklonoměr, který umožňuje určit sklon skútru během jízdy; akcelerometr a snímač úhlové rychlosti používaný k řízení gyroskopické stabilizace; radiofrekvenční přijímač pro dálkové ovládání; odporový lineární snímač posunu pro určení polohy židle vzhledem k rámu; bočníky pro měření proudu motoru a zbytkové kapacity baterie; potenciometrický regulátor otáček; tenzometrický snímač hmotnosti pro řízení rozložení hmotnosti přístroje.
Obecné blokové schéma řídicího systému je znázorněno na obrázku 5.35.
Rýže. 5.35. Blokové schéma řídicího systému pro transscooter rodiny Kangaroo
Legenda:
RMC - snímače absolutního úhlu, DH - Hallovy snímače; BU - řídící jednotka; LCD - indikátor tekutých krystalů; MKL - motorové kolo levé; MCP - motor pravého kola; BMS - systém řízení spotřeby; LAN - port pro externí připojení palubního počítače za účelem programování, nastavení apod.; T - elektromagnetická brzda.
Mezi hlavní výhody mechatronických zařízení ve srovnání s tradičními automatizačními nástroji patří:
Relativně nízké náklady díky vysokému stupni integrace, sjednocení a standardizace všech prvků a rozhraní;
Vysoká kvalita provádění složitých a přesných pohybů díky použití inteligentních metod řízení;
Vysoká spolehlivost, odolnost a odolnost proti hluku;
Strukturální kompaktnost modulů (až po miniaturizaci a mikrostroje),
Zlepšená hmotnost, velikost a dynamické vlastnosti strojů díky zjednodušení kinematických řetězců;
Schopnost integrovat funkční moduly do komplexních mechatronických systémů a komplexů pro specifické zákaznické úkoly.
Objem světové výroby mechatronických zařízení se každým rokem zvyšuje a pokrývá všechny nové oblasti. Dnes jsou mechatronické moduly a systémy široce používány v následujících oblastech:
Stavba obráběcích strojů a zařízení pro automatizaci technologických procesů;
Robotika (průmyslová a speciální);
Letecká, kosmická a vojenská technika;
Automobilový průmysl (například protiblokovací brzdové systémy, stabilizace vozidla a automatické parkovací systémy);
Netradiční vozidla (elektrická kola, nákladní vozíky, elektrokoloběžky, invalidní vozíky);
Kancelářské vybavení (například kopírky a faxy);
Prvky výpočetní techniky (například tiskárny, plotry, diskové jednotky);
Lékařské vybavení (rehabilitační, klinické, servisní);
Domácí spotřebiče (pračky, šicí stroje, myčky nádobí a jiné stroje);
Mikrostroje (pro lékařství, biotechnologie, komunikace a telekomunikace);
Řídicí a měřicí přístroje a stroje;
Foto a video zařízení;
Simulátory pro výcvik pilotů a operátorů;
Zobrazit průmysl (ozvučení a osvětlení).
Tento seznam lze samozřejmě rozšířit.
Rychlý rozvoj mechatroniky v 90. letech jako nového vědeckého a technického směru je způsoben třemi hlavními faktory:
Nové trendy ve světovém průmyslovém rozvoji;
Rozvoj základních principů a metodologie mechatroniky (základní vědecké myšlenky, zásadně nová technická a technologická řešení);
Činnost odborníků ve výzkumné a vzdělávací oblasti.
Současná etapa rozvoje automatizovaného strojírenství u nás probíhá v nové ekonomické realitě, kdy se nabízí otázka technologické životaschopnosti země a konkurenceschopnosti vyráběných výrobků.
V uvažované oblasti lze rozlišit následující trendy změny klíčových požadavků světového trhu:
Potřeba výroby a servisu zařízení v souladu s mezinárodním systémem norem kvality formulovaným v normách ISO série 9000 ;
Internacionalizace trhu vědeckých a technických produktů a v důsledku toho potřeba aktivního zavádění forem a metod do praxe
mezinárodní transfer inženýrství a technologií;
Zvýšení role malých a středních výrobních podniků v ekonomice díky jejich schopnosti rychle a pružně reagovat na měnící se požadavky trhu;
Rychlý rozvoj počítačových systémů a technologií, telekomunikačních zařízení (v zemích EHS v roce 2000 došlo k 60 % růstu celkového národního produktu právě díky těmto odvětvím); přímým důsledkem tohoto obecného trendu je intelektualizace řídicích systémů pro mechanický pohyb a technologické funkce moderních strojů.
Jako hlavní klasifikační znak v mechatronice se zdá vhodné vzít úroveň integrace jednotlivých prvků. V souladu s touto vlastností lze mechatronické systémy dělit podle úrovní nebo podle generací, pokud uvážíme jejich výskyt na trhu vědecky náročných výrobků, historicky mechatronické moduly první úrovně představují kombinaci pouze dvou výchozích prvků. Typickým příkladem modulu první generace je "převodový motor", kde mechanická převodovka a řízený motor jsou vyráběny jako jeden funkční prvek. Mechatronické systémy založené na těchto modulech našly široké uplatnění při vytváření různých prostředků komplexní automatizace výroby (dopravníky, dopravníky, otočné stoly, pomocné manipulátory).
Mechatronické moduly druhého stupně se objevily v 80. letech v souvislosti s vývojem nových elektronických technologií, které umožnily vytvořit miniaturní senzory a elektronické jednotky pro zpracování jejich signálů. Kombinace pohonných modulů s výše uvedenými prvky vedla ke vzniku mechatronických pohybových modulů, jejichž složení plně odpovídá definici uvedené výše, kdy je dosaženo integrace tří zařízení různé fyzikální povahy: 1) mechanické, 2) elektrické a 3) elektronické. Na základě mechatronických modulů této třídy vznikly 1) řízené energetické stroje (turbíny a generátory), 2) obráběcí stroje a průmyslové roboty s numerickým řízením.
Vývoj třetí generace mechatronických systémů je dán tím, že se na trhu objevily relativně levné mikroprocesory a regulátory na nich založené, a je zaměřen na intelektualizaci všech procesů probíhajících v mechatronickém systému, především procesu řízení funkčních pohybů stroje a sestavy. Současně jsou vyvíjeny nové principy a technologie výroby vysoce přesných a kompaktních mechanických celků a také nové typy elektromotorů (především bezkomutátorové a lineární vysokomomentové), zpětnovazební a informační senzory. Syntéza nových 1) přesných, 2) informačních a 3) měřicích vědecky náročných technologií poskytuje základ pro návrh a výrobu inteligentních mechatronických modulů a systémů.
V budoucnu budou mechatronické stroje a systémy kombinovány do mechatronických komplexů založených na společných integračních platformách. Účelem vytváření takových komplexů je dosažení kombinace vysoké produktivity a zároveň flexibility technického a technologického prostředí díky možnosti jeho rekonfigurace, která zajistí konkurenceschopnost a vysokou kvalitu produktů.
Moderní podniky, které se pouštějí do vývoje a výroby mechatronických produktů, musí v tomto ohledu řešit následující hlavní úkoly:
Strukturální integrace pododdělení mechanických, elektronických a informačních profilů (které zpravidla fungovaly samostatně a odděleně) do jednotných konstrukčních a výrobních týmů;
Školení "mechatronicky orientovaných" inženýrů a manažerů schopných systémové integrace a řízení práce vysoce specializovaných specialistů různé kvalifikace;
Integrace informačních technologií z různých vědeckých a technických oborů (mechanika, elektronika, počítačové řízení) do jedné sady nástrojů pro počítačovou podporu mechatronických úloh;
Standardizace a sjednocení všech používaných prvků a procesů při návrhu a výrobě čs.
Řešení těchto problémů často vyžaduje překonání manažerských tradic, které se v podniku vyvinuly, a ambicí středních manažerů, kteří jsou zvyklí řešit pouze své úzkoprofilové úkoly. Proto jsou na přechod na výrobu mechatronických výrobků lépe připraveny střední a malé podniky, které mohou snadno a flexibilně měnit svou strukturu.
Podobné informace.
Silniční doprava hraje důležitou roli v dopravním systému a ekonomice země. Vůz je široce používán pro přepravu zboží na železnici, říční a námořní kotviště, údržbu průmyslových obchodních podniků, zemědělských pracovníků a zajišťuje přepravu cestujících. Silniční doprava tvoří zhruba polovinu osobní a nákladní dopravy (obr. 12.1)
Obrázek 12.1– Distribuce dopravy
Od objevení prvního vozu uplynulo doslova sto let a prakticky neexistuje obor činnosti, ve kterém by se neuplatnil. Proto je nyní automobilový průmysl v ekonomikách vyspělých zemí vedoucím odvětvím strojírenství. Existují pro to důvody:
Za prvé, každý den lidé potřebují více a více aut k řešení různých ekonomických problémů;
Zadruhé, toto odvětví je náročné na znalosti a vyspělé technologie. S sebou „táhne“ mnoho dalších odvětví, jejichž podniky provádějí její četné zakázky. Inovace zaváděné v automobilovém průmyslu nevyhnutelně nutí i tato odvětví zlepšovat výrobu. Vzhledem k tomu, že je takových odvětví hodně, dochází v důsledku toho k vzestupu celého odvětví a následně i ekonomiky jako celku;
Za třetí, automobilový průmysl je ve všech vyspělých zemích jedním z nejziskovějších odvětví národního hospodářství, protože přispívá k růstu obchodu a přináší značné příjmy do státní pokladny prostřednictvím prodeje na domácím i světovém trhu;
Za čtvrté, automobilový průmysl je strategicky důležitým průmyslem. Rozvoj tohoto odvětví činí zemi ekonomicky silnou, a tudíž nezávislejší. Rozšířené používání nejlepších příkladů automobilové techniky v armádě bezpochyby zvyšuje obrannou sílu země.
Nyní v automobilovém průmyslu existuje řada trendů, které svědčí o jeho důležitosti a důležitosti, stejně jako souvisejících odvětvích v ekonomikách průmyslových zemí. Je zde zcela nový přístup k technickému vývoji vozu, organizaci a technologii jeho výroby. Vědeckými a technologickými trendy jsou snižování spotřeby paliva a snižování škodlivých emisí, vývoj ultralehkého vozu, zlepšování bezpečnosti, kvality, spolehlivosti a životnosti, stejně jako vývoj inteligentních silničních a silničních systémů.
Vývoj mechatroniky v automobilech (obr. 12.2) a na výrobních strojích má své vlastní charakteristiky. V automobilech rozšiřování automatizace, potažmo mechatroniky, začalo především v oblasti komfortních zařízení. První z mechatronických jednotek, jak je historicky zvykem, byl motor se systémem přívodu paliva a jeho automatickým řízením. Druhým je systém řízení výkonu přídavného zařízení (EHR), v jehož výrobě je světovým lídrem Bosch. Třetí je přenos. Zde proces začal s příchodem mechanických převodovek se spínacími stupni pod zatížením. Objevila se hydraulická, poté elektrohydraulická spínací zařízení a poté elektronické automatické ovládání spínání. Západní firmy (německá ZF a další) začaly dodávat automobilovým závodům a vyrábět převodovky na prodej v takto kompletní sestavě
Síla a přínos mechatronického designu jednotek je zvláště jasně vidět na příkladu převodovek, které v přítomnosti a nepřítomnosti automatického řízení se stejnými ostatními součástmi komplexu vykazují výrazný kontrast ve vlastnostech obou samotných. a vozidel jimi vybavených. V mechatronické podobě poskytují řádově příznivější charakteristiky téměř ve všech ukazatelích provozu stroje: technickém, ekonomickém i ergonomickém.
Porovnáním mechatronických komplexů s jejich nemechatronickými prototypy z hlediska technické dokonalosti je snadné vidět, že ty první výrazně předčí ty druhé, a to nejen v obecných ukazatelích, ale také v úrovni a kvalitě provedení. To není překvapivé: synergický efekt se projevuje nejen ve finálním produktu, ale díky novému přístupu k designu také v procesu návrhu.
Obrázek 12.2– Klasifikace mechatronických systémů vozidel
Při řízení provozu motoru automobilu se používají různé systémy:
- AVCS (Active Valve Control System)- systém variabilního časování ventilů u vozidel Subaru mění výšku zdvihu ventilů v závislosti na okamžitém zatížení motoru. vstřikovací systém(Nissan) - vstřikovací systém, který dodává palivo do válců společným potrubím pod vysokým tlakem. Má řadu výhod, díky nimž je jízda pro řidiče příjemnější: vznětové motory common rail se vyznačují jak vynikající odezvou na plyn, tak nízkou spotřebou paliva, díky čemuž není nutné často zastavovat na čerpacích stanicích.
- GDI- Gasoline Direct Injection, což lze přeložit jako "motor s přímým vstřikováním paliva", to znamená, že palivo u takového motoru není vstřikováno do sacího potrubí, ale přímo do válců motoru. M-Fire- systém řízení spalovacího procesu - výrazně snižuje opacitu výfukových plynů a obsah oxidů dusíku v nich při současném zvýšení výkonu a snížení hladiny hluku.
- MIVEC(Mitsubishi) - optimálně řídí otevírání sacích ventilů v souladu s provozními podmínkami motoru, což zlepšuje stabilitu motoru na volnoběh, výkonovou a točivou charakteristiku pro celý provozní rozsah.
- VTEC(Honda) - Systém variabilního časování ventilů. Používají se ke zlepšení charakteristiky točivého momentu v širokém rozsahu otáček a také ke zlepšení hospodárnosti a ekologického chování motoru. Používá se také na vozidlech Mazda.
- DPS- Dual Pump System - dvě olejová čerpadla zapojená do série (tedy jedno po druhém). Pokud jsou otáčky obou olejových čerpadel stejné, dochází k "rovnoměrnému" oběhu oleje, tzn. nejsou oblasti s vysokým a nízkým tlakem (obr. 12.3).
Obrázek 12.3- Systém dvou čerpadel
- vstřikovací systém(Angličtina) společná dálnice) je moderní technologie systémů přívodu paliva u vznětových motorů s přímým vstřikováním. V systému common rail pumpuje čerpadlo palivo pod vysokým tlakem (250 - 1800 bar, v závislosti na provozním režimu motoru) do společného palivového potrubí. Elektronicky řízené vstřikovače se solenoidovými nebo piezoelektrickými ventily vstřikují palivo do válců. V závislosti na konstrukci trysky produkují 2 až 5 vstřiků na 1 cyklus. Přesný výpočet počátečního úhlu vstřiku a množství vstřikovaného paliva umožňuje vznětovým motorům splnit zvýšené ekologické a ekonomické požadavky. Dieselové motory se systémem common rail se navíc svými výkonovými a dynamickými vlastnostmi těsně přiblížily a v některých případech předčily benzínové motory.
Existují různé typy mechatronických přenosových zařízení:
- CVT- Automatická převodovka s CVT. Jedná se o mechanismus s větším rozsahem změny převodového poměru než u 5stupňové manuální převodovky.
- DAC- Downhill Assist Control - systém řídí chování stroje na strmých svazích. Kola jsou vybavena senzory, které měří rychlost otáčení kol a neustále ji porovnávají s rychlostí vozu. Elektronika analyzuje přijatá data a včas přibrzdí přední kola na rychlost asi 5 km/h.
- DDS- Downhill Drive Support - systém pro ovládání pohybu ve vozech Nissan v prudkých sjezdech. DDS při klesání automaticky udržuje rychlost 7 km/h a zabraňuje tak zablokování kol.
- Volba pohonu 4x4- Pohon všech kol lze zapnout a vypnout za jízdy do rychlosti 100 km/h.
-TSA(Trailer Stability Assist) - stabilizační systém vozidla při jízdě s přívěsem. Při ztrátě stability začne auto zpravidla chatovat na silnici. V tomto případě TSA přibrzďuje kola "diagonálně" (levá přední - pravá zadní nebo pravá přední - levá zadní) mimo fázi s oscilací, přičemž snižuje rychlost vozidla snížením dodávky paliva do motoru. Používá se na vozidlech Honda.
- Easy Select 4WD- systém pohonu všech kol, široce používaný ve vozech Mitsubishi, umožňuje změnit 2WD na 4WD a naopak, když je vůz v pohybu.
- Grade Logic Control- systém "chytré" volby převodů poskytuje rovnoměrnou trakci, což je důležité zejména při stoupání do kopce.
- Hypertronic CVT-M6(Nissan) - poskytují plynulé, plynulé zrychlení bez trhání, charakteristické pro tradiční automatické stroje. Navíc jsou hospodárnější než tradiční automatické převodovky. CVT-M6 je určeno pro řidiče, kteří chtějí spojit výhody automatické a manuální vodní převodovky. Přesunutím řadicí páky do slotu nejdále od řidiče získáte možnost přeřadit šest rychlostních stupňů s pevnými převodovými poměry.
- INVECS II- adaptivní automat (Mitsubishi) - automatická převodovka se sportovním režimem a možností mechanického ovládání.
- EBA- elektronický systém regulace tlaku v hydraulickém brzdovém systému, který v případě nouzového brzdění a nedostatečné síly na brzdový pedál nezávisle zvyšuje tlak v brzdovém potrubí, čímž je mnohonásobně rychlejší než člověk. A systém EBD rovnoměrně rozděluje brzdné síly a pracuje ve spojení s ABS - protiblokovacím systémem brzd.
-ESP+- protiprokluzový stabilizační systém ESP - nejsložitější systém využívající schopnosti protiblokovacího, protiprokluzového systému s kontrolou trakce a elektronického ovládání plynu. Řídící jednotka přijímá ze snímačů informace o úhlovém zrychlení vozu, úhlu natočení volantu, informace o rychlosti vozu a natočení každého z kol. Systém tato data analyzuje a vypočítá trajektorii pohybu, a pokud se v zatáčkách nebo manévrech skutečná rychlost neshoduje s vypočítanou a vůz „vyjede“ mimo nebo uvnitř zatáčky, koriguje trajektorii pohybu brzděním. kola a snížení tahu motoru.
- HAC- Hill-start Assist Control - systém řídí chování vozu na strmých svazích. HAC nejen zabraňuje prokluzování kol při rozjezdu na kluzkém svahu, ale také může zabránit couvání, pokud je rychlost vozidla příliš nízká a vozidlo klouže pod váhou karoserie.
- Hill Holder- s tímto zařízením drží auto na brzdě i po uvolnění brzdového pedálu, Hill Holder se vypne až po uvolnění spojkového pedálu. Navrženo pro začátek pohybu do kopce.
- AIRMATIC Dual Control- Aktivní vzduchové odpružení s elektronickým nastavením a systémem adaptivního tlumení ADS II pracuje v plně automatickém režimu (obr. 12.4). Ve srovnání s tradičním ocelovým odpružením výrazně zlepšuje jízdní komfort a bezpečnost. AIRMATIC DC pracuje se vzduchovými polštáři, které jsou elektronicky ztužené nebo měkčí v závislosti na jízdní situaci. Pokud senzory detekují například sportovní styl jízdy, běžně komfortní vzduchové odpružení automaticky přitvrdí. Odpružení a tlumení lze také nastavit do sportovního nebo komfortního režimu ručně pomocí spínače.
Elektronika pracuje se čtyřmi různými režimy tlumení (ADS II), které se na každém kole automaticky přizpůsobují podmínkám vozovky. Vůz se tak plynule odvaluje i na špatné silnici, aniž by obětovala stabilitu.
Obrázek 12.4– AIRMATIC Dual Control
Systém je také vybaven funkcí vyrovnání vozidla. Zajišťuje i u naloženého vozidla téměř konstantní světlou výšku, což vozidlu dodává stabilitu. Při jízdě vysokou rychlostí se může vozidlo automaticky snížit, aby se snížilo naklánění karoserie. Při rychlostech nad 140 km/h se vozidlo automaticky sníží o 15 mm a při rychlostech pod 70 km/h se opět obnoví normální úroveň. Navíc pro špatné cesty je možné auto zvednout ručně o 25 mm. Při dlouhodobé jízdě rychlostí cca 80 km/h nebo při překročení rychlosti 120 km/h se automaticky opět obnoví normální hladina.
Také v automobilech se používají různé brzdové systémy, které výrazně zkrátí brzdnou dráhu, kompetentně interpretují chování řidiče při brzdění a aktivují maximální brzdnou sílu v případě nouzového brzdění.
- Brzdový asistent (BAS), kterým jsou standardně vybaveny všechny osobní vozy Mercedes-Benz, interpretuje chování řidiče při brzdění a v případě rozpoznání nouzového brzdění generuje maximální brzdnou sílu, pokud řidič sám dostatečně nesešlápne brzdový pedál. Vývoj brzdového asistenta je založen na údajích obdržených oddělením výzkumu nehod Mercedes-Benz: v kritické situaci řidič sešlápne brzdový pedál rychle, ale ne dostatečně silně. V tomto případě může brzdový asistent účinně podpořit řidiče.
Pro lepší pochopení si krátce zopakujme technologii moderních brzdových systémů: posilovač brzd, který zesiluje tlak vytvářený nohou řidiče, se skládá ze dvou komor, které jsou od sebe odděleny pohyblivou membránou. Pokud se brzdění neprovádí, pak je v obou komorách podtlak. Sešlápnutím brzdového pedálu v posilovači brzd se otevře mechanický regulační ventil, který vpustí vzduch do zadní komory a změní tlakový poměr ve dvou komorách. Maximální úsilí je vytvořeno, když ve druhé komoře vládne atmosférický tlak. V brzdovém asistentu (BAS) zjišťuje takzvaný snímač pohybu membrány, zda je brzdění extrémní. Detekuje pohyb membrány mezi komorami a přenáší hodnotu do řídicí jednotky BAS. Neustálým porovnáváním hodnot mikropočítač rozpozná okamžik, kdy rychlost sešlápnutí brzdového pedálu (rovná se rychlosti pohybu membrány v posilovači brzd) překročí standardní hodnotu – jedná se o nouzové brzdění. V tomto případě systém aktivuje magnetický ventil, jehož prostřednictvím se zadní komora okamžitě naplní vzduchem a vznikne maximální brzdná síla. Navzdory tomuto automatickému plnému brzdění nedochází k zablokování kol, protože známý protiblokovací systém ABS dávkuje brzdnou sílu, optimálně ji udržuje na hranici zablokování, čímž zachovává ovladatelnost vozidla. Pokud řidič sundá nohu z brzdového pedálu, speciální ovládací senzor uzavře solenoidový ventil a automatické posilování brzd se deaktivuje.
Obrázek 12.6– Brzdový asistent (BAS) Mercedes
- Protiblokovací brzdový systém (ABS)(německy antiblockiersystem anglicky Anti-lock Brake System (ABS)) - systém, který zabraňuje zablokování kol vozidla při brzdění. Hlavním účelem systému je zkrácení brzdné dráhy a zajištění ovladatelnosti vozidla při prudkém brzdění a vyloučení možnosti jeho nekontrolovaného skluzu.
ABS se skládá z následujících hlavních součástí:
Snímače rychlosti nebo zrychlení (zpomalení) namontované na nábojích kol vozidla.
Řídicí ventily, které jsou prvky modulátoru tlaku, instalované v potrubí hlavního brzdového systému.
Řídicí jednotka, která přijímá signály ze senzorů a řídí činnost ventilů.
Po začátku brzdění začne ABS s konstantním a poměrně přesným určováním rychlosti otáčení každého kola. V případě, že se jedno kolo začne otáčet výrazně pomaleji než ostatní (což znamená, že kolo je blízko zablokování), ventil v brzdovém potrubí omezí brzdnou sílu na toto kolo. Jakmile se kolo začne otáčet rychleji než ostatní, brzdná síla se obnoví.
Tento proces se opakuje několikrát (nebo několik desítekkrát) za sekundu a obvykle má za následek znatelné pulzování brzdového pedálu. Brzdnou sílu lze omezit jak v celém brzdovém systému současně (jednokanálové ABS), tak v bočním brzdovém systému (dvoukanálové ABS) nebo i na jednom kole (vícekanálové ABS). Jednokanálové systémy poskytují poměrně účinné zpomalení, ale pouze v případě, že trakční podmínky všech kol jsou víceméně stejné. Vícekanálové systémy jsou dražší a složitější než jednokanálové, ale jsou účinnější při brzdění na nerovném povrchu, pokud např. při brzdění narazí jedno nebo více kol na led, mokrý úsek vozovky, popř. rameno.
Řídicí a navigační systémy jsou široce používány v moderních automobilech. .
- Systém DISTRONIC– zavádí elektronickou kontrolu vzdálenosti od vpředu jedoucího vozidla pomocí radaru, jednoduché ovládání pákou TEMPOMAT, poskytuje další komfort na dálnicích a podobných komunikacích, udržuje pracovní kondici řidiče.
Regulátor vzdálenosti DISTRONIC udržuje požadovanou vzdálenost od vpředu jedoucího vozidla. Pokud se vzdálenost zmenší, aktivuje se brzdový systém. Pokud vpředu nejede žádné vozidlo, DISTRONIC udržuje rychlost nastavenou řidičem. DISTRONIC poskytuje další komfort pro jízdu po dálnici a podobných silnicích. Mikropočítač zpracovává radarové signály rychlostí 30 až 180 km/h, který je instalován za mřížkou. Radarové impulsy se odrážejí od vpředu jedoucího vozidla, zpracovávají se a na základě těchto informací se vypočítává vzdálenost k přednímu vozidlu a jeho rychlost. Pokud se vozidlo Mercedes-Benz s DISTRONIC přiblíží k vozidlu vpředu příliš těsně, DISTRONIC automaticky sníží plyn a použije brzdy, aby udržela nastavenou vzdálenost. V případě nutnosti prudkého brzdění je o tom řidič informován akustickým signálem a výstražnou kontrolkou - to znamená, že řidič musí sám sešlápnout brzdový pedál. Pokud se vzdálenost zvětší, DISTRONIC opět zajistí potřebnou vzdálenost a zrychlí vůz na nastavenou rychlost. DISTRONIC je dalším vývojem standardní funkce TEMPOMAT s variabilním omezením rychlosti SPEEDTRONIC
Obrázek 12.7– Ovládací a navigační systém
Mercedes-Benz představil první mechatronické vzduchové odpružení AIR-matic s ovládáním tlumičů ADS jako standard u sedanů třídy S.
V systému AIR-matic obsahuje sloupek sedanu třídy S pneumatický elastický prvek: roli nám známých pružin plní stlačený vzduch uzavřený pod pláštěm z pryžové šňůry. I v regálu je tlumič s nezvyklým "nástavcem" na boku. Vůz má samozřejmě plnohodnotný pneumatický systém (kompresor, přijímač, vedení, ventilová zařízení). A také – síť senzorů a samozřejmě procesor. Jak systém funguje. Na příkaz procesoru ventily otevřou přístup vzduchu z pneumatického systému k elastickým prvkům (nebo odtud vzduch vypustí). Mění se tak úroveň podlahy karoserie: do systému je začleněna její závislost na rychlosti vozu. Řidič může také „projevit vůli“ – zvednout auto, řekněme, pohnout výraznými nerovnostmi.
ADS odvádí „jemnější“ práci - ovládá tlumiče. Když se tyč tlumiče pohybuje, část kapaliny proudí nejen ventily v pístu, ale také samotným „prodloužením“, uvnitř kterého je aktuátor ventilový systém, který poskytuje čtyři možné provozní režimy tlumiče. Na základě informací přicházejících ze senzorů a v souladu s algoritmem zvoleným řidičem („sportovní“ nebo „pohodlný“) procesor vybere pro každý tlumič režim, který je nejvhodnější pro „aktuální okamžik“ a odešle příkazy k pohonům.
Moderní vozy jsou vybaveny systém ovládání klimatizace. Tento systém je navržen tak, aby vytvářel a automaticky udržoval mikroklima v autě. Systém zajišťuje společný provoz topných, ventilačních a klimatizačních systémů prostřednictvím elektronického řízení.
Použití elektroniky umožnilo dosáhnout zónové klimatizace ve voze. V závislosti na počtu teplotních zón se rozlišují následující systémy klimatizace:
jednozónová klimatizace;
Dvouzónová klimatizace
třízónová klimatizace;
Čtyřzónová klimatizace.
Systém klimatizace má následující obecné zařízení:
klimatizace;
· kontrolní systém.
Klimatizace zahrnuje konstrukční prvky systémů vytápění, ventilace a klimatizace, včetně:
radiátor topení;
Ventilátor přiváděného vzduchu
klimatizace, skládající se z výparníku, kompresoru, kondenzátoru a přijímače.
Hlavní prvky systémy ovládání klimatizace jsou:
vstupní senzory;
· Ovládací blok;
výkonná zařízení.
Vstupní senzory měřit odpovídající fyzikální parametry a převádět je na elektrické signály. Vstupní senzory řídicího systému zahrnují:
čidlo venkovní teploty vzduchu;
snímač úrovně slunečního záření (fotodioda);
snímače výstupní teploty;
potenciometry tlumičů;
snímač teploty výparníku;
snímač tlaku v klimatizačním systému.
Počet čidel výstupní teploty je dán konstrukcí klimatizačního systému. K čidlu výstupní teploty lze přidat čidlo výstupní teploty pro nohy. U dvouzónové klimatizace je počet čidel výstupní teploty zdvojnásoben (čidla vlevo a vpravo), u třízónové klimatizace je ztrojnásoben (vlevo, vpravo a vzadu).
Potenciometry tlumičů zaznamenávají aktuální polohu tlumičů. Čidla teploty a tlaku výparníku zajišťují provoz klimatizačního systému. Elektronická řídicí jednotka přijímá signály ze snímačů a v souladu s naprogramovaným programem generuje řídicí akce na aktuátorech.
Mezi akční zařízení patří pohony klapek a elektromotor ventilátoru přiváděného vzduchu, pomocí kterého se vytváří a udržuje nastavený teplotní režim. Uzávěry mohou být poháněny mechanicky nebo elektricky. V provedení klimatizace lze použít následující klapky:
klapka přívodního vzduchu
centrální tlumič;
regulační klapky teploty (v systémech se 2 nebo více regulačními zónami);
Recirkulační klapka
· tlumiče pro rozmrazování sklenic.
Klimatizace zajišťuje automatickou regulaci teploty v interiéru vozu v rozsahu 16-30 °C.
Požadovaná hodnota teploty se nastavuje pomocí ovládacích prvků na palubní desce vozu. Signál z regulátoru jde do elektronické řídicí jednotky, kde se aktivuje příslušný program. V souladu se zavedeným algoritmem řídicí jednotka zpracovává signály ze vstupních snímačů a aktivuje potřebné akční členy. V případě potřeby se klimatizace zapne.
Moderní automobil je zdrojem zvýšeného nebezpečí. Neustálé zvyšování výkonu a rychlosti vozu, hustota provozu dopravních toků výrazně zvyšují pravděpodobnost vzniku mimořádné události.
Pro ochranu cestujících při nehodě se aktivně vyvíjejí a zavádějí technická bezpečnostní zařízení. Koncem 50. let byly bezpečnostní pásy navrženy tak, aby při srážce držely cestující na jejich sedadlech. Na počátku 80. let byly airbagy.
Souhrn konstrukčních prvků používaných k ochraně cestujících před zraněním při nehodě tvoří systém pasivní bezpečnosti vozidla. Systém by měl poskytovat ochranu nejen cestujícím a konkrétnímu vozidlu, ale i ostatním účastníkům silničního provozu.
Nejdůležitější součásti systému pasivní bezpečnosti vozu jsou:
· bezpečnostní pásy;
Napínače bezpečnostních pásů
aktivní opěrky hlavy
airbagy;
· karoserie, odolná proti deformaci;
nouzové odpojení baterie;
řada dalších zařízení (systém ochrany proti převrácení na kabrioletu; dětské bezpečnostní systémy - úchyty, sedačky, bezpečnostní pásy).
Moderní pasivní bezpečnostní systém vozu má elektronické ovládání, které zajišťuje efektivní interakci většiny komponentů.
Kontrolní systém zahrnuje:
vstupní senzory;
· Ovládací blok;
Ovládací zařízení komponent systému.
Vstupní senzory fixují parametry, při kterých dojde k nouzové situaci, a převádějí je na elektrické signály. Vstupní senzory zahrnují:
snímač otřesů;
Spínač zámku bezpečnostního pásu;
Snímač obsazení sedadla předního spolujezdce
· Snímač polohy sedadla řidiče a spolujezdce.
Na každé straně vozu jsou zpravidla instalovány dva. otřesový senzor. Poskytují příslušné airbagy. V zadní části se používají snímače otřesů, když je vozidlo vybaveno elektricky ovládanými aktivními opěrkami hlavy. Spínač zámku bezpečnostního pásu detekuje použití bezpečnostního pásu.
Snímač obsazení sedadla spolujezdce umožňuje uložit odpovídající airbag v případě nouze a nepřítomnosti spolujezdce na předním sedadle.
V závislosti na poloze sezení řidiče a spolujezdce, která je fixována příslušnými snímači, se mění pořadí a intenzita aplikace komponent systému.
Na základě porovnání signálů čidel s řídicími parametry řídící jednotka rozpozná vznik nouzového stavu a aktivuje potřebné akční členy prvků systému.
Akční členy prvků systému pasivní bezpečnosti jsou:
zapalovač airbagu;
· Zapalovač napínače bezpečnostního pásu;
· Zapalovač (relé) nouzového odpojovače baterie;
· Zapalovač hnacího mechanismu aktivních hlavových opěrek (při použití hlavových opěrek s elektrickým pohonem);
· kontrolka signalizující nezapnuté bezpečnostní pásy.
Akční členy se aktivují v určité kombinaci v souladu s vestavěným softwarem.
ISOFIX- Systém upevnění dětské sedačky Isofix. Zvenčí se dětské sedačky s tímto systémem vyznačují dvěma kompaktními zámky umístěnými na zadní straně saní. Zámky zachycují šestimilimetrovou tyč skrytou za zátkami na základně opěradla.
Odeslat svou dobrou práci do znalostní báze je jednoduché. Použijte níže uvedený formulář
Studenti, postgraduální studenti, mladí vědci, kteří využívají znalostní základnu ve svém studiu a práci, vám budou velmi vděční.
Vloženo na http://www.allbest.ru/
Ministerstvo pro vyšší a střední speciální školství Republiky Uzbekistán
Bucharský inženýrský a technologický institut
Samostatná práce
Mechatronické systémy pro silniční dopravu
Plán
Úvod
1. Účel a prohlášení o problému
2. Regulační zákony (programy) řazení
3. Moderní auto
4. Výhody novinky
Bibliografie
Úvod
Mechatronika vznikla jako komplexní věda sloučením samostatných částí mechaniky a mikroelektroniky. Lze ji definovat jako vědu, která se zabývá analýzou a syntézou složitých systémů, které ve stejném rozsahu využívají mechanická a elektronická řídicí zařízení.
Všechny mechatronické systémy automobilů podle jejich funkčního účelu jsou rozděleny do tří hlavních skupin:
Systémy řízení motoru;
Převodové a pojezdové řídicí systémy;
Řídicí systémy vybavení salonů.
Systém řízení motoru je rozdělen na systémy řízení zážehového a vznětového motoru. Po domluvě jsou monofunkční a komplexní.
V monofunkčních systémech vysílá ECU signály pouze do vstřikovacího systému. Vstřikování může být prováděno kontinuálně a pulzně. Při stálém přísunu paliva se jeho množství mění v důsledku změny tlaku v palivovém potrubí a při pulsu v důsledku délky trvání pulsu a jeho frekvence. Dnes jsou jednou z nejperspektivnějších oblastí pro uplatnění mechatronických systémů automobily. Pokud vezmeme v úvahu automobilový průmysl, pak zavedení takových systémů umožní dosáhnout dostatečné flexibility výroby, lépe zachytit módní trendy, rychle zavést pokrokový vývoj vědců a designérů a tím získat novou kvalitu pro kupující automobilů. Samotný vůz, zejména moderní vůz, je předmětem pečlivého zvažování z hlediska designu. Moderní využití vozu vyžaduje zvýšené požadavky na bezpečnost jízdy, a to kvůli stále sílící motorizaci zemí a zpřísňování ekologických norem. To platí zejména pro metropolitní oblasti. Odpovědí na dnešní výzvy urbanismu je návrh mobilních sledovacích systémů, které řídí a korigují charakteristiky provozu komponentů a sestav, dosahují optimálních ukazatelů šetrnosti k životnímu prostředí, bezpečnosti a provozního komfortu vozu. Naléhavá potřeba doplnit motory automobilů o složitější a dražší palivové systémy je z velké části dána zaváděním stále přísnějších požadavků na obsah škodlivých látek ve výfukových plynech, které se bohužel teprve začínají vypracovávat.
Ve složitých systémech řídí jedna elektronická jednotka více subsystémů: vstřikování paliva, zapalování, časování ventilů, autodiagnostika atd. Elektronický řídicí systém vznětového motoru řídí množství vstřikovaného paliva, čas začátku vstřiku, proud svíčky hořáku, atd. atd. V elektronickém systému řízení převodovky je předmětem regulace především automatická převodovka. Na základě signálů ze snímačů úhlu škrticí klapky a rychlosti vozidla volí ECU optimální převodový poměr, což zlepšuje spotřebu paliva a jízdní vlastnosti. Řízení podvozku zahrnuje řízení procesů pohybu, změn trajektorie a brzdění vozu. Ovlivňují odpružení, řízení a brzdový systém, zajišťují udržení nastavené rychlosti. Správa vnitřní výbavy je navržena tak, aby zvyšovala komfort a spotřebitelskou hodnotu vozu. K tomuto účelu slouží klimatizace, elektronická přístrojová deska, multifunkční informační systém, kompas, světlomety, přerušovaný stěrač, kontrolka spálené žárovky, zařízení pro detekci překážek při couvání, zařízení proti krádeži, komunikační zařízení, centrální zamykání zámků dveří, elektricky ovládaných oken, sklápěcích sedadel, bezpečnostního režimu atd.
1. Stanovení účelu a problému
Rozhodující význam, který elektronickému systému ve voze náleží, nás nutí věnovat zvýšenou pozornost problémům spojeným s jejich údržbou. Řešením těchto problémů je zahrnutí autodiagnostických funkcí do elektronického systému. Implementace těchto funkcí je založena na schopnostech již používaných elektronických systémů ve vozidle pro nepřetržité monitorování a detekci poruch pro ukládání těchto informací a diagnostiky. Autodiagnostika mechatronických systémů automobilů. Vývoj elektronických řídicích systémů motoru a převodovky vedl ke zlepšení výkonu vozu.
Na základě signálů ze snímačů generuje ECU příkazy k sepnutí a vypnutí spojky. Tyto příkazy jsou předávány elektromagnetickému ventilu, který zapíná a vypíná akční člen spojky. K řazení se používají dva solenoidové ventily. Kombinací stavů otevřeno-zavřeno těchto dvou ventilů nastavuje hydraulický systém čtyři převodové polohy (1, 2, 3 a rychloběh). Při řazení rychlostních stupňů se spojka rozpojí, čímž se eliminují účinky změny točivého momentu spojené s řazením.
2.
Řídicí zákony (programy) řazení v automatické převodovce poskytují optimální přenos energie motoru na kola vozu s ohledem na požadované trakční a rychlostní vlastnosti a spotřebu paliva. Zároveň se programy pro dosažení optimálních trakčních-rychlostních vlastností a minimální spotřeby paliva navzájem liší, protože současné dosažení těchto cílů není vždy možné. Proto v závislosti na jízdních podmínkách a přání řidiče můžete zvolit program „ekonomický“ pro snížení spotřeby paliva, program „výkon“ pomocí speciálního spínače. Jaké parametry měl váš stolní počítač před pěti sedmi lety? Dnes se systémové bloky z konce 20. století zdají být atavismem a pouze předstírají, že jsou psacím strojem. Podobná situace s automobilovou elektronikou.
3. moderní auto
Dnes si již nelze představit moderní automobil bez kompaktních řídicích jednotek a akčních členů - aktuátorů. Přes jistou skepsi jejich implementace postupuje mílovými kroky: elektronickým vstřikováním paliva, servo zrcátky, střešním oknem a okny, elektrickým posilovačem řízení a multimediálními zábavními systémy nás již nepřekvapíte. A jak si nevzpomenout, že zavádění elektroniky do auta bylo v podstatě zahájeno od nejzodpovědnějšího orgánu - brzd. Nyní, v roce 1970, společný vývoj Bosch a Mercedes-Benz pod skromnou zkratkou ABS znamenal revoluci v aktivní bezpečnosti. Protiblokovací systém nejen zajistil ovladatelnost vozu s pedálem sešlápnutým „k podlaze“, ale také podnítil vytvoření několika souvisejících zařízení - například systému kontroly trakce (TCS). Tato myšlenka byla poprvé realizována již v roce 1987 jedním z předních vývojářů palubní elektroniky - společností Bosch. Kontrola trakce je v podstatě opakem ABS: druhé zabraňuje prokluzování kol při brzdění a TCS při akceleraci. Elektronická jednotka monitoruje trakci na kolech prostřednictvím několika snímačů rychlosti. Pokud by řidič „šlapal“ na plynový pedál silněji než obvykle, čímž by hrozilo prokluzování kol, zařízení jednoduše „uškrtí“ motor. Designový „apetit“ rok od roku rostl. Jen o pár let později byl vytvořen ESP, elektronický stabilizační program. Poté, co byl vůz vybaven snímači úhlu natočení, rychlosti kol a bočního zrychlení, začaly brzdy pomáhat řidiči v nejobtížnějších situacích, které nastanou. Zpomalením jednoho nebo druhého kola elektronika minimalizuje riziko driftu vozu při rychlém průjezdu obtížnými zatáčkami. Další fáze: palubní počítač se naučil zpomalovat ... současně 3 kola. Za určitých okolností na silnici je to jediný způsob, jak stabilizovat vůz, který se odstředivé síly pohybu budou snažit vychýlit z bezpečné trajektorie. Elektronice se ale dosud svěřila pouze s funkcí „dohledu“. Řidič ještě pedálem vytvářel tlak v hydraulickém pohonu. Tradici narušila elektrohydraulická SBC (Sensotronic Brake Control), která je od roku 2006 součástí standardní výbavy některých modelů Mercedes-Benz. Hydraulickou část systému představuje tlakový zásobník, hlavní brzdový válec a potrubí. Elektrické - čerpadlo čerpadlo, vytvářející tlak 140-160 atm. , tlakové senzory, otáčky kol a zdvih brzdového pedálu. Stisknutím posledně jmenovaného řidič nepohybuje obvyklou tyčí podtlakového posilovače, ale stiskne „tlačítko“ nohou a dává signál do počítače, jako by ovládal nějaký domácí spotřebič. Stejný počítač vypočítá optimální tlak pro každý okruh a čerpadlo přes regulační ventily dodává kapalinu do pracovních válců.
4. Výhody novinky
Výhody novinky- rychlost, kombinace funkcí ABS a stabilizačního systému v jednom zařízení. Existují i další výhody. Pokud například náhle sundáte nohu z plynového pedálu, brzdové válce přinesou destičky ke kotouči a připraví se na nouzové brzdění. Systém je dokonce propojen s... stěrači čelního skla. Podle intenzity práce „stěračů“ vyvodí počítač závěr o pohybu v dešti. Reakce je krátká a pro řidiče nepostřehnutelná, když se dotkne destiček na kotoučích pro vysušení. Pokud máte „štěstí“, že se dostanete do dopravní zácpy na vzestupu, nebojte se: auto se nevrátí, dokud řidič nepřesune nohu z brzdy na plyn. Konečně lze při rychlostech pod 15 km/h aktivovat tzv. funkci měkkého zpomalení: po uvolnění plynu se vůz zastaví tak jemně, že řidič ani necítí závěrečný „ponor“. mechatronika mikroelektronická převodovka motoru
Co když selže elektronika? Je to v pořádku: speciální ventily se zcela otevřou a systém bude fungovat jako tradiční, avšak bez podtlakového posilovače. Konstruktéři se zatím neodvažují zcela opustit hydraulická brzdová zařízení, i když významné společnosti již vyvíjejí „bezkapalinové“ systémy s mocí a hlavní. Například společnost Delphi oznámila řešení většiny technických problémů, které se donedávna zdály slepými uličkami: byly vyvinuty výkonné elektromotory – náhrady brzdových válců a elektrické pohony byly vyrobeny ještě kompaktnější než hydraulické.
Seznam l iterací
1. Butylin V.G., Ivanov V.G., Lepeshko I.I. et al. Analýza a perspektivy vývoje mechatronických řídicích systémů pro brzdění kol // Mechatronika. Mechanika. Automatizace. Elektronika. Počítačová věda. - 2000. - Č. 2. - S. 33 - 38.
2. Danov B.A., Titov E.I. Elektronické vybavení zahraničních automobilů: Převodové, odpružené a brzdové řídicí systémy. - M.: Doprava, 1998. - 78 s.
3. Danov B. A. Elektronické řídicí systémy pro zahraniční automobily. - M.: Horká linka - Telecom, 2002. - 224 s.
4. Shiga H., Mizutani S. Úvod do automobilové elektroniky: TRANS. z japonštiny - M.: Mir, 1989. - 232 s.
Hostováno na Allbest.ru
Podobné dokumenty
Seznámení s vlastnostmi diagnostiky a servisu moderních elektronických a mikroprocesorových systémů automobilu. Analýza hlavních kritérií pro klasifikaci elektronických součástek automobilu. Obecná charakteristika řídicích systémů motoru.
abstrakt, přidáno 09.10.2014
Koncepce senzoru a senzorového zařízení. Diagnostika elektronického systému řízení motoru. Popis principu činnosti snímače škrticí klapky spalovacího motoru. Výběr a zdůvodnění typu zařízení, práce na patentové rešerši.
semestrální práce, přidáno 13.10.2014
Architektura mikroprocesorů a mikrokontrolérů automobilu. Převodníky analogových a diskrétních zařízení. Elektronický systém vstřikování a zapalování. Elektronický systém přívodu paliva. Informační podpora systémů řízení motoru.
test, přidáno 17.04.2016
Studium zařízení kvadrokoptéry. Přehled střídavých motorů a principů činnosti elektronických regulátorů zdvihu. Popis základů řízení motoru. Výpočet všech sil a momentů působících na kvadrokoptéru. Vytvoření řídicí a stabilizační smyčky.
semestrální práce, přidáno 19.12.2015
Obecné uspořádání vozu a účel jeho hlavních částí. Pracovní cyklus motoru, parametry jeho činnosti a uspořádání mechanismů a systémů. Jednotky pro přenos síly, podvozek a odpružení, elektrická výzbroj, řízení, brzdový systém.
abstrakt, přidáno 17.11.2009
Vznik nových druhů dopravy. Pozice v dopravním systému světa a Ruska. Technologie, logistika, koordinace v činnostech silniční dopravy. Inovační strategie USA a Ruska. Investiční atraktivita silniční dopravy.
abstrakt, přidáno 26.04.2009
Analýza vývoje silniční dopravy jako prvku dopravního systému, její místo a role v moderní ekonomice Ruska. Technické a ekonomické vlastnosti motorové dopravy, charakteristika hlavních faktorů, které určují cestu jejího rozvoje a nasazení.
kontrolní práce, přidáno 15.11.2010
Blok motoru a klikový mechanismus vozu NISSAN. Mechanismus rozvodu plynu, mazací, chladicí a napájecí systémy. Integrovaný systém řízení motoru. Subsystémy vstřikování paliva a časování zapalování.
test, přidáno 06.08.2009
Doprava a její role v socioekonomickém rozvoji Ruské federace. Charakteristika dopravního systému regionu. Vypracování programů a opatření pro její regulaci. Zásady a směry strategického rozvoje silniční dopravy.
práce, přidáno 03.08.2014
Federální zákon „O silniční dopravě v Ruské federaci“. Federální zákon "Charta motorové dopravy Ruské federace". Právní, organizační a ekonomické podmínky pro fungování motorové dopravy v Ruské federaci.
