T erminas" mechatronika„Pristatė Tetsuro Moria (Tetsuro Mori) Japonijos įmonės Yaskawa Electric (Yaskawa elektrikas) inžinierius 1969 m. Terminas susideda iš dviejų dalių – „kailis“, nuo žodžio mechanika, ir „tronika“, iš žodžio elektronika. Rusijoje, prieš atsirandant terminui „mechatronika“, buvo naudojami prietaisai pavadinimu „mechanotronai“.
Mechatronika – pažangi mokslo ir technikos raidos kryptis, orientuota į automatinių ir automatizuotų mašinų bei sistemų su kompiuteriniu (mikroprocesoriniu) jų judėjimo valdymu, kūrimą ir veikimą. Pagrindinis mechatronikos uždavinys yra didelio tikslumo, labai patikimų ir daugiafunkcinių sudėtingų dinaminių objektų valdymo sistemų kūrimas ir kūrimas. Paprasčiausi mechatronikos pavyzdžiai – automobilio stabdžių sistema su ABS (stabdžių antiblokavimo sistema) ir pramoninėmis CNC staklėmis.
Didžiausia mechatroninių prietaisų kūrėja ir gamintoja pasaulyje guolių pramonėje yra įmonėSNR. Įmonė žinoma kaip „sensorinių“ guolių srities pradininkė, c kurie sukūrė „know-how“ technologiją c naudojant kelių polių magnetinius žiedus ir į mechanines dalis integruotus matavimo komponentus. BūtentSNRpradėjo naudoti ratų guolius su integruotu sukimosi greičio jutikliu, pagrįstu unikalia magnetine technologija.ASB® (Aktyvus jutiklio guolis), kurį dabar pripažįsta ir naudoja beveik visi pagrindiniai automobilių gamintojai Europoje ir Japonijoje. Tokių įrenginių jau pagaminta daugiau nei 82 milijonai, o iki 2010 metų beveik 50% visų pasaulyje įvairių gamintojų gaminamų ratų guolių bus panaudota technologija.ASB®. Toks platus naudojimasASB®dar kartą įrodo šių sprendimų patikimumą, užtikrinantį aukštą matavimo ir skaitmeninės informacijos perdavimo tikslumą agresyviausioje aplinkoje (vibracijos, purvas, dideli temperatūrų skirtumai ir kt.).
Iliustracija : SNR
Guolių konstrukcija ASB®
Pagrindiniai technologijos pranašumaiASB®Automobilių pramonėje naudojami:
Tai kompaktiškas ir ekonomiškas sprendimas, kuris gali būti naudojamas ne tik brangiuose automobiliuose, bet ir žemesnės kainos kategorijos automobiliuose, skirtingai nuo daugelio kitų konkurencingų technologijų.
tai pažangi technologija, tirianti automobilių komfortą ir saugumą,
tai yra pagrindinis „visiško važiuoklės valdymo“ sąvokos elementas,
tai atviras standartas, užtikrinantis mažiausias licencijavimo išlaidas guolių ir elektroninių komponentų gamintojams.
Technologijos ASB®1997 metais parodoje„EquipAuto“ Paryžiuje gavo pirmąjį Grand Prix nominacijoje „Naujos technologijos originaliai (konvejerio) gamybai“.
2005 m. „EquipAuto“. SNRpasiūlė tolesnę plėtrąASB®– speciali sistema su sukimosi kampo jutikliuASB® vairo sistema, skirtas matuoti vairo sukimosi kampą, kuris optimizuos automobilio elektroninių sistemų darbą ir padidins saugumo bei komforto lygį. Šios sistemos kūrimas pradėtas 2003 m., pastangomisCONTINENTAL TEVES Ir SNR rutina. 2004 m. buvo paruošti pirmieji prototipai. Lauko bandymasASB® vairo sistema2005 m. kovo mėnesį Švedijoje buvo surengtos automobiliuose Mercedes C -klasę ir parodė puikius rezultatus. Serijinėje gamybojeASB® vairo sistematurėtų patekti į 2008 m.
Iliustracija : SNR
ASB® vairo sistema
Pagrindiniai privalumaiASB® vairo sistema taps:
paprastesnis dizainas,
užtikrinti žemą triukšmo lygį,
žemesnė kaina,
dydžio optimizavimas…
Turėdama daugiau nei 15 metų patirtį kuriant ir gaminant mechatroninius įrenginius, įmonė siūlo klientams ne tik iš automobilių pramonės, bet ir iš pramonės bei kosmoso. - "mechatroniniai" guoliaiJutiklio linija. Šie guoliai paveldėjo neprilygstamą patikimumąASB®, visiška integracija ir atitikimas tarptautiniams standartams ISO.
Įsikūręs pačiame judėjimo centre, jutiklisJutiklio linijaperduoda informaciją apie kampinį poslinkį ir sukimosi greitį daugiau nei 32 periodus per apsisukimą. Taigi, guolio ir matavimo prietaiso funkcijos yra sujungtos, o tai teigiamai veikia guolio ir visos įrangos kompaktiškumą, tuo pačiu užtikrinant konkurencingą kainą, palyginti su standartiniais sprendimais (remiantis optiniais jutikliais).
Nuotrauka : SNR
apima:
Patentuotas kelių takelių ir kelių polių magnetinis žiedas, generuojantis tam tikros formos magnetinį lauką;
Specialus elektroninis komponentas MPS 32 XF paverčia informaciją apie magnetinio lauko pasikeitimą į skaitmeninį signalą.
Nuotrauka : Toringtonas
MPS 32 XF komponentas
Jutiklio linijos kodavimo įrenginysgali pasiekti 4096 impulsų per apsisukimą skiriamąją gebą, kai skaitymo spindulys yra tik 15 mm, todėl padėties nustatymo tikslumas yra didesnis nei 0,1°! Taigi,Jutiklio linijos kodavimo įrenginysdaugeliu atvejų gali pakeisti standartinį optinį kodavimo įrenginį, tuo pačiu suteikiantpapildomos funkcijos.
Įrenginys Jutiklio linijos kodavimo įrenginysgali labai tiksliai ir patikimai pateikti šiuos duomenis:
kampinė padėtis,
greitis,
sukimosi kryptis
Posūkių skaičius
temperatūros.
Unikalios naujojo įrenginio savybėsSNRbuvo pripažinti elektronikos pasaulyje prototipų stadijoje. Specialus jutiklis MPS 32 XF laimėjo didįjį prizą Auksinis apdovanojimas Sensor Expo 2001 metais Čikagoje (JAV).
Šiuo metuJutiklio linijos kodavimo įrenginysranda savo pritaikymą:
mechaninėse transmisijose;
konvejeriuose;
robotikoje;
transporto priemonėse;
šakiniuose krautuvuose;
valdymo, matavimo ir padėties nustatymo sistemose.
Nuotrauka : SNR
Vienas iš tolesnių projektų, kuris turėtų būti baigtas 2010–2011 m., yraASB®3– guolis su integruotu sukimo momento jutikliu, paremtu tunelio magnetovarža. Tunelio magnetinės varžos technologijos naudojimas leidžia užtikrinti:
didelis jutiklio jautrumas,
mažas energijos suvartojimas,
geriausias signalas, palyginti su triukšmo lygiu,
platesnis temperatūros diapazonas.
ASB®4, kurį planuojama išleisti 2012–2015 m., užbaigs guolių pramonės informacinių technologijų eros atidarymą. Pirmą kartą bus integruota savidiagnostikos sistema, kuri leis, pavyzdžiui, pagal guolio tepimo temperatūrą ar jo vibraciją sužinoti guolio būklę.
Mechatroniniai moduliai vis dažniau naudojami įvairiose transporto sistemose.
Šiuolaikinis automobilis kaip visuma – tai mechatroninė sistema, apimanti mechaniką, elektroniką, įvairius jutiklius, borto kompiuterį, kuris stebi ir reguliuoja visų automobilio sistemų veiklą, informuoja vartotoją ir perkelia valdymą nuo vartotojo į visas sistemas. Automobilių pramonė dabartiniame vystymosi etape yra viena iš perspektyviausių mechatroninių sistemų diegimo sričių dėl padidėjusios paklausos ir didėjančios gyventojų motorizacijos, taip pat dėl konkurencijos tarp atskirų gamintojų.
Jeigu šiuolaikinį automobilį klasifikuotume pagal valdymo principą, jis priklauso antropomorfiniams prietaisams, nes. jo judėjimą valdo žmogus. Jau dabar galime teigti, kad artimiausioje automobilių pramonės ateityje turėtume tikėtis automobilių su autonominio valdymo galimybe atsiradimo, t.y. su išmaniąja eismo valdymo sistema.
Arši konkurencija automobilių rinkoje verčia šios srities specialistus ieškoti naujų pažangių technologijų. Šiandien viena pagrindinių kūrėjų problemų – sukurti „išmaniuosius“ elektroninius įrenginius, galinčius sumažinti kelių eismo įvykių (KET) skaičių. Darbo šioje srityje rezultatas – sukurta integruota transporto priemonių apsaugos sistema (SCBA), galinti automatiškai išlaikyti nurodytą atstumą, sustabdyti automobilį degant raudonam šviesoforo signalui ir įspėti vairuotoją, kad įveikia posūkį. greitis didesnis, nei leidžia fizikos dėsniai. Sukurti net smūgio davikliai su radijo signalizacijos įrenginiu, kuris automobiliui atsitrenkus į kliūtį ar susidūrus iškviečia greitąją pagalbą.
Visi šie elektroniniai nelaimingų atsitikimų prevencijos įrenginiai skirstomi į dvi kategorijas. Pirmoji apima automobilyje esančius įrenginius, kurie veikia nepriklausomai nuo jokių išorinių informacijos šaltinių (kitų automobilių, infrastruktūros) signalų. Jie apdoroja informaciją, gaunamą iš oro radaro (radaro). Antroji kategorija – sistemos, pagrįstos duomenimis, gautais iš šalia kelio esančių informacijos šaltinių, ypač iš švyturių, kurie renka eismo informaciją ir perduoda ją infraraudonaisiais spinduliais pravažiuojantiems automobiliams.
SKBA subūrė naujos kartos aukščiau išvardintus įrenginius. Jis priima ir radaro signalus, ir „mąstančių“ švyturių infraraudonuosius spindulius, o be pagrindinių funkcijų užtikrina nenutrūkstamą ir ramų eismą vairuotojui nereguliuojamose kelių ir gatvių sankryžose, riboja judėjimo greitį posūkiuose bei gyvenamosiose vietose neviršijant nustatytų greičio apribojimų. Kaip ir visos autonominės sistemos, SCBA reikalauja, kad transporto priemonėje būtų stabdžių antiblokavimo sistema (ABS) ir automatinė pavarų dėžė.
SKBA yra lazerinis tolimatis, kuris nuolat matuoja atstumą tarp automobilio ir bet kokios pakeliui kliūties – judančios ar stovinčios. Jei tikėtinas susidūrimas, o vairuotojas nesumažina greičio, mikroprocesorius nurodo sumažinti akceleratoriaus pedalo spaudimą, nuspausti stabdžius. Mažas ekranas prietaisų skydelyje mirksi įspėjimu apie pavojų. Vairuotojo pageidavimu borto kompiuteris gali nustatyti saugų atstumą priklausomai nuo kelio dangos – šlapios ar sausos.
SCBA (5.22 pav.) geba vairuoti automobilį, sutelkiant dėmesį į baltas kelio dangos ženklinimo linijas. Tačiau tam būtina, kad jie būtų aiškūs, nes juos nuolat „skaito“ laive esanti vaizdo kamera. Tada vaizdo apdorojimas nustato mašinos padėtį linijų atžvilgiu, o elektroninė sistema atitinkamai veikia vairavimą.
Borto SCBA infraraudonųjų spindulių imtuvai veikia esant siųstuvams, išdėstytiems tam tikrais intervalais palei važiuojamąją dalį. Spinduliai sklinda tiesia linija ir nedideliu atstumu (iki maždaug 120 m), o koduotais signalais perduodami duomenys negali nei užstrigti, nei iškraipyti.
Ryžiai. 5.22. Integruota transporto priemonės apsaugos sistema: 1 - infraraudonųjų spindulių imtuvas; 2 - oro jutiklis (lietaus, drėgmės); 3 - maitinimo sistemos droselio pavara; 4 - kompiuteris; 5 - pagalbinis solenoidinis vožtuvas stabdžių pavaroje; 6 - ABS; 7 - nuotolio ieškiklis; 8 - automatinė transmisija; 9 - transporto priemonės greičio jutiklis; 10 - pagalbinis vairo solenoidinis vožtuvas; 11 - akceleratoriaus jutiklis; 12 - vairo jutiklis; 13 - signalų lentelė; 14 - elektroninio matymo kompiuteris; 15 - televizijos kamera; 16 - ekranas.
Ant pav. 5.23 rodomas Boch oro jutiklis. Priklausomai nuo modelio, viduje yra infraraudonųjų spindulių šviesos diodas ir vienas arba trys fotodetektoriai. Šviesos diodas skleidžia nematomą spindulį ūmiu kampu į priekinio stiklo paviršių. Jei lauke sausa, visa šviesa atsispindi atgal ir patenka į fotodetektorių (taip sukurta optinė sistema). Kadangi spindulys moduliuojamas impulsais, jutiklis nereaguos į pašalinę šviesą. Bet jei ant stiklo yra lašai ar vandens sluoksnis, pasikeičia lūžio sąlygos, dalis šviesos išeina į erdvę. Tai nustato jutiklis ir valdiklis apskaičiuoja atitinkamą valytuvo veikimą. Pakeliui šiuo įrenginiu galima uždaryti elektrinį stoglangį, pakelti langus. Jutiklis turi dar 2 fotodetektorius, kurie integruoti į bendrą korpusą su oro jutikliu. Pirmasis skirtas automatiškai įjungti priekinius žibintus, kai sutemsta arba automobilis įvažiuoja į tunelį. Antrasis, perjungia "tolimą" ir "artimąją" šviesą. Ar šios funkcijos įjungtos, priklauso nuo konkretaus transporto priemonės modelio.
5.23 pav. Oro jutiklio veikimo principas
Stabdžių antiblokavimo sistema (ABS), jos būtini komponentai yra ratų greičio davikliai, elektroninis procesorius (valdymo blokas), servo vožtuvai, elektra varomas hidraulinis siurblys ir slėgio akumuliatorius. Kai kurie ankstyvieji ABS buvo „tri kanalai“, ty. priekinius stabdžių mechanizmus valdė individualiai, tačiau bet kurio galinio rato blokavimo pradžioje visiškai atleido visus galinius stabdžių mechanizmus. Tai sutaupė šiek tiek išlaidų ir sudėtingumo, tačiau sumažino efektyvumą, palyginti su keturių kanalų sistema, kurioje kiekvienas stabdžių mechanizmas valdomas atskirai.
ABS turi daug bendro su traukos kontrolės sistema (SBS), kurios veikimas gali būti laikomas "ABS važiuojant atbuline eiga", nes SBS veikia pagal principą – nustato momentą, kai vienas iš ratų pradeda greitai suktis, palyginti su kitu. (akimirka, kai prasideda slydimas) ir duodamas signalą stabdyti šį ratą. Ratų greičio davikliai gali būti bendrinami, todėl efektyviausias būdas apsisaugoti nuo varančiojo rato sukimosi sumažinant jo greitį yra momentinis (o prireikus ir pakartotinis) stabdymo veiksmas, stabdymo impulsus galima gauti iš ABS vožtuvo bloko. Tiesą sakant, jei yra ABS, tai yra viskas, ko reikia norint užtikrinti ir EBS – plius papildoma programinė įranga ir papildomas valdymo blokas, skirtas sumažinti variklio sukimo momentą arba, jei reikia, tiekiamų degalų kiekį, arba tiesiogiai įsikišti į akceleratoriaus pedalo valdymo sistema..
Ant pav. 5.24 parodyta automobilio elektroninės maitinimo sistemos schema: 1 - uždegimo relė; 2 - centrinis jungiklis; 3 - baterija; 4 - išmetamųjų dujų keitiklis; 5 - deguonies jutiklis; 6 - oro filtras; 7 - masės oro srauto jutiklis; 8 - diagnostinis blokas; 9 - tuščiosios eigos greičio reguliatorius; 10 - droselio padėties jutiklis; 11 - droselio vamzdis; 12 - uždegimo modulis; 13 - fazių jutiklis; 14 - antgalis; 15 - kuro slėgio reguliatorius; 16 - aušinimo skysčio temperatūros jutiklis; 17 - žvakė; 18 - alkūninio veleno padėties jutiklis; 19 - smūgio jutiklis; 20 - kuro filtras; 21 - valdiklis; 22 - greičio jutiklis; 23 - kuro siurblys; 24 - degalų siurblio įjungimo relė; 25 - dujų bakas.
Ryžiai. 5.24. Supaprastinta įpurškimo sistemos schema
Vienas iš SCBA komponentų yra oro pagalvė (žr. 5.25 pav.), kurios elementai yra skirtingose automobilio dalyse. Inerciniai jutikliai, esantys buferyje, prie variklio skydo, stelažuose arba porankių srityje (priklausomai nuo automobilio modelio), įvykus avarijai siunčia signalą į elektroninį valdymo bloką. Daugumoje šiuolaikinių SCBA priekiniai jutikliai yra skirti smūgio jėgai važiuojant 50 km/h ar didesniu greičiu. Šoniniai veikia su silpnesniais smūgiais. Iš elektroninio valdymo bloko signalas siunčiamas į pagrindinį modulį, kurį sudaro kompaktiškai paklota pagalvė, prijungta prie dujų generatoriaus. Pastaroji yra apie 10 cm skersmens ir apie 1 cm storio tabletė su kristalinę azotą generuojančia medžiaga. Elektrinis impulsas uždega „tabletėje“ esantį skvarbą arba ištirpdo laidą, o kristalai sprogimo greičiu virsta dujomis. Visas aprašytas procesas yra labai greitas. „Vidutinė“ pagalvė prisipučia per 25 ms. Europietiško standarto pagalvės paviršius link krūtinės ir veido veržiasi maždaug 200 km/h greičiu, o amerikietiškos – apie 300. Todėl automobiliuose su oro pagalve gamintojai primygtinai rekomenduoja prisisegti ir nesėdėti. arti vairo arba prietaisų skydelio. „Pažangiausiose“ sistemose yra įtaisų, kurie nustato keleivio ar vaikiškos kėdutės buvimą ir atitinkamai išjungia arba koreguoja pripūtimo laipsnį.
5.25 pav. Automobilio oro pagalvė:
1 - saugos diržų įtempiklis; 2 - oro pagalvė; 3 - oro pagalvė; vairuotojui; 4 - valdymo blokas ir centrinis jutiklis; 5 – vykdomasis modulis; 6 - inerciniai jutikliai
Daugiau informacijos apie šiuolaikinius automobilių MS rasite vadove.
Be įprastų automobilių, daug dėmesio skiriama lengvųjų transporto priemonių (LTV) su elektrine pavara kūrimui (kartais jos vadinamos netradicinėmis). Šiai transporto priemonių grupei priklauso elektriniai dviračiai, paspirtukai, vežimėliai, elektrinės transporto priemonės su autonominiais energijos šaltiniais. Tokių mechatroninių sistemų kūrimą vykdo Mokslo ir inžinerijos centras „Mechatronika“, bendradarbiaudamas su daugybe organizacijų. LTS yra alternatyva transporto priemonėms su vidaus degimo varikliais ir šiuo metu naudojamos aplinką tausojančiose srityse (sveikatos, turizmo, parodų, parkų kompleksuose), taip pat mažmeninės prekybos ir sandėliavimo patalpose. Elektrinio dviračio prototipo techninės charakteristikos:
Maksimalus greitis 20 km/h,
Nominali pavaros galia 160 W,
Vardinis greitis 160 aps./min.
Maksimalus sukimo momentas 18 Nm,
Variklio svoris 4,7 kg,
Įkraunama baterija 36V, 6 Ah,
Važiuojant neprisijungus 20 km.
LTS kūrimo pagrindas yra „variklio-rato“ tipo mechatroniniai moduliai, paprastai pagrįsti didelio sukimo momento elektros varikliais.
Jūrų transportas. MS vis dažniau naudojami siekiant suaktyvinti jūrų ir upių laivų įgulų darbą, susijusį su pagrindinių techninių priemonių automatizavimu ir mechanizavimu, įskaitant pagrindinę elektrinę su aptarnavimo sistemomis ir pagalbiniais mechanizmais, elektros energijos sistemą, bendrąsias laivų sistemas, vairavimą. pavara ir varikliai.
Integruotos automatinės sistemos, skirtos išlaikyti laivą tam tikra trajektorija (SUZT) arba laivą, skirtą Pasaulio vandenyno tyrinėjimui tam tikroje profilio linijoje (SUZP), yra sistemos, užtikrinančios trečiąjį valdymo automatizavimo lygį. Tokių sistemų naudojimas leidžia:
Didinti jūrų transporto ekonominį efektyvumą, įgyvendinant geriausią trajektoriją, laivų judėjimą, atsižvelgiant į navigacines ir hidrometeorologines laivybos sąlygas;
Padidinti okeanografinių, hidrografinių ir jūrų geologinių tyrinėjimų ekonominį efektyvumą, didinant laivo laikymo tam tikroje profilio linijoje tikslumą, plečiant vėjo bangų trikdžių diapazoną, užtikrinantį reikiamą valdymo kokybę, didinant laivo veikimo greitį. laivas;
Spręsti optimalios laivo trajektorijos realizavimo uždavinius, kai jis nukrypsta nuo pavojingų objektų; pagerinti laivybos saugumą šalia laivybos pavojų, tiksliau valdant laivo judėjimą.
Integruotos automatinės judesio valdymo sistemos pagal nurodytą geofizinių tyrimų programą (ASUD) yra sukurtos taip, kad laivas būtų automatiškai nukreiptas į tam tikrą profilio liniją, automatiškai išlaikytų geologinį ir geofizinį laivą tiriamoje profilio linijoje ir manevruotų keičiant iš vienos profilio linijos. kitam. Nagrinėjama sistema leidžia padidinti jūrų geofizinių tyrimų efektyvumą ir kokybę.
Jūrinėmis sąlygomis neįmanoma naudoti įprastinių preliminaraus žvalgymo metodų (paieškų vakarėlis ar detalioji aerofotografija), todėl plačiausiai naudojamas seisminis geofizinių tyrimų metodas (5.26 pav.). Geofizinis laivas 1 tempia pneumatinį pistoletą 3, kuris yra seisminių virpesių šaltinis, seismografinę neriją 4, ant kurios yra atsispindėjusių seisminių virpesių imtuvai, ir galinį plūdurą 5 ant troso-kabelio 2. Dugno profiliai yra nustatytas fiksuojant seisminių virpesių, atsispindėjusių nuo 6 skirtingų veislių ribinių sluoksnių, intensyvumą.
5.26 pav. Geofizinių tyrimų schema.
Norint gauti patikimą geofizinę informaciją, laivas turi būti laikomas tam tikroje padėtyje dugno atžvilgiu (profilio linija) ir labai tiksliai, nepaisant mažo greičio (3–5 mazgai) ir didelio ilgio velkamųjų įtaisų (iki 3). km) su ribotu mechaniniu stiprumu.
Firma "Anjutz" sukūrė integruotą MS, kuri užtikrina, kad laivas būtų laikomas tam tikra trajektorija. Ant pav. 5.27 parodyta šios sistemos blokinė schema, kurioje yra: girokompasas 1; atsilikimas 2; navigacijos sistemų prietaisai, nustatantys laivo padėtį (du ar daugiau) 3; autopilotas 4; mini kompiuteris 5 (5a - sąsaja, 5b - centrinis saugojimo įrenginys, 5c - centrinis procesorius); perforuotos juostos skaitytuvas 6; braižytuvas 7; ekranas 8; klaviatūra 9; vairo mechanizmas 10.
Nagrinėjamos sistemos pagalba galima automatiškai atvesti laivą į užprogramuotą trajektoriją, kurią operatorius nustato naudodamas klaviatūrą, kuri nustato posūkio taškų geografines koordinates. Šioje sistemoje, neatsižvelgiant į informaciją, gaunamą iš kurios nors vienos tradicinio radijo navigacijos komplekso prietaisų grupės ar palydovinio ryšio prietaisų, nustatančių laivo padėtį, tikėtinos laivo padėties koordinatės apskaičiuojamos iš laivo pateiktų duomenų. girokompasas ir žurnalas.
5.27 pav. Integruotos MS struktūrinė schema, skirta laivui išlaikyti tam tikroje trajektorijoje
Kurso valdymą nagrinėjamos sistemos pagalba atlieka autopilotas, kurio įvestis gauna informaciją apie nurodyto kurso ψ rinkinio reikšmę, suformuotą mini kompiuteriu, atsižvelgiant į paklaidą laivas. Sistema surenkama valdymo pulte. Viršutinėje jo dalyje yra ekranas su valdikliais optimaliam vaizdui nustatyti. Žemiau, pasvirusiame konsolės lauke, yra autopilotas su valdymo rankenomis. Horizontaliame konsolės lauke yra klaviatūra, kurios pagalba į mini kompiuterį įvedamos programos. Taip pat yra jungiklis, kuriuo pasirenkamas valdymo režimas. Bazinėje valdymo pulto dalyje yra mini kompiuteris ir sąsaja. Visa periferinė įranga dedama ant specialių stovų ar kitų konsolių. Nagrinėjama sistema gali veikti trimis režimais: „Kursas“, „Monitorius“ ir „Programa“. Režimu „Kursas“ pagal girokompaso rodmenis išlaikomas duotas kursas autopiloto pagalba. Režimas „Monitorius“ pasirenkamas, kai ruošiamasi perjungti į „Programos“ režimą, kai šis režimas pertraukiamas arba kai perėjimas per šį režimą baigiamas. Režimas „Kursas“ perjungiamas, kai nustatomi mini kompiuterio, maitinimo šaltinių ar radijo navigacijos komplekso gedimai. Šiuo režimu autopilotas veikia nepriklausomai nuo mini kompiuterio. Režimu „Programa“ kursas valdomas pagal radijo navigacijos prietaisų (padėties jutiklių) arba girokompaso duomenis.
Laivo sulaikymo sistemos priežiūrą ST atlieka operatorius iš valdymo pulto. Jutiklių grupę laivo padėčiai nustatyti pasirenka operatorius pagal ekrane pateiktas rekomendacijas. Ekrano apačioje yra visų šiame režime leidžiamų komandų sąrašas, kurias galima įvesti naudojant klaviatūrą. Kompiuteris blokuoja atsitiktinį bet kurio draudžiamo klavišo paspaudimą.
Aviacijos technologija. Aviacijos ir kosmoso technologijų plėtros sėkmė, viena vertus, ir poreikis mažinti tikslinių operacijų išlaidas, kita vertus, paskatino naujo tipo technologijų – nuotoliniu būdu pilotuojamų orlaivių (RPV) – kūrimą.
Ant pav. 5.28 parodyta UAV nuotolinio skrydžio valdymo sistemos – HIMAT – blokinė schema. Pagrindinis HIMAT nuotolinio pilotavimo sistemos komponentas yra antžeminė nuotolinio valdymo stotis. UAV skrydžio parametrus antžeminė stotis priima radijo ryšiu iš orlaivio, juos priima ir iškoduoja telemetrijos apdorojimo stotis ir perduoda į antžeminę kompiuterinės sistemos dalį, taip pat į antžeminio valdymo pulte esančius informacijos rodymo įrenginius. stotis. Be to, iš RPV gaunamas televizijos kameros rodomas išorinio vaizdo vaizdas. Žmogaus operatoriaus antžeminės darbo vietos ekrane rodomas televizijos vaizdas naudojamas orlaiviui valdyti atliekant oro manevrus, artėjant tūpimui ir pačiam tūpimui. Antžeminio nuotolinio valdymo stoties kabinoje (operatoriaus darbo vietoje) įrengti prietaisai, rodantys informaciją apie skrydį ir RPV komplekso įrangos būklę, taip pat orlaivio valdymo priemonės. Visų pirma, operatorius turi rankenas ir pedalas, skirtas valdyti orlaivį riedėjimo ir nuolydžio metu, taip pat variklio valdymo rankena. Sugedus pagrindinei valdymo sistemai, valdymo sistemos komandos perduodamos per specialų nuotolinio valdymo pultą, skirtą atskiroms RPV operatoriaus komandoms.
5.28 pav. HIMAT RPV nuotolinio pilotavimo sistema:
vežėjas B-52; 2 - atsarginė valdymo sistema TF-104G orlaivyje; 3 – telemetrinio ryšio su žeme linija; 4 - RPV HIMAT; 5 - telemetrinio ryšio linijos su RPV; 5 - nuotolinio pilotavimo antžeminė stotis
Kaip autonominė navigacijos sistema, teikianti nelaimių skaičiavimą, naudojami Doplerio greičio ir dreifo kampo matuokliai (DPSS). Tokia navigacinė sistema naudojama kartu su kurso sistema, kuri matuoja kursą vertikaliu jutikliu, generuojančiu posvyrio ir žingsnio signalus, ir borto kompiuteriu, įgyvendinančiu mirusio skaičiavimo algoritmą. Kartu šie įrenginiai sudaro Doplerio navigacijos sistemą (žr. 5.29 pav.). Siekiant pagerinti esamų orlaivio koordinačių matavimo patikimumą ir tikslumą, DISS galima derinti su greičio matuokliais.
5.29 pav. Doplerio navigacijos sistemos schema
Elektroninių elementų miniatiūrizavimas, specialių tipų jutiklių ir indikatorių įtaisų, kurie patikimai veikia sunkiomis sąlygomis, sukūrimas ir serijinė gamyba, taip pat staigus mikroprocesorių (įskaitant specialiai automobiliams skirtų) sąnaudų sumažinimas sukūrė sąlygas posūkiui. transporto priemonių į MS gana aukšto lygio.
Didelis greitis antžeminis transportas ant magnetinės pakabos yra aiškus šiuolaikinės mechatroninės sistemos pavyzdys. Iki šiol vienintelė pasaulyje tokio tipo komercinio transporto sistema Kinijoje buvo pradėta eksploatuoti 2002 m. rugsėjį ir jungia Pudongo tarptautinį oro uostą su Šanchajaus centru. Sistema buvo sukurta, pagaminta ir išbandyta Vokietijoje, po to traukinio vagonai buvo gabenami į Kiniją. Vadovaujantis takelis, esantis ant aukštos estakados, buvo gaminamas vietoje Kinijoje. Traukinys įsibėgėja iki 430 km/h greičio ir 34 km atstumą įveikia per 7 minutes (maksimalus greitis gali siekti 600 km/h). Traukinys svyruoja virš kreipiamojo bėgių kelio, ant bėgių nėra trinties, o oras suteikia pagrindinį pasipriešinimą judėjimui. Todėl traukiniui suteikta aerodinaminė forma, jungtys tarp vagonų uždarytos (5.30 pav.).
Kad avarinio elektros tiekimo nutraukimo atveju traukinys nenukristų ant kreipiamojo kelio, jame sumontuoti galingi akumuliatoriai, kurių energijos pakanka sklandžiai traukiniui sustoti.
Elektromagnetų pagalba atstumas tarp traukinio ir kreipiamojo kelio (15 mm) judant išlaikomas 2 mm tikslumu, kas leidžia visiškai panaikinti vagonų vibraciją net važiuojant maksimaliu greičiu. Atraminių magnetų skaičius ir parametrai yra komercinė paslaptis.
Ryžiai. 5.30. Maglevo traukinys
Maglev transporto sistemą visiškai valdo kompiuteris, nes tokiu dideliu greičiu žmogus neturi laiko reaguoti į susidariusias situacijas. Kompiuteris taip pat valdo traukinio greitėjimą ir lėtėjimą, taip pat atsižvelgdamas į bėgių kelio posūkius, todėl keleiviai nejaučia diskomforto įsibėgėdami.
Aprašyta transporto sistema pasižymi dideliu patikimumu ir precedento neturinčiu tikslumu vykdant eismo tvarkaraštį. Per pirmuosius trejus veiklos metus buvo pervežta daugiau nei 8 mln.
Iki šiol maglev technologijos lyderės (Vakaruose vartojamas žodžių „magnetinė levitacija“ santrumpa) yra Japonija ir Vokietija. Japonijoje maglevas pasiekė pasaulio geležinkelių transporto greičio rekordą – 581 km/val. Tačiau Japonija dar nepasiekė rekordų, traukiniai važiuoja tik eksperimentinėmis linijomis Jamanašio prefektūroje, kurių bendras ilgis yra apie 19 km. Vokietijoje maglev technologiją kuria „Transrapid“. Nors pačioje Vokietijoje komercinė maglevo versija neprigijo, traukinius Emslando bandymų aikštelėje eksploatuoja bendrovė „Transrapid“, kuri pirmą kartą pasaulyje sėkmingai įdiegė komercinę maglevo versiją Kinijoje.
Kaip jau egzistuojančių transporto mechatroninių sistemų (TMS) su autonominiu valdymu pavyzdį galime paminėti VisLab robotinį automobilį ir Parmos universiteto Mašininio matymo ir išmaniųjų sistemų laboratoriją.
Keturi robotai automobiliai nuvažiavo precedento neturintį 13 000 kilometrų nuo Parmos Italijoje iki Šanchajaus dėl autonominių transporto priemonių. Šis eksperimentas turėjo tapti sunkiu TMC išmaniosios autonominio vairavimo sistemos išbandymu. Jos testas vyko miesto eisme, pavyzdžiui, Maskvoje.
Mikroautobusų pagrindu buvo gaminami robotai (5.31 pav.). Nuo įprastų automobilių jie skyrėsi ne tik autonominiu valdymu, bet ir gryna elektrine trauka.
Ryžiai. 5.31. VisLab savaeigis automobilis
Saulės baterijos buvo įrengtos ant TMS stogo, kad aprūpintų svarbią įrangą: robotizuotą sistemą, kuri suka vairą ir spaudžia dujų bei stabdžių pedalus, taip pat mašinos kompiuterio komponentus. Likusią energijos dalį kelionės metu tiekė elektros lizdai.
Kiekviename roboto automobilyje buvo įrengti keturi lazeriniai skaitytuvai priekyje, dvi poros stereo kamerų, žvelgiančių į priekį ir atgal, trys kameros, dengiančios 180 laipsnių matymo lauką priekiniame „pusrutulyje“, ir palydovinė navigacijos sistema, taip pat kompiuterius ir programas, leidžiančias automobiliui priimti sprendimus.tam tikrose situacijose.
Kitas autonomiškai valdomos mechatroninės transporto sistemos pavyzdys – Japonijos kompanijos ZMP robotizuotas elektromobilis RoboCar MEV-C (5.32 pav.).
5.32 pav. Robotas elektromobilis RoboCar MEV-C
Gamintojas šią TMS pozicionuoja kaip mašiną, skirtą tolimesniam tobulėjimui. Autonominį valdymo įrenginį sudaro šie komponentai: stereo kamera, 9 ašių belaidis judesio jutiklis, GPS modulis, temperatūros ir drėgmės jutiklis, lazerinis nuotolio ieškiklis, Bluetooth, Wi-Fi ir 3G lustai, taip pat CAN protokolas. kuri koordinuoja bendrą visų komponentų darbą . RoboCar MEV-C matmenys yra 2,3 x 1,0 x 1,6 m, o svoris - 310 kg.
Šiuolaikinis transporto mechatroninės sistemos atstovas yra paspirtukas, priklausantis lengvųjų transporto priemonių su elektrine pavara klasei.
Paspirtukai – tai naujo tipo transformuojamos daugiafunkcinės antžeminės transporto priemonės, skirtos individualiam naudojimui su elektrine pavara, daugiausia skirtos žmonėms su negalia (5.33 pav.). Pagrindinis paspirtuko išskirtinumas iš kitų antžeminių transporto priemonių yra galimybė kirsti laiptus ir įgyvendinti daugiafunkciškumo principą, taigi ir transformuojamumą plačiame diapazone.
Ryžiai. 5.33. Vieno iš paspirtukų šeimos „Kengūra“ pavyzdžių pasirodymas
Transscooterio variklis pagamintas remiantis „variklio rato“ tipo mechatroniniu moduliu. Kangaroo šeimos paspirtukų teikiamos funkcijos ir atitinkamai konfigūracijos yra tokios (5.34 pav.):
- "Paspirtukas" - judėjimas dideliu greičiu ant ilgo pagrindo;
- "Fotelis" - manevravimas ant trumpo pagrindo;
- "Balansas" - judėjimas stovint giroskopo stabilizavimo režimu ant dviejų ratų;
- "Kompaktiškas-vertikalus" - judėjimas stovint ant trijų ratų giroskopo stabilizavimo režimu;
- „Kraštelis“ – bordiūro įveikimas iš karto stovint arba sėdint (kai kuriuose modeliuose yra papildoma funkcija „Pasviręs bortelis“ – bordiūro įveikimas iki 8 laipsnių kampu);
- „kopėčios aukštyn“ – lipimas laiptų laipteliais priekyje, sėdimas ar stovėjimas;
- „Laipomis žemyn“ – nusileidimas laiptais priekyje, sėdint;
- "Prie stalo" - žemas nusileidimas, kojos ant grindų.
Ryžiai. 5.34. Pagrindinės paspirtuko konfigūracijos vieno iš jo variantų pavyzdyje
Paspirtukas turi vidutiniškai 10 kompaktiškų didelio sukimo momento elektrinių pavarų su mikroprocesoriniu valdymu. Visos pavaros yra to paties tipo – nuolatinės srovės bešepetiniai varikliai, valdomi Halo jutiklių signalais.
Tokiems įrenginiams valdyti naudojama daugiafunkcė mikroprocesorinė valdymo sistema (CS) su borto kompiuteriu. Transscooter valdymo sistemos architektūra yra dviejų lygių. Žemesnis lygis – tai pačios pavaros priežiūra, viršutinis – koordinuotas pavarų veikimas pagal duotą programą (algoritmą), sistemos ir jutiklių veikimo testavimas ir stebėjimas; išorinė sąsaja – nuotolinė prieiga. Aukščiausio lygio valdiklis (borto kompiuteris) yra Advantech PCM-3350 PC/104 formatu. Kaip žemesnio lygio valdiklis, specializuotas mikrovaldiklis TMS320F2406 iš Texas Instruments skirtas valdyti elektros variklius. Bendras žemo lygio valdiklių, atsakingų už atskirų blokų veikimą, skaičius yra 13: dešimt pavaros valdymo valdiklių; vairo galvutės valdiklis, kuris taip pat yra atsakingas už ekrane rodomos informacijos atvaizdavimą; valdiklis akumuliatoriaus likutinei talpai nustatyti; akumuliatoriaus įkrovimo ir iškrovimo valdiklis. Duomenų mainai tarp paspirtuko borto kompiuterio ir periferinių valdiklių palaikomi per bendrą magistralę su CAN sąsaja, kuri leidžia sumažinti laidininkų skaičių ir pasiekti realią 1 Mbps duomenų perdavimo spartą.
Borto kompiuterio užduotys: elektrinių pavarų valdymas, aptarnavimo komandos iš vairo galvutės; akumuliatoriaus likutinės įkrovos apskaičiavimas ir rodymas; kilimo laiptais trajektorijos problemos sprendimas; nuotolinės prieigos galimybė. Per borto kompiuterį įgyvendinamos šios atskiros programos:
Motorolerio įsibėgėjimas ir lėtėjimas su kontroliuojamu greitėjimu / lėtėjimu, kuris yra asmeniškai pritaikytas vartotojui;
Programa, įgyvendinanti galinių ratų veikimo posūkiuose algoritmą;
Išilginis ir skersinis giroskopo stabilizavimas;
Bortelio įveikimas aukštyn ir žemyn;
Judėjimas aukštyn ir žemyn laiptais
Prisitaikymas prie laiptelių matmenų;
Laiptų parametrų identifikavimas;
Ratų bazės keitimas (nuo 450 iki 850 mm);
Motorolerio jutiklių, pavaros valdymo blokų, akumuliatoriaus stebėjimas;
Emuliacijos, pagrįstos parkavimo radaro jutiklių rodmenimis;
Nuotolinė prieiga prie valdymo programų, nustatymų keitimas internetu.
Paspirtukas turi 54 jutiklius, kurie leidžia prisitaikyti prie aplinkos. Tarp jų: Holo jutikliai, įmontuoti bešepetiniuose varikliuose; absoliutaus kampo jutikliai, nustatantys paspirtuko komponentų padėtį; varžinis vairo jutiklis; infraraudonųjų spindulių atstumo jutiklis parkavimo radarui; inklinometras, leidžiantis nustatyti paspirtuko nuolydį vairuojant; akselerometras ir kampinio greičio jutiklis, naudojamas giroskopo stabilizavimui valdyti; nuotolinio valdymo radijo dažnio imtuvas; varžinis tiesinio poslinkio jutiklis, nustatantis kėdės padėtį rėmo atžvilgiu; šuntai variklio srovei ir likutinei akumuliatoriaus talpai matuoti; potenciometrinis greičio reguliatorius; deformacijos matuoklio svorio jutiklis, skirtas aparato svorio pasiskirstymui valdyti.
Bendra valdymo sistemos blokinė schema parodyta 5.35 pav.
Ryžiai. 5.35. „Kengaroo“ šeimos paspirtuko valdymo sistemos blokinė schema
Legenda:
RMC - absoliutaus kampo jutikliai, DH - Holo jutikliai; BU - valdymo blokas; LCD - skystųjų kristalų indikatorius; MKL - kairysis variklis; MCP - dešiniojo rato variklis; BMS – galios valdymo sistema; LAN - prievadas išoriniam borto kompiuterio prijungimui programavimui, nustatymui ir pan.; T - elektromagnetinis stabdys.
Pagrindiniai mechatroninių įrenginių pranašumai, palyginti su tradiciniais automatikos įrankiais, yra šie:
Santykinai maža kaina dėl didelio visų elementų ir sąsajų integravimo, unifikavimo ir standartizavimo;
Aukšta sudėtingų ir tikslių judesių atlikimo kokybė dėl išmaniųjų valdymo metodų naudojimo;
Didelis patikimumas, ilgaamžiškumas ir atsparumas triukšmui;
Struktūrinis modulių kompaktiškumas (iki miniatiūrizavimo ir mikromašinų),
Patobulintas mašinų svoris, dydis ir dinaminės charakteristikos dėl kinematinių grandinių supaprastinimo;
Galimybė integruoti funkcinius modulius į sudėtingas mechatronines sistemas ir kompleksus konkrečioms klientų užduotims.
Pasaulinės mechatroninių prietaisų gamybos apimtys kasmet didėja, apimdamos visas naujas sritis. Šiandien mechatroniniai moduliai ir sistemos plačiai naudojami šiose srityse:
Staklių gamyba ir įranga technologiniams procesams automatizuoti;
Robotika (pramoninė ir specialioji);
Aviacijos, kosmoso ir karinė įranga;
Automobiliai (pavyzdžiui, stabdžių antiblokavimo sistemos, transporto priemonės stabilizavimo ir automatinės parkavimo sistemos);
Netradicinės transporto priemonės (elektriniai dviračiai, krovininiai vežimėliai, elektriniai paspirtukai, invalido vežimėliai);
Biuro įranga (pavyzdžiui, kopijavimo ir faksimiliniai aparatai);
Kompiuterinės technikos elementai (pavyzdžiui, spausdintuvai, braižytuvai, diskų įrenginiai);
Medicininė įranga (reabilitacinė, klinikinė, servisas);
Buitinė technika (skalbimo, siuvimo, indaplovės ir kitos mašinos);
Mikromašinos (medicinos, biotechnologijų, ryšių ir telekomunikacijų srityse);
Valdymo ir matavimo prietaisai bei mašinos;
Foto ir vaizdo įranga;
Pilotų ir operatorių mokymo treniruokliai;
Šou pramonė (garso ir apšvietimo sistemos).
Žinoma, šis sąrašas gali būti išplėstas.
Spartų mechatronikos, kaip naujos mokslo ir technikos krypties, vystymąsi 90-aisiais lemia trys pagrindiniai veiksniai:
Naujos pasaulio pramonės plėtros tendencijos;
Pagrindinių mechatronikos principų ir metodikos kūrimas (pagrindinės mokslinės idėjos, iš esmės nauji techniniai ir technologiniai sprendimai);
Mokslinių tyrimų ir švietimo sričių specialistų veikla.
Dabartinis automatizuotos mechanikos inžinerijos vystymosi etapas mūsų šalyje vyksta naujomis ekonominėmis realijomis, kai kyla klausimas dėl technologinio šalies gyvybingumo ir gaminamos produkcijos konkurencingumo.
Galima išskirti tokias pagrindinių pasaulio rinkos reikalavimų kitimo tendencijas nagrinėjamoje srityje:
Įrangos gamybos ir aptarnavimo poreikis pagal standartuose suformuluotą tarptautinę kokybės standartų sistemą ISO serija 9000 ;
Mokslo ir technikos produktų rinkos internacionalizacija ir dėl to poreikis aktyviai taikyti formas ir metodus praktikoje.
tarptautinis inžinerijos ir technologijų perdavimas;
Smulkių ir vidutinių gamybos įmonių vaidmens ekonomikoje didinimas dėl gebėjimo greitai ir lanksčiai reaguoti į kintančius rinkos reikalavimus;
Sparti kompiuterinių sistemų ir technologijų, telekomunikacijų infrastruktūros plėtra (EEB šalyse 2000 m. 60 proc. viso nacionalinio produkto augimo įvyko būtent dėl šių pramonės šakų); tiesioginė šios bendros tendencijos pasekmė yra šiuolaikinių mašinų mechaninio judėjimo ir technologinių funkcijų valdymo sistemų intelektualizavimas.
Kaip pagrindinę mechatronikos klasifikavimo ypatybę, atrodo, tikslinga laikyti sudedamųjų elementų integracijos lygį. Pagal šią savybę mechatroninės sistemos gali būti skirstomos pagal lygius arba kartas, jei atsižvelgsime į jų atsiradimą mokslui imlių gaminių rinkoje, istoriškai pirmojo lygio mechatroniniai moduliai yra tik dviejų pradinių elementų derinys. Tipiškas pirmosios kartos modulio pavyzdys yra „reduktorių variklis“, kuriame mechaninė pavarų dėžė ir valdomas variklis gaminami kaip vienas funkcinis elementas. Šių modulių pagrindu sukurtos mechatroninės sistemos plačiai pritaikytos kuriant įvairias kompleksines gamybos automatizavimo priemones (konvejeriai, konvejeriai, sukamieji stalai, pagalbiniai manipuliatoriai).
Antrojo lygio mechatroniniai moduliai atsirado devintajame dešimtmetyje, kuriant naujas elektronines technologijas, kurios leido sukurti miniatiūrinius jutiklius ir elektroninius įrenginius, skirtus apdoroti jų signalus. Sujungus pavaros modulius su aukščiau nurodytais elementais, atsirado mechatroniniai judesio moduliai, kurių sudėtis visiškai atitinka aukščiau pateiktą apibrėžimą, kai pasiekiama trijų skirtingos fizinės prigimties įrenginių integracija: 1) mechaninis, 2) elektrinis ir 3) elektroninis. Šios klasės mechatroninių modulių pagrindu sukurtos 1) valdomos jėgos mašinos (turbinos ir generatoriai), 2) staklės ir pramoniniai robotai su skaitmeniniu valdymu.
Trečiosios kartos mechatroninės sistemos buvo sukurtos dėl to, kad rinkoje pasirodė santykinai nebrangūs mikroprocesoriai ir jais pagrįsti valdikliai, ir siekiama intelektualizuoti visus mechatroninėje sistemoje vykstančius procesus, pirmiausia funkcinių judesių valdymo procesą. mašinos ir mazgai. Kartu kuriami nauji didelio tikslumo ir kompaktiškų mechaninių mazgų gamybos principai ir technologijos bei naujų tipų elektros varikliai (pirmiausia didelio sukimo momento bešepetiniai ir linijiniai), grįžtamojo ryšio ir informacijos jutikliai. Naujų 1) tikslumo, 2) informacijos ir 3) matavimo imlių mokslui technologijų sintezė sudaro pagrindą išmaniųjų mechatroninių modulių ir sistemų projektavimui ir gamybai.
Ateityje mechatroninės mašinos ir sistemos bus jungiamos į mechatroninius kompleksus, paremtus bendromis integravimo platformomis. Kuriant tokius kompleksus siekiama aukšto našumo ir kartu techninės bei technologinės aplinkos lankstumo derinio dėl galimybės ją perkonfigūruoti, kas užtikrins konkurencingumą ir aukštą gaminių kokybę.
Šiuolaikinės įmonės, pradedančios kurti ir gaminti mechatroninius gaminius, turi išspręsti šias pagrindines užduotis:
Struktūrinis mechaninių, elektroninių ir informacinių profilių padalinių (kurie paprastai veikė autonomiškai ir atskirai) integravimas į vieną projektavimo ir gamybos grupes;
„Į mechatroniką orientuotų“ inžinierių ir vadovų, gebančių integruoti sistemas ir valdyti aukštos kvalifikacijos įvairios kvalifikacijos specialistų darbą, mokymas;
Įvairių mokslo ir technikos sričių (mechanikos, elektronikos, kompiuterinio valdymo) informacinių technologijų integravimas į vieną įrankių rinkinį, skirtą kompiuteriniam mechatroninių užduočių palaikymui;
Visų naudojamų elementų ir procesų standartizavimas ir suvienodinimas kuriant ir gaminant MS.
Šioms problemoms spręsti dažnai reikia įveikti įmonėje susiklosčiusias valdymo tradicijas ir vidutinės grandies vadovų, įpratusių spręsti tik savo siauro profilio užduotis, ambicijas. Būtent todėl vidutinės ir mažos įmonės, galinčios lengvai ir lanksčiai keisti savo struktūrą, yra labiau pasirengusios pereiti prie mechatronikos gaminių gamybos.
Panaši informacija.
Kelių transportas vaidina svarbų vaidmenį šalies transporto sistemoje ir ekonomikoje. Automobilis plačiai naudojamas krovinių gabenimui į geležinkelius, upių ir jūrų krantines, pramonės prekybos įmonių priežiūrai, žemės ūkio darbininkams, užtikrina keleivių pervežimą. Kelių transportas sudaro apie pusę keleivių ir krovinių srauto (12.1 pav.)
12.1 pav– Transporto paskirstymas
Žodžiu, nuo pirmojo automobilio pasirodymo praėjo šimtas metų ir praktiškai nėra jokios veiklos srities, kurioje jis nebūtų naudojamas. Todėl automobilių pramonė išsivysčiusių šalių ekonomikose dabar yra pirmaujanti inžinerijos šaka. Tam yra priežasčių:
Pirma, kasdien žmonėms prireikia vis daugiau automobilių įvairioms ekonominėms problemoms spręsti;
Antra, ši pramonė yra imli žinioms ir aukštųjų technologijų. Jis „traukia“ su savimi daugybę kitų pramonės šakų, kurių įmonės vykdo daugybę jos užsakymų. Automobilių pramonėje įdiegtos naujovės neišvengiamai verčia ir šias pramonės šakas tobulinti gamybą. Dėl to, kad tokių pramonės šakų yra labai daug, kyla visos pramonės, taigi ir visos ekonomikos, kilimas;
Trečia, automobilių pramonė visose išsivysčiusiose šalyse yra vienas pelningiausių šalies ekonomikos sektorių, nes prisideda prie prekybos augimo ir atneša nemažas pajamas į valstybės iždą, parduodamas vidaus ir pasaulio rinkose;
Ketvirta, automobilių pramonė yra strategiškai svarbi pramonė. Šios pramonės plėtra daro šalį ekonomiškai stiprią ir todėl nepriklausomesnę. Didelis geriausių automobilių technologijų pavyzdžių panaudojimas kariuomenėje, be jokios abejonės, didina šalies gynybinę galią.
Dabar automobilių pramonėje yra nemažai tendencijų, liudijančių jos svarbą ir svarbą, taip pat susijusias pramonės šakas išsivysčiusių šalių ekonomikose. Atsirado visiškai naujas požiūris į automobilio techninį vystymą, jo gamybos organizavimą ir technologijas. Mokslinės ir technologinės tendencijos – mažinti degalų sąnaudas ir kenksmingų teršalų išmetimą, sukurti itin lengvą automobilį, gerinti saugumą, kokybę, patikimumą ir ilgaamžiškumą, taip pat išmaniųjų kelių ir kelių sistemų kūrimą.
Mechatronikos kūrimas automobiliuose (12.2 pav.) ir gamybos mašinose turi savo ypatybes. Automobiliuose automatikos, taigi ir mechatronikos, plėtra prasidėjo daugiausia komforto įrenginių srityje. Pirmasis iš mechatroninių blokų, kaip istoriškai įprasta, buvo variklis su degalų tiekimo sistema ir automatiniu jo valdymu. Antroji – priedų galios valdymo sistema (EHR), kurios gamybos lyderė pasaulyje yra Bosch. Trečias yra perdavimas. Čia procesas prasidėjo, kai atsirado mechaninės transmisijos su perjungimo etapais esant apkrovai. Jie pasirodė hidrauliniai, vėliau elektrohidrauliniai perjungimo įtaisai, o vėliau elektroninis automatinis perjungimo valdymas. Vakarų firmos (Vokietijos ZF ir kitos) pradėjo tiekti automobilių gamyklas ir gaminti tokio pilno komplekto transmisijas.
Mechatroninės agregatų konstrukcijos stiprumas ir pranašumai ypač aiškiai matomi transmisijų pavyzdyje, kurios, esant ir nesant automatiniam valdymui su tais pačiais kitais komplekso komponentais, rodo ryškų abiejų savybių kontrastą. ir jomis įrengtas transporto priemones. Mechatronine forma jie suteikia daug palankesnes charakteristikas beveik visuose mašinos veikimo rodikliuose: techniniuose, ekonominiuose ir ergonominiuose.
Lyginant mechatroninius kompleksus su jų nemechatroniniais prototipais pagal techninį tobulumą, nesunku pastebėti, kad pirmieji gerokai pranašesni už antruosius ne tik bendrais rodikliais, bet ir dizaino lygiu bei kokybe. Tai nenuostabu: sinerginis efektas pasireiškia ne tik galutiniame gaminyje, bet ir projektavimo procese dėl naujo požiūrio į dizainą.
12.2 pav– Mechatroninių transporto priemonių sistemų klasifikavimas
Valdant automobilio variklio veikimą, naudojamos įvairios sistemos:
- AVCS (Active Valve Control System)- Subaru automobilių kintamo vožtuvo paskirstymo sistema keičia vožtuvo pakėlimo aukštį priklausomai nuo momentinės variklio apkrovos. bendrasis bėgis(Nissan) - įpurškimo sistema, tiekianti degalus į cilindrus per bendrą liniją esant aukštam slėgiui. Jis turi nemažai privalumų, dėl kurių vairavimas vairuotojui tampa malonesnis: bendrosios eigos dyzeliniai varikliai pasižymi ir puikia droselio reakcija, ir mažomis degalų sąnaudomis, todėl nereikia dažnai sustoti degalinėse.
- GDI- Tiesioginis benzino įpurškimas, kuris gali būti išverstas kaip „variklis su tiesioginiu degalų įpurškimu“, tai yra, tokio variklio degalai įpurškiami ne į įsiurbimo kolektorių, o tiesiai į variklio cilindrus. M-Fire- degimo proceso valdymo sistema - žymiai sumažina išmetamųjų dujų neskaidrumą ir azoto oksidų kiekį jose, kartu didinant galią ir mažinant triukšmo lygį.
- MIVEC(„Mitsubishi“) – optimaliai valdo įsiurbimo vožtuvų atsidarymą pagal variklio darbo sąlygas, o tai pagerina variklio stabilumą tuščiąja eiga, galios ir sukimo momento charakteristikas visame veikimo diapazone.
- VTEC(„Honda“) – kintamo vožtuvo laiko nustatymo sistema. Jie naudojami siekiant pagerinti sukimo momento charakteristikas esant įvairiems apsisukimų diapazonams, taip pat pagerinti variklio ekonomiškumą ir aplinkosaugines charakteristikas. Taip pat naudojamas Mazda automobiliuose.
- DPS- Dviejų siurblių sistema – du nuosekliai (t.y. vienas po kito) sujungti alyvos siurbliai. Jei abiejų alyvos siurblių apsisukimai yra vienodi, vyksta „lygi“ alyvos cirkuliacija, t.y. nėra aukšto ir žemo slėgio zonų (12.3 pav.).
12.3 pav- Dviejų siurblių sistema
- Common Rail(Anglų) bendras greitkelis) yra moderni kuro tiekimo sistemų technologija dyzeliniuose varikliuose su tiesioginiu įpurškimu. Common rail sistemoje siurblys aukštu slėgiu (250 - 1800 barų, priklausomai nuo variklio darbo režimo) pumpuoja degalus į bendrą kuro liniją. Elektroniniu būdu valdomi purkštukai su solenoidiniais arba pjezoelektriniais vožtuvais įpurškia kurą į cilindrus. Priklausomai nuo konstrukcijos, purkštukai atlieka nuo 2 iki 5 įpurškimų per 1 ciklą. Tikslus įpurškimo paleidimo kampo ir įpurškiamų degalų kiekio apskaičiavimas leidžia dyzeliniams varikliams atitikti išaugusius aplinkosaugos ir ekonominius reikalavimus. Be to, dyzeliniai varikliai su „common rail“ sistema savo galia ir dinaminėmis savybėmis labai priartėjo, o kai kuriais atvejais ir pralenkė benzininius.
Yra įvairių tipų mechatroninių perdavimo įrenginių:
- CVT- Automatinė pavarų dėžė su CVT. Tai mechanizmas, kurio pavarų skaičiaus keitimo diapazonas yra didesnis nei 5 greičių mechaninės pavarų dėžės.
- DAC- Downhill Assist Control – sistema kontroliuoja mašinos elgesį stačiose šlaituose. Ratai aprūpinti davikliais, kurie matuoja ratų sukimosi greitį ir nuolat lygina jį su automobilio greičiu. Analizuodama gautus duomenis, elektronika laiku stabdo priekinius ratus iki maždaug 5 km/h greičio.
- DDS- Downhill Drive Support – sistema, skirta valdyti Nissan automobilių judėjimą stačiuose nusileidimuose. DDS leidžiantis žemyn automatiškai palaiko 7 km/h greitį ir neleidžia užsiblokuoti ratams.
- Pasirinkti 4x4- Visų varančiųjų ratų pavarą galima įjungti ir išjungti važiuojant iki 100 km/val.
-TSA(Trailer Stability Assist) – transporto priemonės stabilizavimo sistema važiuojant su priekaba. Praradęs stabilumą, automobilis, kaip taisyklė, pradeda šnekučiuotis kelyje. Tokiu atveju TSA stabdo ratus „įstrižai“ (kairėje priekyje – dešinėje gale arba dešinėje priekyje – kairėje gale) ne pagal svyravimą, tuo pačiu sumažindama transporto priemonės greitį, sumažindama degalų tiekimą varikliui. Naudotas Honda automobiliuose.
- Easy Select 4WD- „Mitsubishi“ automobiliuose plačiai naudojama visų varančiųjų ratų sistema leidžia automobiliui judant pakeisti 2WD į 4WD ir atvirkščiai.
- Grade Logic Control- „išmaniųjų“ pavarų pasirinkimo sistema užtikrina vienodą sukibimą, o tai ypač svarbu kylant į kalną.
- Hipertroninis CVT-M6(Nissan) – užtikrina sklandų, bepakopį pagreitį be trūkčiojimų, būdingą tradicinėms automatinėms mašinoms. Be to, jos yra ekonomiškesnės nei tradicinės automatinės pavarų dėžės. CVT-M6 skirtas vairuotojams, norintiems derinti automatinių ir mechaninių vandens pavarų dėžių privalumus. Perjungę pavarų perjungimo svirtį į toliausiai nuo vairuotojo esančią angą, gaunate galimybę perjungti šešias pavaras su fiksuotais pavarų skaičiais.
- INVECS II- adaptyvi automatinė (Mitsubishi) - automatinė pavarų dėžė su sportiniu režimu ir mechaninio valdymo galimybe.
- EBA- elektroninė slėgio valdymo sistema hidraulinėje stabdžių sistemoje, kuri, esant avariniam stabdymui ir nepakankamai spaudžiant stabdžių pedalą, savarankiškai padidina slėgį stabdžių linijoje, todėl ji yra daug kartų greitesnė už žmogų. O EBD sistema tolygiai paskirsto stabdymo jėgas ir veikia kartu su ABS – stabdžių antiblokavimo sistema.
-ESP+- Neslysta stabilizavimo sistema ESP - sudėtingiausia sistema, naudojanti antiblokavimo, antislydimo su traukos kontrole ir elektroninėmis droselio valdymo sistemomis galimybes. Valdymo blokas iš jutiklių gauna informaciją apie automobilio kampinį pagreitį, vairo sukimosi kampą, informaciją apie automobilio greitį ir kiekvieno rato sukimąsi. Sistema analizuoja šiuos duomenis ir apskaičiuoja judėjimo trajektoriją, o jei posūkiuose ar manevruose tikrasis greitis nesutampa su apskaičiuotuoju ir automobilis „išeina“ posūkio lauke arba viduje, tai koreguoja judėjimo trajektoriją stabdydamas. ratus ir sumažina variklio trauką.
- HAC- Pajudėjimo įkalnėje pagalbinė sistema – sistema kontroliuoja automobilio elgesį stačiose šlaituose. HAC ne tik apsaugo ratus nuo sukimosi važiuojant slidžia nuokalne, bet ir gali užkirsti kelią riedėjimui, jei transporto priemonės greitis yra per mažas ir ji slysta pagal kėbulo svorį.
- Kalno laikytojas- su šiuo įrenginiu automobilis laikomas ant stabdžių net atleidus stabdžių pedalą, Hill Holder išjungiamas tik atleidus sankabos pedalą. Sukurta pradėti judėti įkalnėn.
- AIRMATIC dvigubas valdymas- Aktyvi pneumatinė pakaba su elektroniniu reguliavimu ir adaptyvia amortizavimo sistema ADS II veikia visiškai automatiniu režimu (12.4 pav.). Palyginti su tradicine plienine pakaba, ji labai pagerina vairavimo komfortą ir saugumą. AIRMATIC DC veikia su oro pagalvėmis, kurios, priklausomai nuo vairavimo situacijos, elektroniniu būdu daromos standesnės arba minkštesnės. Jei jutikliai aptinka, pavyzdžiui, sportinį vairavimo stilių, įprastai patogi pneumatinė pakaba automatiškai standėja. Pakabą ir amortizaciją taip pat galima rankiniu būdu jungikliu nustatyti į sportinį arba komfortišką režimą.
Elektronika veikia su keturiais skirtingais slopinimo režimais (ADS II), kurie ant kiekvieno rato automatiškai prisitaiko prie kelio sąlygų. Taigi automobilis sklandžiai rieda net ir prastu keliu neprarandant stabilumo.
12.4 pav– AIRMATIC dvigubas valdymas
Sistema taip pat aprūpinta transporto priemonės išlyginimo funkcija. Net ir pakrautoje transporto priemonėje ji užtikrina beveik pastovią prošvaisą, kuri užtikrina transporto priemonės stabilumą. Važiuojant dideliu greičiu, transporto priemonė gali automatiškai nusileisti, kad sumažintų kėbulo pasvirimą. Važiuojant didesniu nei 140 km/h greičiu, automobilis automatiškai nusileidžia 15 mm, o važiuojant mažesniu nei 70 km/h greičiu vėl atstatomas normalus lygis. Be to, esant blogiems keliams, galima rankiniu būdu pakelti automobilį 25 mm. Ilgą laiką važiuojant maždaug 80 km/h greičiu arba viršijus 120 km/h greitį, normalus lygis vėl automatiškai atstatomas.
Taip pat automobiliuose įvairios stabdymo sistemos naudojamos ženkliai sumažinti stabdymo kelią, kompetentingai interpretuoti vairuotojo elgesį stabdant, o staigiojo stabdymo atveju įjungti maksimalią stabdymo jėgą.
- Stabdžių asistentas (BAS), kuris standartiškai montuojamas visuose Mercedes-Benz lengvuosiuose automobiliuose, interpretuoja vairuotojo stabdymo elgesį ir, avarinio stabdymo aptikimo atveju, generuoja maksimalią stabdymo jėgą, jei pats vairuotojas nespaudžia pakankamai stabdžių pedalo. Stabdžių asistento kūrimas paremtas Mercedes-Benz Avarijų tyrimo skyriaus gautais duomenimis: kritinėje situacijoje vairuotojai stabdžių pedalą spaudžia greitai, bet nepakankamai stipriai. Tokiu atveju stabdžių asistentas gali veiksmingai padėti vairuotojui.
Kad geriau suprastume, trumpai apžvelkime šiuolaikinių stabdžių sistemų technologiją: vairuotojo pėdos sukuriamą spaudimą sustiprinantis stabdžių stiprintuvas susideda iš dviejų kamerų, kurios viena nuo kitos atskirtos kilnojama membrana. Jei stabdymas neatliekamas, abiejose kamerose yra vakuumas. Paspaudus stabdžių pedalą stabdžių stiprintuve atidaromas mechaninis valdymo vožtuvas, kuris leidžia orui patekti į galinę kamerą ir pakeičia slėgio santykį dviejose kamerose. Didžiausios pastangos sukuriamos, kai antroje kameroje karaliauja atmosferos slėgis. Stabdžių asistente (BAS) vadinamasis diafragmos judėjimo jutiklis nustato, ar stabdymas yra ekstremalus. Jis nustato membranos judėjimą tarp kamerų ir perduoda vertę BAS valdymo blokui. Nuolat lygindamas reikšmes, mikrokompiuteris atpažįsta momentą, kai stabdžių pedalo paspaudimo greitis (lygus membranos judėjimo greičiui stabdžių stiprintuve) viršija standartinę reikšmę – tai avarinis stabdymas. Tokiu atveju sistema įjungia magnetinį vožtuvą, per kurį galinė kamera akimirksniu prisipildo oro ir sukuriama maksimali stabdymo jėga. Nepaisant šio automatinio visiško stabdymo, ratai neužsiblokuoja, nes gerai žinoma stabdžių antiblokavimo sistema ABS dozuoja stabdymo jėgą, optimaliai išlaikydama ją ties blokavimo riba, taip išlaikant automobilio valdomumą. Jei vairuotojas nuima koją nuo stabdžių pedalo, specialus įjungimo jutiklis uždaro solenoidinį vožtuvą ir automatinis stabdžių stiprintuvas išjungiamas.
12.6 pav– „Mercedes“ stabdžių asistentas (BAS).
- stabdžių antiblokavimo sistema (ABS)(vok. antiblockiersystem English Anti-lock Brake System (ABS)) – sistema, neleidžianti transporto priemonės ratams užsiblokuoti stabdant. Pagrindinis sistemos tikslas – sumažinti stabdymo kelią ir užtikrinti automobilio valdomumą staigiai stabdant bei panaikinti nekontroliuojamo jos slydimo galimybę.
ABS susideda iš šių pagrindinių komponentų:
Greičio arba pagreičio (lėtėjimo) jutikliai, sumontuoti ant transporto priemonės ratų stebulių.
Valdymo vožtuvai, kurie yra slėgio moduliatoriaus elementai, sumontuoti pagrindinės stabdžių sistemos linijoje.
Valdymo blokas, kuris priima signalus iš jutiklių ir kontroliuoja vožtuvų veikimą.
Po stabdymo pradžios ABS pradeda nuolat ir gana tiksliai nustatyti kiekvieno rato sukimosi greitį. Tuo atveju, kai vienas ratas pradeda suktis žymiai lėčiau nei kiti (tai reiškia, kad ratas artėja prie blokavimo), stabdžių linijos vožtuvas apriboja šio rato stabdymo jėgą. Kai tik ratas pradeda suktis greičiau nei kiti, stabdymo jėga atkuriama.
Šis procesas kartojasi kelis kartus (arba kelias dešimtis kartų) per sekundę, ir dažniausiai pastebimas stabdžių pedalo pulsavimas. Stabdymo jėga gali būti ribojama tiek visoje stabdžių sistemoje vienu metu (vieno kanalo ABS), tiek šoninėje (dviejų kanalų ABS) ar net vieno rato stabdžių sistemoje (daugiakanalis ABS). Vieno kanalo sistemos užtikrina gana efektyvų lėtėjimą, tačiau tik tuo atveju, jei visų ratų sukibimo sąlygos yra daugmaž vienodos. Kelių kanalų sistemos yra brangesnės ir sudėtingesnės nei vieno kanalo sistemos, tačiau jos efektyvesnės stabdant ant nelygaus paviršiaus, jei, pavyzdžiui, stabdant vienas ar keli ratai atsitrenkia į ledą, šlapią kelio atkarpą ar petį.
Šiuolaikiniuose automobiliuose plačiai naudojamos valdymo ir navigacijos sistemos. .
- DISTRONIC sistema– įgyvendina elektroninį atstumo iki priekyje važiuojančios transporto priemonės valdymą radaru, paprastą valdymą TEMPOMAT svirtimi, suteikia papildomo komforto greitkeliuose ir panašiuose keliuose, palaiko vairuotojo darbinę būklę.
Atstumo valdiklis DISTRONIC palaiko reikiamą atstumą nuo priekyje važiuojančios transporto priemonės. Jei atstumas mažėja, įsijungia stabdžių sistema. Jei priekyje nevažiuoja jokia transporto priemonė, DISTRONIC palaiko vairuotojo nustatytą greitį. DISTRONIC suteikia papildomo komforto važiuojant greitkeliu ir panašiais keliais. Mikrokompiuteris radaro signalus apdoroja nuo 30 iki 180 km/h greičiu, kuris sumontuotas už grotelių. Radaro impulsai atsispindi nuo priekyje važiuojančios transporto priemonės, apdorojami ir pagal šią informaciją apskaičiuojamas atstumas iki priekinės transporto priemonės ir jos greitis. Jei Mercedes-Benz automobilis su DISTRONIC priartėja prie priekyje esančios transporto priemonės per arti, DISTRONIC automatiškai sumažina droselį ir įjungia stabdžius, kad išlaikytų nustatytą atstumą. Jei reikia stipriai stabdyti, vairuotojas apie tai informuojamas garsiniu signalu ir įspėjamuoju šviesos signalu – tai reiškia, kad vairuotojas pats turi paspausti stabdžių pedalą. Jei atstumas didėja, DISTRONIC vėl suteikia reikiamą atstumą ir pagreitina automobilį iki nustatyto greičio. DISTRONIC yra standartinės TEMPOMAT funkcijos su kintamu greičio apribojimu SPEEDTRONIC tobulinimas
12.7 pav– Valdymo ir navigacijos sistema
„Mercedes-Benz“ pristatė pirmąją „AIR-matic“ mechatroninę pneumatinę pakabą su ADS amortizatoriaus valdymu kaip standartinė S klasės sedanų įranga.
AIR-matic sistemoje S klasės sedano ramstyje yra pneumatinis elastinis elementas: mums pažįstamų spyruoklių vaidmenį atlieka suspaustas oras, uždarytas po guminiu laido apvalkalu. Net stove yra amortizatorius su neįprastu "pailgėjimu" šone. Natūralu, kad automobilis turi pilnavertę pneumatinę sistemą (kompresorius, imtuvas, linijos, vožtuvų įtaisai). Taip pat - jutiklių tinklas ir, žinoma, procesorius. Kaip veikia sistema. Procesoriaus nurodymu vožtuvai atveria oro patekimą iš pneumatinės sistemos prie elastinių elementų (arba išleidžia orą iš ten). Taigi keičiasi kėbulo grindų lygis: į sistemą įtraukiama jo priklausomybė nuo automobilio greičio. Vairuotojas gali ir „parodyti valią“ – pakelti automobilį, tarkime, pajudinti reikšmingus nelygumus.
SKELBIMAI atlieka „dailesnį“ darbą – valdo amortizatorius. Kai amortizatoriaus strypas juda, dalis skysčio teka ne tik per stūmoklio vožtuvus, bet ir per patį „prailginimą“, kurio viduje pavara yra vožtuvų sistema, kuri suteikia keturis galimus amortizatoriaus veikimo režimus. Remdamasis iš jutiklių gaunama informacija ir pagal vairuotojo pasirinktą algoritmą („sportiškas“ arba „patogus“), procesorius kiekvienam amortizatoriui parenka „esamam momentui“ tinkamiausią režimą ir siunčia komandas. prie pavarų.
Įrengti modernūs automobiliai klimato kontrolės sistema. Ši sistema skirta sukurti ir automatiškai palaikyti mikroklimatą automobilyje. Sistema užtikrina bendrą šildymo, vėdinimo ir oro kondicionavimo sistemų veikimą per elektroninį valdymą.
Elektronikos naudojimas leido pasiekti zoninę klimato kontrolę automobilyje. Atsižvelgiant į temperatūros zonų skaičių, išskiriamos šios klimato kontrolės sistemos:
vienos zonos klimato kontrolė;
Dviejų zonų klimato kontrolė
trijų zonų klimato kontrolė;
Keturių zonų klimato kontrolė.
Klimato kontrolės sistema turi šias funkcijas bendras prietaisas:
oro kondicionavimo sistema;
· valdymo sistema.
Klimato kontrolė apima šildymo, vėdinimo ir oro kondicionavimo sistemų konstrukcinius elementus, įskaitant:
šildytuvo radiatorius;
Tiekiamo oro ventiliatorius
oro kondicionierius, susidedantis iš garintuvo, kompresoriaus, kondensatoriaus ir imtuvo.
Pagrindiniai elementai klimato kontrolės sistemos yra:
įvesties jutikliai;
· Valdymo blokas;
vykdomieji įrenginiai.
Įvesties jutikliai išmatuoti atitinkamus fizinius parametrus ir paversti juos elektriniais signalais. Valdymo sistemos įvesties jutikliai apima:
lauko oro temperatūros jutiklis;
saulės spinduliuotės lygio jutiklis (fotodiodas);
išėjimo temperatūros jutikliai;
sklendės potenciometrai;
garintuvo temperatūros jutiklis;
slėgio jutiklis oro kondicionavimo sistemoje.
Išėjimo temperatūros jutiklių skaičius nustatomas pagal klimato kontrolės sistemos konstrukciją. Prie išėjimo temperatūros jutiklio galima pridėti pėdų erdvės išėjimo temperatūros jutiklį. Dviejų zonų klimato kontrolės sistemoje išėjimo temperatūros jutiklių skaičius padvigubinamas (jutikliai kairėje ir dešinėje), o trijų zonų klimato kontrolės sistemoje – trigubai (kairėje, dešinėje ir gale).
Sklendės potenciometrai fiksuoja esamą sklendių padėtį. Garintuvo temperatūros ir slėgio davikliai užtikrina oro kondicionavimo sistemos darbą. Elektroninis valdymo blokas priima signalus iš jutiklių ir pagal užprogramuotą programą generuoja valdymo veiksmus pavaroms.
Valdymo įtaisai apima sklendės pavaras ir tiekiamo oro ventiliatoriaus elektrinį variklį, kurio pagalba sukuriamas ir palaikomas nustatytas temperatūros režimas. Langinės gali būti varomos mechaniškai arba elektra. Oro kondicionieriaus konstrukcijoje gali būti naudojami šie sklendės:
tiekiamo oro sklendė
centrinis amortizatorius;
temperatūros reguliavimo sklendės (sistemose su 2 ir daugiau valdymo zonų);
Recirkuliacijos slopintuvas
· sklendės stiklams atitirpinti.
Klimato kontrolės sistema užtikrina automatinį temperatūros reguliavimą automobilio salone 16-30 °C diapazone.
Norima temperatūros vertė nustatoma automobilio prietaisų skydelyje esančiais valdikliais. Signalas iš reguliatoriaus eina į elektroninį valdymo bloką, kur suaktyvinama atitinkama programa. Pagal nustatytą algoritmą valdymo blokas apdoroja įvesties jutiklių signalus ir įjungia reikiamas pavaras. Jei reikia, įjungiamas oro kondicionierius.
Šiuolaikinis automobilis – padidinto pavojaus šaltinis. Nuolat didėjanti automobilio galia ir greitis, eismo srautų intensyvumas žymiai padidina avarijos tikimybę.
Siekiant apsaugoti keleivius avarijos metu, aktyviai kuriami ir diegiami techniniai saugos įrenginiai. 1950-ųjų pabaigoje buvo saugos diržai skirtas keleiviams laikyti savo sėdynėse susidūrimo metu. Devintojo dešimtmečio pradžioje buvo oro pagalvės.
Konstrukcinių elementų, naudojamų apsaugoti keleivius nuo sužalojimų avarijos metu, visuma sudaro pasyviąją transporto priemonės saugos sistemą. Sistema turėtų užtikrinti ne tik keleivių ir konkrečios transporto priemonės, bet ir kitų eismo dalyvių apsaugą.
Svarbiausi automobilio pasyviosios saugos sistemos komponentai yra šie:
· saugos diržai;
Saugos dirzu itempikliai
aktyvios galvos atramos
oro pagalvės;
· automobilio kėbulas, atsparus deformacijai;
avarinio atjungimo akumuliatorius;
nemažai kitų įrenginių (apsaugos nuo apvirtimo sistema kabriolete; vaikų saugos sistemos – laikikliai, sėdynės, saugos diržai).
Šiuolaikinė automobilio pasyvios saugos sistema turi elektroninį valdymą, kuris užtikrina efektyvią daugumos komponentų sąveiką.
Valdymo sistema apima:
įvesties jutikliai;
· Valdymo blokas;
Sistemos komponentų įjungimo įtaisai.
Įvesties jutikliai nustato parametrus, kuriems esant įvyksta avarinė situacija, ir paverčia juos elektriniais signalais. Įvesties jutikliai apima:
smūgio jutiklis;
Saugos diržo užrakto jungiklis;
Priekinio keleivio sėdynės užimtumo jutiklis
· Vairuotojo ir priekinio keleivio sėdynės padėties jutiklis.
Paprastai po du įrengiami kiekvienoje automobilio pusėje. smūgio jutiklis. Jie aprūpina atitinkamas oro pagalves. Galinėje dalyje naudojami smūgio jutikliai, kai automobilyje yra elektra valdomos aktyvios galvos atramos. Saugos diržo sagties jungiklis nustato saugos diržo naudojimą.
Priekinio keleivio sėdynės užimtumo jutiklis leidžia išsaugoti atitinkamą oro pagalvę avarijos atveju ir nesant keleivio priekinėje sėdynėje.
Priklausomai nuo vairuotojo ir priekinio keleivio sėdėjimo padėties, kurią fiksuoja atitinkami jutikliai, keičiasi sistemos komponentų taikymo tvarka ir intensyvumas.
Remiantis jutiklių signalų palyginimu su valdymo parametrais, valdymo blokas atpažįsta prasidėjusį avarinę situaciją ir įjungia reikiamas sistemos elementų pavaras.
Pasyviosios saugos sistemos elementų pavaros yra:
oro pagalvės uždegiklis;
· Saugos diržų įtempiklio uždegiklis;
· Akumuliatoriaus avarinio atjungiklio uždegiklis (relė);
· Aktyvių galvos atramų pavaros mechanizmo uždegiklis (kai naudojamos galvos atramos su elektrine pavara);
· kontrolinė lemputė, signalizuojanti apie neprisisegtus saugos diržus.
Pavaros įjungiamos tam tikru deriniu pagal įdiegtą programinę įrangą.
ISOFIX- Isofix vaikiškos kėdutės tvirtinimo sistema. Išoriškai vaikiškos kėdutės su šia sistema išsiskiria dviem kompaktiškais užraktais, esančiais rogučių gale. Spynos užfiksuoja šešių milimetrų juostą, paslėptą už kištukų sėdynės atlošo apačioje.
Siųsti savo gerą darbą žinių bazėje yra paprasta. Naudokite žemiau esančią formą
Studentai, magistrantai, jaunieji mokslininkai, kurie naudojasi žinių baze savo studijose ir darbe, bus jums labai dėkingi.
Paskelbta http://www.allbest.ru/
Uzbekistano Respublikos aukštojo ir vidurinio specialiojo mokslo ministerija
Bucharos inžinerijos ir technologijų institutas
Savarankiškas darbas
Kelių transporto mechatroninės sistemos
Planuoti
Įvadas
1. Tikslo ir problemos išdėstymas
2. Pavarų perjungimo valdymo dėsniai (programos).
3. Šiuolaikinis automobilis
4. Naujovės privalumai
Bibliografija
Įvadas
Mechatronika kaip sudėtingas mokslas atsirado sujungus atskiras mechanikos ir mikroelektronikos dalis. Jį galima apibrėžti kaip mokslą, nagrinėjantį sudėtingų sistemų, kurios vienodai naudoja mechaninius ir elektroninius valdymo įrenginius, analizę ir sintezę.
Visos automobilių mechatroninės sistemos pagal funkcinę paskirtį skirstomos į tris pagrindines grupes:
Variklių valdymo sistemos;
Transmisijos ir važiuoklės valdymo sistemos;
Salono įrangos valdymo sistemos.
Variklio valdymo sistema skirstoma į benzininių ir dyzelinių variklių valdymo sistemas. Pagal susitarimą jie yra monofunkciniai ir sudėtingi.
Monofunkcinėse sistemose ECU siunčia signalus tik įpurškimo sistemai. Injekcija gali būti atliekama nuolat ir impulsais. Nuolat tiekiant kurą, jo kiekis kinta pasikeitus slėgiui kuro linijoje, o esant impulsui – dėl impulso trukmės ir jo dažnio. Šiandien viena perspektyviausių mechatronikos sistemų taikymo sričių yra automobiliai. Jei atsižvelgsime į automobilių pramonę, tada tokių sistemų įdiegimas leis pasiekti pakankamą gamybos lankstumą, geriau užfiksuoti mados tendencijas, greitai pristatyti pažangius mokslininkų ir dizainerių pasiekimus ir taip įgyti naują kokybę automobilių pirkėjams. Pats automobilis, ypač modernus automobilis, yra labai svarbus dizaino požiūriu. Šiuolaikinis automobilio naudojimas reikalauja didesnių reikalavimų vairavimo saugumui, dėl nuolat stiprėjančios šalių motorizacijos ir griežtėjančių aplinkosaugos standartų. Tai ypač pasakytina apie didmiesčius. Atsakymas į šiandienos urbanistikos iššūkius yra mobilių sekimo sistemų, kurios kontroliuoja ir koreguoja komponentų ir mazgų veikimo charakteristikas, projektavimas, pasiekiant optimalius automobilio ekologiškumo, saugumo ir eksploatavimo komforto rodiklius. Skubus poreikis komplektuoti automobilių variklius sudėtingesnėmis ir brangesnėmis degalų sistemomis daugiausia kyla dėl vis griežtesnių reikalavimų išmetamosiose dujose kenksmingų medžiagų kiekiui, kuris, deja, dar tik pradedamas rengti.
Sudėtingose sistemose vienas elektroninis blokas valdo keletą posistemių: kuro įpurškimą, uždegimą, vožtuvų laiką, savidiagnostiką ir kt. Dyzelinio variklio elektroninė valdymo sistema valdo įpurškiamo kuro kiekį, įpurškimo pradžios laiką, degiklio kištuko srovę, ir tt Elektroninėje transmisijos valdymo sistemoje reguliavimo objektas daugiausia yra automatinė transmisija. Remdamasis droselio kampo jutiklių signalais ir automobilio greičiu, ECU parenka optimalų perdavimo santykį, kuris pagerina degalų efektyvumą ir vairavimą. Važiuoklės valdymas apima judėjimo procesų, trajektorijos pasikeitimų ir automobilio stabdymo valdymą. Jie veikia pakabą, vairo ir stabdžių sistemą, užtikrina nustatyto greičio išlaikymą. Salono įrangos valdymas skirtas padidinti automobilio komfortą ir vartotojišką vertę. Tam skirtas oro kondicionierius, elektroninis prietaisų skydelis, daugiafunkcinė informacinė sistema, kompasas, žibintai, pertraukiamas valytuvas, perdegusios lempos indikatorius, kliūčių aptikimo įtaisas važiuojant atbuline eiga, apsaugos nuo vagystės įrenginiai, ryšio įranga, centrinis užraktas. durų spynos, elektra valdomi langai, atlošiamos sėdynės, saugos režimas ir kt.
1. Tikslas ir problemos išdėstymas
Lemiamos svarbos, kuri priklauso elektroninei sistemai automobilyje, verčia mus daugiau dėmesio skirti problemoms, susijusioms su jų priežiūra. Šių problemų sprendimas – į elektroninę sistemą įtraukti savidiagnostikos funkcijas. Šių funkcijų įgyvendinimas pagrįstas transporto priemonėje jau naudojamų elektroninių sistemų galimybėmis nuolat stebėti ir aptikti gedimus, skirtus šios informacijos saugojimui ir diagnostikai. Automobilių mechatroninių sistemų savidiagnostika. Elektroninių variklio ir transmisijos valdymo sistemų tobulinimas pagerino automobilio veikimą.
Remdamasis jutiklių signalais, ECU generuoja komandas įjungti ir išjungti sankabą. Šios komandos duodamos solenoidiniam vožtuvui, kuris įjungia ir išjungia sankabos pavarą. Pavaroms perjungti naudojami du solenoidiniai vožtuvai. Sujungdama šių dviejų vožtuvų atviro-uždarymo būsenas, hidraulinė sistema nustato keturias pavarų padėtis (1, 2, 3 ir greitį). Perjungiant pavaras, sankaba atsijungia ir taip pašalinamas sukimo momento keitimo poveikis, susijęs su pavarų perjungimu.
2.
Pavarų perjungimo valdymo dėsniai (programos). automatinėje pavarų dėžėje užtikrinti optimalų variklio energijos perdavimą automobilio ratams, atsižvelgiant į reikiamas traukos ir greičio savybes bei degalų taupymą. Tuo pačiu metu programos, skirtos optimalioms traukos greičio savybėms ir minimalioms degalų sąnaudoms pasiekti, skiriasi viena nuo kitos, nes ne visada įmanoma vienu metu pasiekti šiuos tikslus. Todėl, priklausomai nuo vairavimo sąlygų ir vairuotojo noro, galite pasirinkti „ekonomijos“ programą, kad sumažintumėte degalų sąnaudas, „galios“ programą naudodami specialų jungiklį. Kokie buvo jūsų stalinio kompiuterio parametrai prieš penkerius ar septynerius metus? Šiandien atrodo, kad XX amžiaus pabaigos sistemos blokai yra atavizmas ir tik apsimeta rašomąja mašinėle. Panaši situacija su automobilių elektronika.
3. modernus automobilis
Šiuolaikinio automobilio dabar neįmanoma įsivaizduoti be kompaktiškų valdymo blokų ir pavarų – pavarų. Nepaisant tam tikro skepticizmo, jų įgyvendinimas juda į priekį: elektroniniu degalų įpurškimu, servo veidrodėliais, stoglangiais ir langais, elektriniu vairo stiprintuvu ir multimedijos pramogų sistemomis mūsų nebestebinsite. Ir kaip neprisiminti, kad elektronikos įvedimas į automobilį iš esmės buvo pradėtas nuo atsakingiausio kūno – stabdžių. Dabar, 1970 m., bendras Bosch ir Mercedes-Benz kūrimas su kuklia santrumpa ABS sukėlė revoliuciją aktyviosios saugos srityje. Stabdžių antiblokavimo sistema ne tik užtikrino automobilio valdomumą nuspaudus pedalą „prie grindų“, bet ir paskatino sukurti kelis susijusius įrenginius – pavyzdžiui, traukos kontrolės sistemą (TCS). Šią idėją dar 1987 metais pirmą kartą įgyvendino viena iš pirmaujančių borto elektronikos kūrėjų – Bosch kompanija. Iš esmės traukos kontrolė yra priešinga ABS: pastaroji neleidžia slysti ratams stabdant, o TCS – greitėjant. Elektronikos blokas stebi ratų sukibimą per kelis greičio jutiklius. Jei vairuotojas akceleratoriaus pedalą „smogs“ stipriau nei įprastai, sukeldamas ratų slydimo grėsmę, įrenginys tiesiog „pasmaugs“ variklį. Dizaino „apetitas“ kasmet augo. Vos po kelerių metų buvo sukurta ESP – elektroninė stabilumo programa. Įrengus automobilį sukimosi kampo, rato greičio ir šoninio pagreičio jutikliais, stabdžiai pradėjo padėti vairuotojui sunkiausiose iškylančiose situacijose. Sulėtindama vieną ar kitą ratą, elektronika sumažina automobilio dreifo riziką dideliu greičiu važiuojant sunkiais posūkiais. Kitas etapas: borto kompiuteris buvo išmokytas sulėtinti ... vienu metu 3 ratus. Esant tam tikroms aplinkybėms kelyje, tai vienintelis būdas stabilizuoti automobilį, kurį išcentrinės judėjimo jėgos bandys nukreipti iš saugios trajektorijos. Tačiau iki šiol elektronikai buvo patikėta tik „priežiūros“ funkcija. Vairuotojas pedalu vis tiek sukūrė slėgį hidraulinėje pavaroje. Tradiciją sulaužė elektrohidraulinis SBC (Sensotronic Brake Control), kuris kai kuriuose Mercedes-Benz modeliuose buvo standartinis nuo 2006 m. Hidraulinę sistemos dalį vaizduoja slėgio akumuliatorius, pagrindinis stabdžių cilindras ir linijos. Elektrinis - siurblys, sukuriantis 140-160 atm slėgį. , slėgio jutikliai, rato greitis ir stabdžių pedalo eiga. Paspausdamas pastarąjį vairuotojas nejudina įprasto vakuuminio stiprintuvo strypo, o spaudžia „mygtuką“ koja, duodamas signalą kompiuteriui, tarsi valdytų kokį buitinį prietaisą. Tas pats kompiuteris apskaičiuoja optimalų kiekvienos grandinės slėgį, o siurblys per valdymo vožtuvus tiekia skystį į darbinius cilindrus.
4. Naujovės privalumai
Naujovės privalumai- greitis, ABS ir stabilizavimo sistemos funkcijų derinys viename įrenginyje. Yra ir kitų privalumų. Pavyzdžiui, jei staiga nukelsite koją nuo dujų pedalo, stabdžių cilindrai nuves trinkeles prie disko, pasiruošdami avariniam stabdymui. Sistema netgi susieta su... priekinio stiklo valytuvais. Pagal „valytuvų“ darbo intensyvumą kompiuteris padaro išvadą apie judėjimą lietuje. Reakcija trumpa ir nepastebima, kai vairuotojas prisiliečia prie džiovinimo diskų pagalvėlių. Na, o jei „pasisekė“ pakliūti į spūstį aukštyje, nesijaudinkite: automobilis neriedės atgal tol, kol vairuotojas nepajudins kojos nuo stabdžio prie dujų. Galiausiai, važiuojant mažesniu nei 15 km/h greičiu, galima įjungti vadinamąją švelnaus lėtėjimo funkciją: išleidus dujas automobilis sustos taip švelniai, kad paskutinio „nirimo“ vairuotojas net nepajunta. mechatronikos mikroelektronikos variklio transmisija
Ką daryti, jei elektronika sugenda? Viskas gerai: specialūs vožtuvai visiškai atsidarys, o sistema veiks kaip tradicinė, tačiau be vakuuminio stiprintuvo. Kol kas dizaineriai nedrįsta visiškai atsisakyti hidraulinių stabdžių įtaisų, nors žinomos įmonės jau kuria „be skysčių“ sistemas su galia ir pagrindine. Pavyzdžiui, „Delphi“ paskelbė apie daugumos techninių problemų, kurios dar visai neseniai atrodė aklavietėmis, sprendimą: sukurti galingi elektros varikliai – stabdžių cilindrų pakaitalai, o elektrinės pavaros padarytos dar kompaktiškesnės nei hidraulinės.
Sąrašas l iteracijos
1. Butylinas V.G., Ivanovas V.G., Lepeshko I.I. ir kt.. Ratų stabdymo mechatroninių valdymo sistemų analizė ir kūrimo perspektyvos // Mechatronika. Mechanika. Automatika. Elektronika. Informatika. - 2000. - Nr. 2. - S. 33 - 38.
2. Danovas B.A., Titovas E.I. Užsienio automobilių elektroninė įranga: Transmisijos, pakabos ir stabdžių valdymo sistemos. - M.: Transportas, 1998. - 78 p.
3. Danovas B. A. Užsienio transporto priemonių elektroninės valdymo sistemos. - M.: Karštoji linija - Telecom, 2002. - 224 p.
4. Shiga H., Mizutani S. Įvadas į automobilių elektroniką: TRANS. iš japonų - M.: Mir, 1989. - 232 p.
Priglobta Allbest.ru
Panašūs dokumentai
Susipažinimas su šiuolaikinių automobilio elektroninių ir mikroprocesorinių sistemų diagnostikos ir aptarnavimo ypatumais. Pagrindinių automobilio elektroninių komponentų klasifikavimo kriterijų analizė. Bendrosios variklio valdymo sistemų charakteristikos.
santrauka, pridėta 2014-10-09
Jutiklio ir jutiklių įrangos sampratos. Elektroninės variklio valdymo sistemos diagnostika. Vidaus degimo variklio droselio vožtuvo jutiklio veikimo principo aprašymas. Įrenginio tipo parinkimas ir pagrindimas, patentų paieškos darbas.
Kursinis darbas, pridėtas 2014-10-13
Automobilio mikroprocesorių ir mikrovaldiklių architektūra. Analoginių ir diskrečiųjų įrenginių keitikliai. Elektroninė įpurškimo ir uždegimo sistema. Elektroninė kuro tiekimo sistema. Informacinis variklio valdymo sistemų palaikymas.
testas, pridėtas 2016-04-17
Kvadrokopterio prietaiso studijavimas. Bešepetėlių variklių apžvalga ir elektroninių eigos valdiklių veikimo principai. Variklio valdymo pagrindų aprašymas. Visų keturkopteriui taikomų jėgų ir momentų apskaičiavimas. Valdymo ir stabilizavimo kilpos formavimas.
kursinis darbas, pridėtas 2015-12-19
Bendras automobilio išdėstymas ir pagrindinių jo dalių paskirtis. Variklio darbo ciklas, jo veikimo parametrai ir mechanizmų bei sistemų išdėstymas. Jėgos perdavimo agregatai, važiuoklė ir pakaba, elektros įranga, vairas, stabdžių sistema.
santrauka, pridėta 2009-11-17
Naujų transporto rūšių atsiradimas. Pozicijos pasaulio ir Rusijos transporto sistemoje. Technologijos, logistika, kelių transporto veiklos koordinavimas. JAV ir Rusijos inovacijų strategija. Kelių transporto investicinis patrauklumas.
santrauka, pridėta 2009-04-26
Kelių transporto, kaip transporto sistemos elemento, raidos, jo vietos ir vaidmens šiuolaikinėje Rusijos ekonomikoje analizė. Automobilių transporto techninės ir ekonominės ypatybės, pagrindinių veiksnių, lemiančių jo plėtros ir diegimo kelią, charakteristikos.
kontrolinis darbas, pridėtas 2010-11-15
Automobilio NISSAN variklio blokas ir švaistiklio mechanizmas. Dujų paskirstymo mechanizmas, tepimo, aušinimo ir maitinimo sistemos. Integruota variklio valdymo sistema. Kuro įpurškimo ir uždegimo laiko nustatymo posistemiai.
testas, pridėtas 2009-08-06
Transportas ir jo vaidmuo Rusijos Federacijos socialinėje ir ekonominėje raidoje. Regiono transporto sistemos charakteristikos. Programų ir jo reguliavimo priemonių rengimas. Kelių transporto strateginės plėtros principai ir kryptys.
baigiamasis darbas, pridėtas 2014-03-08
Federalinis įstatymas „Dėl kelių transporto Rusijos Federacijoje“. Federalinis įstatymas „Rusijos Federacijos automobilių transporto chartija“. Teisinės, organizacinės ir ekonominės sąlygos automobilių transporto funkcionavimui Rusijos Federacijoje.
