T ermins" mehatronika"Ieviesa Tetsuro Moria (Tetsuro Mori) Japānas uzņēmuma Yaskawa Electric inženieris (Yaskawa elektriķis) 1969. gadā. Jēdziens sastāv no divām daļām - "kažokādas", no vārda mehānika, un "tronika", no vārda elektronika. Krievijā pirms termina "mehatronika" parādīšanās tika izmantotas ierīces ar nosaukumu "mehanotroni".
Mehatronika ir progresīvs zinātnes un tehnikas attīstības virziens, kas vērsts uz automātisku un automatizētu mašīnu un sistēmu izveidi un darbību ar datorizētu (mikroprocesoru) to kustības vadību. Mehatronikas galvenais uzdevums ir augstas precizitātes, ļoti uzticamu un daudzfunkcionālu vadības sistēmu izstrāde un izveide sarežģītiem dinamiskiem objektiem. Vienkāršākie mehatronikas piemēri ir automašīnas bremžu sistēma ar ABS (bremžu pretbloķēšanas sistēma) un rūpnieciskajām CNC mašīnām.
Uzņēmums ir lielākais mehatronisko ierīču izstrādātājs un ražotājs pasaulē gultņu nozarēSNR. Uzņēmums ir pazīstams kā pionieris "sensoru" gultņu jomā, c kurš radīja "know-how" tehnoloģiju c izmantojot daudzpolu magnētiskos gredzenus un mehāniskās daļās integrētus mērīšanas komponentus. Tieši tāSNRaizsācis izmantot riteņu gultņus ar integrētu rotācijas ātruma sensoru, kura pamatā ir unikāla magnētiskā tehnoloģija –ASB® (Aktīvā sensora gultnis), kas tagad ir standarts, ko atpazīst un izmanto gandrīz visi lielākie automašīnu ražotāji Eiropā un Japānā. Jau ir saražoti vairāk nekā 82 miljoni šādu ierīču, un līdz 2010. gadam gandrīz 50% no visiem dažādu ražotāju ražotajiem riteņu gultņiem pasaulē izmantos šo tehnoloģiju.ASB®. Tik plaši izmantotsASB®kārtējo reizi pierāda šo risinājumu uzticamību, nodrošinot augstu mērījumu un digitālās informācijas pārraides precizitāti agresīvākajā vidē (vibrācijas, netīrumi, lielas temperatūras atšķirības utt.).
Ilustrācija : SNR
Nesošā konstrukcija ASB®
Tehnoloģiju galvenās priekšrocībasASB®automobiļu rūpniecībā tiek izmantoti:
tas ir kompakts un ekonomisks risinājums, ko atšķirībā no daudzām citām konkurētspējīgām tehnoloģijām var izmantot ne tikai dārgām automašīnām, bet arī zemāka cenu diapazona automašīnām,
tā ir progresīva tehnoloģija automobiļu komforta un drošības pētījumos,
tas ir galvenais elements jēdzienā “pilnīga šasijas kontrole”,
tas ir atvērts standarts, kas nodrošina zemākās licencēšanas izmaksas gultņu un elektronisko komponentu ražotājiem.
Tehnoloģija ASB®1997. gadā izstādē EquipAuto Parīzē saņēma pirmo Grand Prix nominācijā "Jaunas tehnoloģijas oriģinālajai (konveijera) ražošanai".
2005. gadā EquipAuto SNRierosināja turpmāku attīstībuASB®– īpaša sistēma ar griešanās leņķa sensoruASB® stūres sistēma, kas paredzēts stūres griešanās leņķa mērīšanai, kas optimizēs automašīnas elektronisko sistēmu darbību un paaugstinās drošības un komforta līmeni. Šīs sistēmas izstrāde sākās 2003. gadā, ar pūlēmCONTINENTAL TEVES Un SNR rutīnas. 2004. gadā bija gatavi pirmie prototipi. Lauka pārbaudeASB® stūres sistēmanotika 2005. gada martā Zviedrijā par automašīnām Mercedes C -klasē un uzrādīja izcilus rezultātus. Sērijveida ražošanāASB® stūres sistēmajāievada 2008. gadā.
Ilustrācija : SNR
ASB® stūres sistēma
Galvenās priekšrocībasASB® stūres sistēma kļūs:
vienkāršāks dizains,
nodrošinot zemu trokšņa līmeni,
zemākas izmaksas,
izmēru optimizācija…
Ar vairāk nekā 15 gadu pieredzi mehatronisko ierīču izstrādē un ražošanā, uzņēmums piedāvā klientiem ne tikai no autobūves, bet arī no rūpniecības un kosmosa nozares. - "mehatroniskie" gultņiSensora līnija. Šie gultņi ir mantojuši nepārspējamu uzticamībuASB®, pilnīga integrācija un atbilstība starptautiskajiem standartiem ISO.
Atrodas pašā kustības centrā, sensorsSensora līnijapārraida informāciju par leņķisko nobīdi un rotācijas ātrumu vairāk nekā 32 periodus vienā apgriezienā. Tādējādi tiek apvienotas gultņa un mērierīces funkcijas, kas pozitīvi ietekmē gultņa un iekārtas kompaktumu kopumā, vienlaikus nodrošinot konkurētspējīgu cenu attiecībā pret standarta risinājumiem (pamatojoties uz optiskajiem sensoriem).
Fotoattēls : SNR
ietilpst:
Patentēts vairāku celiņu un vairāku polu magnētiskais gredzens, kas ģenerē noteiktas formas magnētisko lauku;
Īpašs elektroniskais komponents MPS 32 XF pārvērš informāciju par magnētiskā lauka izmaiņām ciparu signālā.
Fotoattēls : Toringtona
MPS 32 XF komponents
Sensora līnijas kodētājsvar sasniegt 4096 impulsu izšķirtspēju vienā apgriezienā ar nolasīšanas rādiusu tikai 15 mm, nodrošinot pozicionēšanas precizitāti vairāk nekā 0,1°! TādējādiSensora līnijas kodētājsdaudzos gadījumos var aizstāt standarta optisko kodētāju, vienlaikus dodotpapildu funkcijas.
Ierīce Sensora līnijas kodētājsvar nodrošināt šādus datus ar augstu precizitāti un uzticamību:
leņķiskais stāvoklis,
Ātrums,
griešanās virziens
Pagriezienu skaits
temperatūra.
Jaunās ierīces unikālās īpašībasSNRtika atzīti elektronikas pasaulē prototipu stadijā. Īpašs sensors MPS 32 XF ieguva galveno balvu Zelta balva izstādē Sensor Expo 2001. gadā Čikāgā (ASV).
ŠobrīdSensora līnijas kodētājsatrod savu pielietojumu:
mehāniskajās transmisijās;
konveijeros;
robotikā;
transportlīdzekļos;
autoiekrāvējos;
kontroles, mērīšanas un pozicionēšanas sistēmās.
Fotoattēls : SNR
Viens no turpmākajiem projektiem, kas jāpabeidz 2010.–2011. gadā, irASB®3– gultnis ar integrētu griezes momenta sensoru, kas balstīts uz tuneļa magnētiskās pretestības izmantošanu. Tuneļa magnētiskās pretestības tehnoloģijas izmantošana ļauj nodrošināt:
augsta sensora jutība,
zems enerģijas patēriņš,
labākais signāls attiecībā pret trokšņa līmeni,
plašāks temperatūras diapazons.
ASB®4, kuru plānots izlaist 2012.–2015. gadā, pabeigs gultņu nozares informācijas tehnoloģiju laikmeta atklāšanu. Pirmo reizi tiks integrēta pašdiagnostikas sistēma, kas ļaus, piemēram, gultņa eļļošanas temperatūrai vai tā vibrācijai noskaidrot gultņa stāvokli.
Mehatroniskie moduļi arvien vairāk tiek izmantoti dažādās transporta sistēmās.
Mūsdienīgs auto kopumā ir mehatroniska sistēma, kas ietver mehāniku, elektroniku, dažādus sensorus, borta datoru, kas uzrauga un regulē visu automašīnas sistēmu darbību, informē lietotāju un ienes kontroli no lietotāja uz visām sistēmām. Automobiļu rūpniecība pašreizējā attīstības stadijā ir viena no perspektīvākajām jomām mehatronisko sistēmu ieviešanai, jo palielinās pieprasījums un iedzīvotāju motorizācija, kā arī pastāv konkurence starp atsevišķiem ražotājiem.
Ja mūsdienu auto klasificējam pēc vadības principa, tas pieder pie antropomorfām ierīcēm, jo. tās kustību kontrolē cilvēks. Jau šobrīd varam teikt, ka autoindustrijas pārskatāmā nākotnē būtu jārēķinās ar automobiļu parādīšanos ar autonomas vadības iespēju, t.i. ar inteliģentu satiksmes kontroles sistēmu.
Sīvā konkurence automobiļu tirgū liek šīs jomas speciālistiem meklēt jaunas progresīvas tehnoloģijas. Mūsdienās viena no galvenajām izstrādātāju problēmām ir radīt "gudras" elektroniskas ierīces, kas spēj samazināt ceļu satiksmes negadījumu (CSNg) skaitu. Darba rezultāts šajā jomā bija integrētas transportlīdzekļa drošības sistēmas (SCBA) izveide, kas spēj automātiski uzturēt noteiktu distanci, apturēt automašīnu pie sarkanā luksofora signāla un brīdināt vadītāju, ka viņš pārvar pagriezienu. ātrums ir lielāks, nekā pieļauj fizikas likumi. Ir izstrādāti pat trieciena sensori ar radiosignalizācijas ierīci, kas, automašīnai ietriecoties šķērslī vai sadursmē, izsauc ātro palīdzību.
Visas šīs elektroniskās negadījumu novēršanas ierīces iedalās divās kategorijās. Pirmajā ietilpst automašīnā esošās ierīces, kas darbojas neatkarīgi no jebkādiem signāliem no ārējiem informācijas avotiem (citas automašīnas, infrastruktūra). Viņi apstrādā informāciju, kas nāk no gaisa radara (radara). Otrā kategorija ir sistēmas, kuru pamatā ir dati, kas saņemti no informācijas avotiem, kas atrodas netālu no ceļa, jo īpaši no bākugunīm, kas apkopo satiksmes informāciju un pārraida to caur infrasarkanajiem stariem garāmbraucošām automašīnām.
SKBA ir apvienojis jaunas paaudzes iepriekš uzskaitītās ierīces. Tas uztver gan radara signālus, gan "domājošo" bākuguņu infrasarkanos starus un papildus galvenajām funkcijām nodrošina nepārtrauktu un mierīgu satiksmi vadītājam neregulētos ceļu un ielu krustojumos, ierobežo kustības ātrumu līkumos un dzīvojamos rajonos noteikto ātruma ierobežojumu robežās. Tāpat kā visas autonomās sistēmas, SCBA prasa, lai transportlīdzeklis būtu aprīkots ar bremžu pretbloķēšanas sistēmu (ABS) un automātisko pārnesumkārbu.
SKBA ietver lāzera attāluma mērītāju, kas pastāvīgi mēra attālumu starp automašīnu un jebkuru šķērsli ceļā - kustīgu vai nekustīgu. Ja ir iespējama sadursme un vadītājs nesamazina ātrumu, mikroprocesors liek atbrīvot spiedienu uz akseleratora pedāli, nospiest bremzes. Neliels ekrāns instrumentu panelī mirgo, brīdinot par briesmām. Pēc vadītāja pieprasījuma borta dators var iestatīt drošu distanci atkarībā no ceļa seguma – slapja vai sausa.
SCBA (5.22. att.) spēj vadīt automašīnu, fokusējoties uz ceļa seguma marķējuma baltajām līnijām. Bet šim nolūkam tie ir skaidri, jo tos pastāvīgi “lasa” uz kuģa esošā videokamera. Pēc tam attēla apstrāde nosaka mašīnas pozīciju attiecībā pret līnijām, un elektroniskā sistēma attiecīgi iedarbojas uz stūri.
SCBA iebūvētie infrasarkano staru uztvērēji darbojas raidītāju klātbūtnē, kas atrodas noteiktos intervālos gar brauktuvi. Stari izplatās taisnā līnijā un nelielā attālumā (līdz aptuveni 120 m), un dati, kas tiek pārraidīti ar kodētiem signāliem, nevar tikt ne iestrēgti, ne izkropļoti.
Rīsi. 5.22. Integrēta transportlīdzekļa drošības sistēma: 1 - infrasarkanais uztvērējs; 2 - laika sensors (lietus, mitrums); 3 - barošanas sistēmas droseles pievads; 4 - dators; 5 - papildu solenoīda vārsts bremžu piedziņā; 6 - ABS; 7 - tālmērs; 8 - automātiskā pārnesumkārba; 9 - transportlīdzekļa ātruma sensors; 10 - papildu stūres solenoīda vārsts; 11 - akseleratora sensors; 12 - stūres sensors; 13 - signālu tabula; 14 - elektroniskās redzes dators; 15 - televīzijas kamera; 16 - ekrāns.
Uz att. 5.23 parāda Boch laika sensoru. Atkarībā no modeļa iekšpusē ir ievietota infrasarkanā gaismas diode un viens vai trīs fotodetektori. LED izstaro neredzamu staru akūtā leņķī pret vējstikla virsmu. Ja ārā ir sauss laiks, visa gaisma atstarojas atpakaļ un ietriecas fotodetektorā (tā ir veidota optiskā sistēma). Tā kā staru modulē ar impulsiem, sensors nereaģēs uz svešu gaismu. Bet, ja uz stikla ir pilieni vai ūdens slānis, mainās refrakcijas apstākļi, un daļa gaismas izplūst kosmosā. To nosaka sensors, un kontrolieris aprēķina atbilstošo tīrītāja darbību. Pa ceļam šī ierīce var aizvērt elektrisko jumta lūku, pacelt logus. Sensoram ir vēl 2 fotodetektori, kas ir integrēti kopējā korpusā ar laikapstākļu sensoru. Pirmais ir paredzēts, lai automātiski ieslēgtu priekšējos lukturus, kad kļūst tumšs vai automašīna iebrauc tunelī. Otrais, pārslēdz "tālo" un "tuvās" gaismas. Tas, vai šīs funkcijas ir iespējotas, ir atkarīgs no konkrētā transportlīdzekļa modeļa.
Att.5.23. Laikapstākļu sensora darbības princips
Bremžu pretbloķēšanas sistēma (ABS), tās nepieciešamās sastāvdaļas ir riteņu ātruma sensori, elektroniskais procesors (vadības bloks), servo vārsti, elektriski darbināms hidrauliskais sūknis un spiediena akumulators. Daži agrīnie ABS bija "trīs kanālu", ti. atsevišķi kontrolēja priekšējos bremžu mehānismus, bet pilnīgi atlaida visus aizmugurējos bremžu mehānismus jebkura aizmugurējā riteņa bloķēšanas sākumā. Tas ietaupīja zināmas izmaksas un sarežģītību, bet radīja zemāku efektivitāti salīdzinājumā ar pilnu četru kanālu sistēmu, kurā katrs bremžu mehānisms tiek kontrolēts atsevišķi.
ABS ir daudz kopīga ar vilces kontroles sistēmu (SBS), kuras darbību varētu uzskatīt par "ABS atpakaļgaitā", jo SBS darbojas pēc principa, lai noteiktu brīdi, kad viens no riteņiem sāk strauji griezties salīdzinājumā ar otru. (brīdis, kad sākas slīdēšana) un dodot signālu bremzēt šo riteni. Riteņu ātruma sensorus var koplietot, un tāpēc visefektīvākais veids, kā novērst piedziņas riteņa griešanos, samazinot tā ātrumu, ir īslaicīga (un nepieciešamības gadījumā atkārtota) bremzēšanas darbība, bremzēšanas impulsus var saņemt no ABS vārstu bloka. Faktiski, ja ir ABS, tas ir viss, kas nepieciešams, lai nodrošinātu arī EBS - plus papildu programmatūra un papildu vadības bloks, lai samazinātu dzinēja griezes momentu vai samazinātu piegādātās degvielas daudzumu, ja nepieciešams, vai tieši iejaukties akseleratora pedāļa vadības sistēma..
Uz att. 5.24 parāda automašīnas elektroniskās barošanas sistēmas shēmu: 1 - aizdedzes relejs; 2 - centrālais slēdzis; 3 - akumulators; 4 - izplūdes gāzu pārveidotājs; 5 - skābekļa sensors; 6 - gaisa filtrs; 7 - masas gaisa plūsmas sensors; 8 - diagnostikas bloks; 9 - tukšgaitas ātruma regulators; 10 - droseles stāvokļa sensors; 11 - droseļvārsta caurule; 12 - aizdedzes modulis; 13 - fāzes sensors; 14 - sprausla; 15 - degvielas spiediena regulators; 16 - dzesēšanas šķidruma temperatūras sensors; 17 - svece; 18 - kloķvārpstas stāvokļa sensors; 19 - sitiena sensors; 20 - degvielas filtrs; 21 - kontrolieris; 22 - ātruma sensors; 23 - degvielas sūknis; 24 - relejs degvielas sūkņa ieslēgšanai; 25 - gāzes tvertne.
Rīsi. 5.24. Iesmidzināšanas sistēmas vienkāršota shēma
Viena no SCBA sastāvdaļām ir gaisa spilvens (skat. 5.25. att.), kura elementi atrodas dažādās automašīnas daļās. Inerciālie sensori, kas atrodas buferī, pie dzinēja vairoga, bagāžniekos vai roku balstu zonā (atkarībā no automašīnas modeļa), avārijas gadījumā nosūta signālu uz elektronisko vadības bloku. Lielākajā daļā mūsdienu SCBA frontālie sensori ir paredzēti trieciena spēkam pie ātruma 50 km/h vai vairāk. Sānu puses darbojas ar vājākiem triecieniem. No elektroniskā vadības bloka signāls seko galvenajam modulim, kas sastāv no kompakti uzklāta spilvena, kas savienots ar gāzes ģeneratoru. Pēdējā ir tablete ar aptuveni 10 cm diametru un aptuveni 1 cm biezu ar kristālisku slāpekli ģenerējošu vielu. Elektriskais impulss “planšetdatorā” aizdedzina squib jeb izkausē vadu, un kristāli sprādziena ātrumā pārvēršas gāzē. Viss aprakstītais process ir ļoti ātrs. “Vidējs” spilvens piepūšas 25 ms laikā. Eiropas standarta spilvena virsma virzās uz krūtīm un seju ar ātrumu aptuveni 200 km/h, bet amerikāņu - aptuveni 300. Tāpēc automašīnās, kas aprīkotas ar gaisa spilvenu, ražotāji stingri iesaka piesprādzēties un nesēdēt. tuvu stūrei vai instrumentu panelim. Vismodernākajās sistēmās ir ierīces, kas identificē pasažiera vai bērnu sēdekļa klātbūtni un attiecīgi vai nu izslēdz, vai koriģē piepūšanas pakāpi.
5.25. att. Automašīnas drošības spilvens:
1 - drošības jostu spriegotājs; 2 - gaisa spilvens; 3 - gaisa spilvens; vadītājam; 4 - vadības bloks un centrālais sensors; 5 – izpildmodulis; 6 - inerciālie sensori
Sīkāka informācija par mūsdienu automobiļu MS ir atrodama rokasgrāmatā.
Papildus parastajām automašīnām liela uzmanība tiek pievērsta vieglo transportlīdzekļu (LTV) izveidei ar elektrisko piedziņu (dažkārt tos sauc par netradicionālajiem). Šajā transportlīdzekļu grupā ietilpst elektriskie velosipēdi, skrejriteņi, ratiņkrēsli, elektriskie transportlīdzekļi ar autonomiem enerģijas avotiem. Šādu mehatronisko sistēmu izstrādi veic Zinātniskais un inženiertehniskais centrs "Mechatronika" sadarbībā ar vairākām organizācijām. LTS ir alternatīva transportlīdzekļiem ar iekšdedzes dzinēju un šobrīd tiek izmantoti videi draudzīgās jomās (veselības, tūrisma, izstāžu, parku kompleksos), kā arī mazumtirdzniecības un noliktavās. Elektriskā velosipēda prototipa tehniskie parametri:
Maksimālais ātrums 20 km/h,
Nominālā piedziņas jauda 160 W,
Nominālais ātrums 160 apgr./min,
Maksimālais griezes moments 18 Nm,
Dzinēja svars 4,7 kg,
Uzlādējams akumulators 36V, 6Ah,
Braucot bezsaistē 20 km.
LTS izveides pamatā ir "motora riteņa" tipa mehatroniskie moduļi, kuru pamatā parasti ir liela griezes momenta elektromotori.
Jūras transports. MS arvien vairāk tiek izmantotas, lai pastiprinātu jūras un upju kuģu apkalpju darbu, kas saistīts ar galveno tehnisko līdzekļu automatizāciju un mehanizāciju, kas ietver galveno spēkstaciju ar servisa sistēmām un palīgmehānismiem, elektroenerģijas sistēmu, vispārējās kuģu sistēmas, stūrēšanu. pārnesums un dzinēji.
Integrētas automātiskās sistēmas kuģa noturēšanai noteiktā trajektorijā (SUZT) vai kuģa, kas paredzēts Pasaules okeāna izpētei noteiktā profila līnijā (SUZP), ir sistēmas, kas nodrošina trešo vadības automatizācijas līmeni. Šādu sistēmu izmantošana ļauj:
Paaugstināt jūras pārvadājumu ekonomisko efektivitāti, īstenojot labāko trajektoriju, kuģu kustību, ņemot vērā kuģošanas navigācijas un hidrometeoroloģiskos apstākļus;
Paaugstināt okeanogrāfiskās, hidrogrāfiskās un jūras ģeoloģiskās izpētes ekonomisko efektivitāti, palielinot kuģa noturēšanas precizitāti noteiktā profila līnijā, paplašinot vēja viļņu traucējumu diapazonu, kas nodrošina nepieciešamo vadības kvalitāti, un palielinot kuģa darbības ātrumu. kuģis;
Atrisiniet kuģa optimālās trajektorijas realizācijas problēmas, kad tas novirzās no bīstamiem objektiem; uzlabot kuģošanas drošību kuģošanas apdraudējumu tuvumā, precīzāk kontrolējot kuģa kustību.
Integrētas automātiskās kustības kontroles sistēmas saskaņā ar doto ģeofizikālās izpētes programmu (ASUD) ir paredzētas, lai automātiski nogādātu kuģi noteiktā profila līnijā, automātiski noturētu ģeoloģisko un ģeofizisko kuģi uz pētāmās profila līnijas un veiktu manevrus, pārejot no vienas profila līnijas. citam. Apskatāmā sistēma ļauj paaugstināt jūras ģeofizikālo pētījumu efektivitāti un kvalitāti.
Jūras apstākļos nav iespējams izmantot konvencionālās priekšizpētes metodes (meklēšanas partija vai detalizēta aerofotografēšana), tāpēc par visplašāk izmantoto kļuvusi seismiskā ģeofizikālās izpētes metode (5.26. att.). Ģeofiziskais kuģis 1 velk pneimatisko lielgabalu 3, kas ir seismisko vibrāciju avots, seismogrāfisko iesmu 4, uz kura atrodas atstaroto seismisko vibrāciju uztvērēji, un gala boju 5 uz troses-kabeļa 2. Apakšējie profili ir nosaka, reģistrējot seismisko vibrāciju intensitāti, kas atspoguļojas no 6 dažādu šķirņu robežslāņiem.
5.26.att. Ģeofizisko pētījumu shēma.
Lai iegūtu ticamu ģeofizikālo informāciju, kuģis ar augstu precizitāti jāuztur noteiktā pozīcijā attiecībā pret dibenu (profila līniju), neskatoties uz mazo ātrumu (3-5 mezgli) un ievērojama garuma (līdz 3) velkamo ierīču klātbūtni. km) ar ierobežotu mehānisko izturību.
Firma "Anjutz" ir izstrādājusi integrētu MS, kas nodrošina kuģa turēšanu noteiktā trajektorijā. Uz att. 5.27 parāda šīs sistēmas blokshēmu, kurā ietilpst: žirokkompass 1; lag 2; navigācijas sistēmu instrumenti, kas nosaka kuģa atrašanās vietu (divi vai vairāk) 3; autopilots 4; mini dators 5 (5a - interfeiss, 5b - centrālā atmiņas ierīce, 5c - centrālais procesors); perforētas lentes lasītājs 6; ploteris 7; displejs 8; tastatūra 9; stūres iekārta 10.
Ar aplūkojamās sistēmas palīdzību ir iespējams automātiski nogādāt kuģi uz ieprogrammētu trajektoriju, kuru operators uzstāda, izmantojot tastatūru, kas nosaka pagrieziena punktu ģeogrāfiskās koordinātas. Šajā sistēmā neatkarīgi no informācijas, kas nāk no jebkuras tradicionālās radionavigācijas kompleksa instrumentu grupas vai satelītsakaru ierīcēm, kas nosaka kuģa atrašanās vietu, kuģa iespējamās atrašanās vietas koordinātas tiek aprēķinātas no kuģa sniegtajiem datiem. žirokompass un žurnāls.
5.27.att. Integrētās MS strukturālā diagramma kuģa noturēšanai noteiktā trajektorijā
Kursa vadību ar aplūkojamās sistēmas palīdzību veic autopilots, kura ievade saņem informāciju par dotā kursa ψkopas vērtību, ko veido minidators, ņemot vērā kļūdu pozīcijā kuģis. Sistēma ir samontēta vadības panelī. Tā augšējā daļā ir displejs ar vadības ierīcēm optimālā attēla iestatīšanai. Zemāk, konsoles slīpajā laukā, ir autopilots ar vadības rokturiem. Konsoles horizontālajā laukā atrodas tastatūra, ar kuras palīdzību minidatorā tiek ievadītas programmas. Ir arī slēdzis, ar kuru tiek izvēlēts vadības režīms. Vadības paneļa apakšējā daļā ir mini dators un interfeiss. Visas perifērijas iekārtas ir novietotas uz īpašiem statīviem vai citām konsolēm. Aplūkojamā sistēma var darboties trīs režīmos: "Kurss", "Monitors" un "Programma". Režīmā "Kurss" dotais kurss tiek uzturēts ar autopilota palīdzību pēc žiroskopa rādījumiem. Režīms "Monitors" tiek izvēlēts, kad tiek sagatavota pāreja uz režīmu "Programma", kad šis režīms tiek pārtraukts vai kad pāreja caur šo režīmu ir pabeigta. Režīms “Kurss” tiek pārslēgts, kad tiek konstatēti minidatora, strāvas avotu vai radionavigācijas kompleksa darbības traucējumi. Šajā režīmā autopilots darbojas neatkarīgi no mini datora. Režīmā "Programma" gaita tiek kontrolēta pēc radionavigācijas ierīču (pozīcijas sensoru) vai žirokasa datiem.
Kuģa ierobežošanas sistēmas apkopi uz ST veic operators no vadības paneļa. Sensoru grupas izvēli kuģa stāvokļa noteikšanai veic operators saskaņā ar ieteikumiem, kas parādīti displeja ekrānā. Ekrāna apakšā ir saraksts ar visām šim režīmam atļautajām komandām, kuras var ievadīt, izmantojot tastatūru. Dators bloķē jebkuras aizliegtas atslēgas nejaušu nospiešanu.
Aviācijas tehnoloģija. Panākumi, kas gūti aviācijas un kosmosa tehnoloģiju attīstībā, no vienas puses, un nepieciešamība samazināt mērķoperāciju izmaksas, no otras puses, stimulēja jauna veida tehnoloģiju – attālināti pilotējamo lidmašīnu (RPV) attīstību.
Uz att. 5.28 parāda UAV tālvadības lidojuma vadības sistēmas blokshēmu - HIMAT. HIMAT tālvadības sistēmas galvenā sastāvdaļa ir zemes tālvadības stacija. UAV lidojuma parametrus zemes stacija uztver pa radiosakaru no lidmašīnas, tos uztver un atkodē telemetrijas apstrādes stacija un pārraida uz datorsistēmas zemes daļu, kā arī uz zemes vadības pults informācijas displeja ierīcēm. stacija. Turklāt no RPV tiek saņemts televīzijas kameras parādītā ārējā skata attēls. Cilvēka operatora zemes darba vietas ekrānā redzamais televīzijas attēls tiek izmantots gaisa kuģa vadīšanai gaisa manevru, piezemēšanās un pašas nosēšanās laikā. Zemes tālvadības stacijas kabīne (operatora darba vieta) ir aprīkota ar ierīcēm, kas sniedz informāciju par lidojumu un RPV kompleksa aprīkojuma stāvokli, kā arī līdzekļiem gaisa kuģa vadīšanai. Jo īpaši cilvēka operatora rīcībā ir rokturi un pedāļi gaisa kuģa vadīšanai sānsveres un slīpuma virzienā, kā arī dzinēja vadības rokturis. Galvenās vadības sistēmas atteices gadījumā vadības sistēmas komandas tiek dotas caur īpašu tālvadības pulti RPV operatora diskrētām komandām.
Att.5.28. HIMAT RPV attālās pilotēšanas sistēma:
nesējs B-52; 2 - rezerves vadības sistēma TF-104G lidmašīnā; 3 – telemetriskā saziņas līnija ar zemi; 4 - RPV HIMAT; 5 - telemetriskās komunikācijas līnijas ar RPV; 5 - zemes stacija attālinātai pilotēšanai
Kā autonoma navigācijas sistēma, kas nodrošina mirušo uzskaiti, tiek izmantoti Doplera zemes ātruma un novirzes leņķa mērītāji (DPSS). Šāda navigācijas sistēma tiek izmantota kopā ar kursēšanas sistēmu, kas mēra kursu ar vertikālu sensoru, kas ģenerē gājiena un slīpuma signālus, un borta datoru, kas realizē mirušā aprēķina algoritmu. Kopā šīs ierīces veido Doplera navigācijas sistēmu (sk. 5.29. attēlu). Lai uzlabotu lidmašīnas pašreizējo koordinātu mērīšanas uzticamību un precizitāti, DISS var apvienot ar ātruma mērītājiem
5.29.att. Doplera navigācijas sistēmas diagramma
Elektronisko elementu miniaturizācija, īpašu veidu sensoru un indikatoru ierīču izveide un sērijveida ražošana, kas uzticami darbojas sarežģītos apstākļos, kā arī straujš mikroprocesoru izmaksu samazinājums (ieskaitot tos, kas īpaši paredzēti automašīnām) radīja apstākļus pagriešanai. transportlīdzekļus uz MS diezgan augstā līmenī.
Ātrgaitas sauszemes transports uz magnētiskās balstiekārtas ir spilgts mūsdienu mehatroniskās sistēmas piemērs. Līdz šim pasaulē vienīgā šāda veida komerciālā transporta sistēma tika nodota ekspluatācijā Ķīnā 2002. gada septembrī, un tā savieno Pudunas starptautisko lidostu ar Šanhajas centru. Sistēma izstrādāta, ražota un pārbaudīta Vācijā, pēc tam vilcienu vagoni nogādāti uz Ķīnu. Vadošais celiņš, kas atrodas uz augstas estakādes, tika ražots uz vietas Ķīnā. Vilciens paātrinās līdz 430 km/h un 34 km distanci veic 7 minūtēs (maksimālais ātrums var sasniegt 600 km/h). Vilciens virzās virs vadceļa, uz sliežu ceļa nav berzes, un gaiss nodrošina galveno kustību pretestību. Tāpēc vilcienam ir piešķirta aerodinamiska forma, savienojumi starp vagoniem ir noslēgti (5.30. att.).
Lai avārijas strāvas padeves pārtraukuma gadījumā vilciens neuzkristu uz vadceļa, tas ir aprīkots ar jaudīgiem akumulatoriem, kuru enerģija ir pietiekama, lai vilciens vienmērīgi apstātos.
Ar elektromagnētu palīdzību attālums starp vilcienu un vadceļu (15 mm) kustības laikā tiek uzturēts ar 2 mm precizitāti, kas ļauj pilnībā novērst vagonu vibrāciju pat pie maksimālā ātruma. Atbalsta magnētu skaits un parametri ir komercnoslēpums.
Rīsi. 5.30. Maglev vilciens
Maglev transporta sistēmu pilnībā kontrolē dators, jo tik lielā ātrumā cilvēkam nav laika reaģēt uz jaunām situācijām. Dators kontrolē arī vilciena paātrinājumu un palēninājumu, ņemot vērā arī sliežu ceļa pagriezienus, tāpēc pasažieri, palielinot ātrumu, nejūt diskomfortu.
Aprakstīto transporta sistēmu raksturo augsta uzticamība un nepieredzēta precizitāte satiksmes grafika izpildē. Pirmajos trīs darbības gados pārvadāti vairāk nekā 8 miljoni pasažieru.
Līdz šim vadošās maglev tehnoloģijas (Rietumos lietots saīsinājums vārdiem "magnētiskā levitācija") ir Japāna un Vācija. Japānā maglev uzstādīja pasaules rekordu dzelzceļa transporta ātrumam - 581 km / h. Bet Japāna vēl nav progresējusi tālāk par rekordu uzstādīšanu, vilcieni kursē tikai pa eksperimentālām līnijām Jamanaši prefektūrā, kuru kopējais garums ir aptuveni 19 km. Vācijā Maglev tehnoloģiju izstrādā uzņēmums Transrapid. Lai gan pašā Vācijā maglev komerciālā versija neiesakņojās, izmēģinājumu poligonā Emslandē vilcienus apkalpo uzņēmums Transrapid, kas pirmo reizi pasaulē veiksmīgi ieviesis maglev komerciālo versiju Ķīnā.
Kā piemēru jau esošajām transporta mehatroniskajām sistēmām (TMS) ar autonomu vadību varam minēt VisLab robotautomobili un Parmas Universitātes mašīnredzes un viedo sistēmu laboratoriju.
Četras robotizētas automašīnas ir nobraukušas vēl nebijušus 13 000 kilometrus no Parmas Itālijā uz Šanhaju, lai iegūtu autonomus transportlīdzekļus. Šis eksperiments bija paredzēts kā grūts tests TMC viedajai autonomās braukšanas sistēmai. Viņas pārbaudījums notika pilsētas satiksmē, piemēram, Maskavā.
Robotu automašīnas tika būvētas uz mikroautobusu bāzes (5.31. attēls). No parastajām automašīnām tie atšķīrās ne tikai ar autonomo vadību, bet arī ar tīru elektrisko vilci.
Rīsi. 5.31. VisLab pašbraucošais auto
Saules paneļi atradās uz TMS jumta, lai darbinātu kritisko aprīkojumu: robotizētu sistēmu, kas griež stūri un nospiež gāzes un bremžu pedāļus, kā arī mašīnas datora komponentus. Pārējo enerģiju brauciena laikā piegādāja elektrības rozetes.
Katra robota automašīna bija aprīkota ar četriem lāzerskeneriem priekšā, diviem stereo kameru pāriem, kas skatījās uz priekšu un atpakaļ, trīs kamerām, kas aptver 180 grādu redzes lauku priekšējā "puslodē" un satelīta navigācijas sistēmu, kā arī komplektu datori un programmas, kas ļauj automašīnai pieņemt lēmumus.noteiktās situācijās.
Vēl viens autonomi vadāmas mehatroniskās transporta sistēmas piemērs ir Japānas kompānijas ZMP robotizētais elektromobilis RoboCar MEV-C (5.32. att.).
Att.5.32. Robotiskais elektroauto RoboCar MEV-C
Ražotājs pozicionē šo TMS kā iekārtu tālākai attīstībai. Autonomajā vadības ierīcē ir iekļautas šādas sastāvdaļas: stereokamera, 9 asu bezvadu kustības sensors, GPS modulis, temperatūras un mitruma sensors, lāzera tālmērs, Bluetooth, Wi-Fi un 3G mikroshēmas, kā arī CAN protokols. kas koordinē visu komponentu kopīgo darbu. RoboCar MEV-C izmēri ir 2,3 x 1,0 x 1,6 m un svars 310 kg.
Mūsdienīgs transporta mehatronikas sistēmas pārstāvis ir skrejritenis, kas pieder vieglo transportlīdzekļu klasei ar elektrisko piedziņu.
Motorolleri ir jauna veida transformējami daudzfunkcionāli sauszemes transportlīdzekļi individuālai lietošanai ar elektrisko piedziņu, galvenokārt paredzēti cilvēkiem ar kustību traucējumiem (5.33. att.). Galvenā transscooter atšķirīgā iezīme no citiem sauszemes transportlīdzekļiem ir spēja šķērsot kāpnes un īstenot daudzfunkcionalitātes principu un līdz ar to pārveidojamību plašā diapazonā.
Rīsi. 5.33. Viena no transscooter ģimenes "Kangaroo" paraugiem parādīšanās
Transskūtera dzinējs ir izgatavots, pamatojoties uz “motora riteņa” tipa mehatronisko moduli. Funkcijas un attiecīgi arī konfigurācijas, ko nodrošina Kangaroo dzimtas skrejriteņi, ir šādas (5.34. att.):
- "Scooter" - kustība lielā ātrumā uz garas pamatnes;
- "Atzveltnes krēsls" - manevrēšana uz īsa pamata;
- "Balance" - kustība stāvus žiroskopa stabilizācijas režīmā uz diviem riteņiem;
- "Compact-vertical" - kustība, stāvot uz trim riteņiem žiroskopiskās stabilizācijas režīmā;
- "Apmales" - apmales pārvarēšana uzreiz stāvot vai sēdus (dažiem modeļiem ir papildu funkcija "Slīpa apmale" - apmales pārvarēšana līdz 8 grādu leņķī);
- "Kāpnes uz augšu" - kāpšana pa kāpņu pakāpieniem priekšā, sēžot vai stāvot;
- "Kāpnes lejā" - nokāpšana pa kāpņu pakāpieniem priekšā, sēžot;
- "Pie galda" - zema piezemēšanās, kājas uz grīdas.
Rīsi. 5.34. Galvenās skrejriteņa konfigurācijas uz viena tā varianta piemēra
Transscooter ir vidēji 10 kompaktas liela griezes momenta elektriskās piedziņas ar mikroprocesora vadību. Visas piedziņas ir viena tipa - līdzstrāvas brushless motori, kurus vada Hall sensoru signāli.
Lai vadītu šādas ierīces, tiek izmantota daudzfunkcionāla mikroprocesoru vadības sistēma (CS) ar borta datoru. Transscooter vadības sistēmas arhitektūra ir divu līmeņu. Apakšējais līmenis ir pašas piedziņas apkope, augšējais līmenis ir piedziņu koordinēta darbība pēc dotās programmas (algoritma), sistēmas un sensoru darbības testēšana un uzraudzība; ārējais interfeiss - attālā piekļuve. Augstākā līmeņa kontrolieris (borta dators) ir Advantech PCM-3350 PC/104 formātā. Kā zemāka līmeņa kontrolieris, specializēts mikrokontrolleris TMS320F2406 no Texas Instruments elektromotoru vadīšanai. Kopējais zema līmeņa kontrolieru skaits, kas atbild par atsevišķu bloku darbību, ir 13: desmit piedziņas vadības kontrolieri; stūres galvas kontrolleris, kas ir atbildīgs arī par displejā redzamās informācijas attēlošanu; kontrolieris akumulatora atlikušās jaudas noteikšanai; akumulatora uzlādes un izlādes kontrolieris. Datu apmaiņa starp transscooter borta datoru un perifērijas kontrolieriem tiek atbalstīta caur kopēju kopni ar CAN interfeisu, kas ļauj minimizēt vadītāju skaitu un sasniegt reālu datu pārraides ātrumu 1 Mbps.
Borta datora uzdevumi: elektrisko piedziņu vadība, apkalpošanas komandas no stūres galvas; akumulatora atlikušās uzlādes aprēķināšana un parādīšana; trajektorijas problēmas risināšana pārvietošanai pa kāpnēm; attālinātas piekļuves iespēja. Izmantojot borta datoru, tiek ieviestas šādas atsevišķas programmas:
Motorollera paātrinājums un palēninājums ar kontrolētu paātrinājumu / palēninājumu, kas ir personīgi pielāgots lietotājam;
Programma, kas ievieš aizmugurējo riteņu darbības algoritmu līkumos;
Gareniskā un šķērsvirziena žiroskopa stabilizācija;
Apmales pārvarēšana augšup un lejup;
Kustība augšup un lejup pa kāpnēm
Pielāgošana pakāpienu izmēriem;
Kāpņu telpas parametru noteikšana;
Riteņu bāzes maiņa (no 450 līdz 850 mm);
Motorollera sensoru, piedziņas vadības bloku, akumulatora uzraudzība;
Emulācijas, kuru pamatā ir parkošanās radara sensoru rādījumi;
Attālā piekļuve vadības programmām, iestatījumu maiņa caur internetu.
Transscooter ir 54 sensori, kas ļauj tam pielāgoties videi. Starp tiem: Hall sensori, kas iebūvēti bezsuku motoros; absolūtā leņķa sensori, kas nosaka skrejriteņa sastāvdaļu stāvokli; pretestības stūres sensors; infrasarkanais attāluma sensors parkošanās radaram; slīpuma mērītājs, kas ļauj noteikt skrejriteņa slīpumu braukšanas laikā; akselerometrs un leņķiskā ātruma sensors, ko izmanto žiroskopa stabilizācijas kontrolei; radiofrekvenču uztvērējs tālvadībai; pretestības lineārās nobīdes sensors, lai noteiktu krēsla stāvokli attiecībā pret rāmi; šunti motora strāvas un atlikušās akumulatora jaudas mērīšanai; potenciometriskais ātruma regulators; deformācijas mērinstrumenta svara sensors, lai kontrolētu aparāta svara sadalījumu.
Vadības sistēmas vispārīgā blokshēma ir parādīta 5.35. attēlā.
Rīsi. 5.35. Ķenguru dzimtas skrejriteņa vadības sistēmas blokshēma
Leģenda:
RMC - absolūtā leņķa sensori, DH - Hall sensori; BU - vadības bloks; LCD - šķidro kristālu indikators; MKL - motora ritenis kreisais; MCP - labā riteņa motors; BMS - jaudas vadības sistēma; LAN - ports borta datora ārējam savienojumam programmēšanas, iestatījumu utt. T - elektromagnētiskā bremze.
Galvenās mehatronisko ierīču priekšrocības salīdzinājumā ar tradicionālajiem automatizācijas rīkiem ir:
Salīdzinoši zemas izmaksas visu elementu un saskarņu augstās integrācijas, unifikācijas un standartizācijas dēļ;
Augsta sarežģītu un precīzu kustību izpildes kvalitāte, pateicoties viedo vadības metožu izmantošanai;
Augsta uzticamība, izturība un trokšņu imunitāte;
Moduļu strukturālais kompaktums (līdz miniaturizācijai un mikromašīnām),
Uzlabots mašīnu svars, izmēri un dinamiskie raksturlielumi, pateicoties kinemātisko ķēžu vienkāršošanai;
Spēja integrēt funkcionālos moduļus sarežģītās mehatroniskās sistēmās un kompleksos konkrētiem klienta uzdevumiem.
Pasaules mehatronisko ierīču ražošanas apjoms katru gadu palielinās, aptverot visas jaunās jomas. Mūsdienās mehatroniskos moduļus un sistēmas plaši izmanto šādās jomās:
Darbgaldu būve un iekārtas tehnoloģisko procesu automatizācijai;
Robotika (rūpnieciskā un speciālā);
Aviācijas, kosmosa un militārais aprīkojums;
Automobiļi (piemēram, bremžu pretbloķēšanas sistēmas, transportlīdzekļu stabilizācijas un automātiskās parkošanās sistēmas);
Netradicionālie transportlīdzekļi (elektriskie velosipēdi, kravas rati, elektriskie skrejriteņi, ratiņkrēsli);
Biroja aprīkojums (piemēram, kopētāji un faksimila aparāti);
Datortehnikas elementi (piemēram, printeri, ploteri, diskdziņi);
Medicīnas iekārtas (rehabilitācija, klīniskā, servisa);
Sadzīves tehnika (mazgāšanas, šūšanas, trauku mazgājamās mašīnas un citas mašīnas);
Mikromašīnas (medicīnai, biotehnoloģijai, sakariem un telekomunikācijām);
Kontroles un mērīšanas ierīces un mašīnas;
Foto un video tehnika;
Simulatori pilotu un operatoru apmācībai;
Šovu nozare (skaņas un gaismas sistēmas).
Protams, šo sarakstu var papildināt.
Mehatronikas straujo attīstību 90. gados kā jaunu zinātniski tehnisko virzienu nosaka trīs galvenie faktori:
Jaunas tendences pasaules rūpniecības attīstībā;
Mehatronikas pamatprincipu un metodoloģijas izstrāde (zinātniskās pamatidejas, principiāli jauni tehniskie un tehnoloģiskie risinājumi);
Speciālistu darbība pētniecības un izglītības jomās.
Pašreizējais automatizētās mašīnbūves attīstības posms mūsu valstī norisinās jaunajās ekonomiskajās realitātēs, kad rodas jautājums par valsts tehnoloģisko dzīvotspēju un saražotās produkcijas konkurētspēju.
Var izdalīt šādas pasaules tirgus galveno prasību izmaiņu tendences aplūkotajā jomā:
Iekārtu ražošanas un apkalpošanas nepieciešamība atbilstoši standartos formulētajai starptautiskajai kvalitātes standartu sistēmai ISO sērija 9000 ;
Zinātnisko un tehnisko produktu tirgus internacionalizācija un līdz ar to nepieciešamība aktīvi ieviest formas un metodes praksē
starptautiskā inženierzinātņu un tehnoloģiju pārnese;
Mazo un vidējo ražošanas uzņēmumu lomas palielināšana ekonomikā, pateicoties to spējai ātri un elastīgi reaģēt uz mainīgajām tirgus prasībām;
Datorsistēmu un tehnoloģiju, telekomunikāciju iekārtu straujā attīstība (EEK valstīs 2000.gadā 60% no kopējā nacionālā produkta pieauguma notika tieši šo nozaru dēļ); šīs vispārējās tendences tiešas sekas ir moderno mašīnu mehāniskās kustības un tehnoloģisko funkciju vadības sistēmu intelektualizācija.
Kā galveno klasifikācijas pazīmi mehatronikā šķiet lietderīgi ņemt sastāvdaļu integrācijas līmeni. Atbilstoši šai pazīmei mehatroniskās sistēmas var dalīt pa līmeņiem vai paaudzēm, ja ņemam vērā to parādīšanos zinātnietilpīgo produktu tirgū, vēsturiski pirmā līmeņa mehatronikas moduļi ir tikai divu sākotnējo elementu kombinācija. Tipisks pirmās paaudzes moduļa piemērs ir "reduktors", kur mehāniskā pārnesumkārba un vadāmais motors tiek ražoti kā viens funkcionāls elements. Uz šiem moduļiem balstītās mehatroniskās sistēmas ir atradušas plašu pielietojumu dažādu kompleksās ražošanas automatizācijas līdzekļu izveidē (konveijeri, konveijeri, rotējošie galdi, palīgmanipulatori).
Otrā līmeņa mehatroniskie moduļi parādījās 80. gados saistībā ar jaunu elektronisko tehnoloģiju attīstību, kas ļāva izveidot miniatūras sensorus un elektroniskas vienības to signālu apstrādei. Piedziņas moduļu kombinācija ar iepriekšminētajiem elementiem ir novedusi pie mehatronisko kustību moduļu rašanās, kuru sastāvs pilnībā atbilst iepriekš ieviestajai definīcijai, kad tiek panākta trīs dažāda fizikālā rakstura ierīču integrācija: 1) mehāniskā, 2) elektriskās un 3) elektroniskās. Uz šīs klases mehatronisko moduļu bāzes izveidotas 1) vadāmas jaudas mašīnas (turbīnas un ģeneratori), 2) darbgaldi un industriālie roboti ar ciparu vadību.
Trešās paaudzes mehatronisko sistēmu attīstība ir saistīta ar salīdzinoši lētu mikroprocesoru un uz tiem balstītu kontrolieru parādīšanos tirgū, un tā ir vērsta uz visu mehatroniskajā sistēmā notiekošo procesu intelektualizāciju, galvenokārt uz funkcionālo kustību vadības procesu. mašīnas un mezgli. Vienlaikus tiek izstrādāti jauni principi un tehnoloģijas augstas precizitātes un kompaktu mehānisko agregātu izgatavošanai, kā arī jauna veida elektromotori (galvenokārt bezsuku un lineārie liela griezes momenta), atgriezeniskās saites un informācijas sensori. Jaunu 1) precizitātes, 2) informācijas un 3) mērīšanas zinātniski ietilpīgu tehnoloģiju sintēze nodrošina pamatu viedo mehatronisko moduļu un sistēmu projektēšanai un ražošanai.
Nākotnē mehatroniskās mašīnas un sistēmas tiks apvienotas mehatroniskos kompleksos, kuru pamatā ir kopīgas integrācijas platformas. Šādu kompleksu izveides mērķis ir panākt augstas produktivitātes un vienlaikus tehniskās un tehnoloģiskās vides elastības apvienojumu, pateicoties tās pārkonfigurācijas iespējai, kas nodrošinās konkurētspēju un augstu produkcijas kvalitāti.
Mūsdienu uzņēmumiem, kas uzsāk mehatronikas produktu izstrādi un ražošanu, šajā sakarā ir jāatrisina šādi galvenie uzdevumi:
Mehānisko, elektronisko un informatīvo profilu apakšnodaļu (kas parasti darbojās autonomi un atsevišķi) strukturāla integrācija vienotās projektēšanas un ražošanas komandās;
"Uz mehatroniku orientētu" inženieru un vadītāju apmācības, kas spēj integrēt sistēmu un vadīt dažādu kvalifikāciju augsti specializētu speciālistu darbu;
Informācijas tehnoloģiju no dažādām zinātnes un tehnikas jomām (mehānika, elektronika, datorvadība) integrēšana vienotā rīku komplektā mehatronisko uzdevumu datora atbalstam;
Visu izmantoto elementu un procesu standartizācija un unifikācija MS projektēšanā un ražošanā.
Šo problēmu risināšanai bieži vien ir jāpārvar uzņēmumā izveidojušās vadības tradīcijas un vidējā līmeņa vadītāju ambīcijas, kuri pieraduši risināt tikai savus šaura profila uzdevumus. Tāpēc vidējie un mazie uzņēmumi, kas var viegli un elastīgi mainīt savu struktūru, ir vairāk sagatavoti pārejai uz mehatronikas produktu ražošanu.
Līdzīga informācija.
Autotransportam ir liela nozīme valsts transporta sistēmā un ekonomikā. Auto tiek plaši izmantots kravu pārvadāšanai uz dzelzceļu, upju un jūras piestātnēm, rūpnieciskās tirdzniecības uzņēmumu, laukstrādnieku apkalpošanā, kā arī nodrošina pasažieru pārvadājumus. Autotransports veido aptuveni pusi no pasažieru un kravu pārvadājumiem (12.1. att.)
12.1.attēls– Transporta sadale
Kopš pirmās automašīnas parādīšanās ir pagājuši burtiski simts gadi, un praktiski nav nevienas darbības jomas, kurā tas netiktu izmantots. Tāpēc automobiļu rūpniecība attīstīto valstu ekonomikās šobrīd ir vadošā inženierzinātņu nozare. Tam ir iemesli:
Pirmkārt, katru dienu cilvēkiem ir nepieciešams arvien vairāk automašīnu dažādu ekonomisko problēmu risināšanai;
Otrkārt, šī nozare ir zināšanu ietilpīga un augsto tehnoloģiju. Tas "velk" sev līdzi daudzas citas nozares, kuru uzņēmumi izpilda tā daudzos pasūtījumus. Automobiļu rūpniecībā ieviestās inovācijas neizbēgami liek arī šīm nozarēm uzlabot ražošanu. Sakarā ar to, ka šādu nozaru ir ļoti daudz, rezultātā notiek kāpums visā nozarē un līdz ar to arī ekonomikā kopumā;
Treškārt, automobiļu rūpniecība visās attīstītajās valstīs ir viena no ienesīgākajām tautsaimniecības nozarēm, jo tā veicina tirdzniecības pieaugumu un ienes ievērojamus ienākumus valsts kasei, pārdodot vietējā un pasaules tirgū;
Ceturtkārt, automobiļu rūpniecība ir stratēģiski svarīga nozare. Šīs nozares attīstība padara valsti ekonomiski stipru un līdz ar to neatkarīgāku. Automobiļu tehnoloģiju labāko piemēru plaša izmantošana armijā, bez šaubām, palielina valsts aizsardzības spēku.
Tagad automobiļu rūpniecībā ir vairākas tendences, kas liecina par tās nozīmi un nozīmi, kā arī saistītās nozares industriāli attīstīto valstu ekonomikās. Ir pilnīgi jauna pieeja automašīnas tehniskajai attīstībai, tā ražošanas organizācijai un tehnoloģijai. Zinātniskās un tehnoloģiskās tendences ir samazināt degvielas patēriņu un kaitīgo izmešu daudzumu, izstrādāt ultravieglu automašīnu, uzlabot drošību, kvalitāti, uzticamību un ilgmūžību, kā arī attīstīt viedo ceļu un ceļu sistēmas.
Mehatronikas attīstībai automašīnās (12.2. att.) un ražošanas mašīnās ir savas īpatnības. Automašīnās automatizācijas un līdz ar to arī mehatronikas paplašināšanās sākās galvenokārt komforta ierīču jomā. Pirmajā no mehatroniskajām vienībām, kā jau vēsturiski ierasts, bija dzinējs ar degvielas padeves sistēmu un tā automātisko vadību. Otrais ir pielikumu jaudas kontroles sistēma (EHR), kuras ražošanā pasaules līderis ir Bosch. Trešais ir pārraide. Šeit process sākās ar mehānisko transmisiju parādīšanos ar pārslēgšanas posmiem zem slodzes. Tās parādījās hidrauliskās, pēc tam elektrohidrauliskās pārslēgšanas ierīces un pēc tam elektroniskā automātiskā pārslēgšanas vadība. Rietumu firmas (Vācijas ZF un citi) sāka piegādāt automobiļu rūpnīcas un ražot pārdošanai transmisijas šādā pilnā komplektācijā
Agregātu mehatroniskā dizaina spēks un ieguvums īpaši skaidri redzams transmisiju piemērā, kas automātiskās vadības klātbūtnē un bez tās ar tām pašām citām kompleksa sastāvdaļām uzrāda pārsteidzošu kontrastu abu pašu raksturlielumos. un ar tiem aprīkotajiem transportlīdzekļiem. Mehatroniskā formā tie nodrošina daudz labvēlīgākus raksturlielumus gandrīz visos mašīnas darbības rādītājos: tehniskajos, ekonomiskajos un ergonomiskajos.
Salīdzinot mehatroniskos kompleksus ar to nemehatroniskajiem prototipiem tehniskās pilnības ziņā, ir viegli konstatēt, ka pirmie ir ievērojami pārāki par otro ne tikai vispārīgo rādītāju, bet arī dizaina līmeņa un kvalitātes ziņā. Tas nav pārsteidzoši: sinerģiskais efekts izpaužas ne tikai galaproduktā, bet arī projektēšanas procesā, pateicoties jaunajai dizaina pieejai.
12.2.attēls– Mehatronisko transportlīdzekļu sistēmu klasifikācija
Kontrolējot automašīnas dzinēja darbību, tiek izmantotas dažādas sistēmas:
- AVCS (Active Valve Control System)- Subaru automašīnu mainīgā vārstu laika sistēma maina vārsta pacelšanas augstumu atkarībā no momentānās dzinēja slodzes. Common Rail(Nissan) - iesmidzināšanas sistēma, kas piegādā degvielu cilindriem caur kopēju līniju zem augsta spiediena. Tam ir vairākas priekšrocības, kas padara braukšanu vadītājam patīkamāku: Common rail dīzeļdzinējiem ir raksturīga gan lieliska droseles reakcija, gan zems degvielas patēriņš, kas novērš nepieciešamību bieži apstāties degvielas uzpildes stacijās.
- GDI- Benzīna tiešā iesmidzināšana, ko var tulkot kā "dzinējs ar tiešu degvielas iesmidzināšanu", tas ir, degviela šādam dzinējam netiek iesmidzināta ieplūdes kolektorā, bet tieši motora cilindros. M-Fire- sadegšanas procesa vadības sistēma - ievērojami samazina izplūdes gāzu necaurredzamību un slāpekļa oksīdu saturu tajās, vienlaikus palielinot jaudu un samazinot trokšņa līmeni.
- MIVEC(Mitsubishi) - optimāli kontrolē ieplūdes vārstu atvēršanu atbilstoši dzinēja darbības apstākļiem, kas uzlabo dzinēja stabilitāti tukšgaitā, jaudas un griezes momenta raksturlielumus visā darbības diapazonā.
- VTEC(Honda) - Mainīga vārstu laika sistēma. Tos izmanto, lai uzlabotu griezes momenta raksturlielumus plašā apgriezienu diapazonā, kā arī lai uzlabotu dzinēja ekonomiju un ekoloģiskos raksturlielumus. Izmanto arī Mazda automašīnām.
- DPS- Dual Pump System - divi eļļas sūkņi, kas savienoti virknē (t.i., viens pēc otra). Ja abu eļļas sūkņu apgriezieni ir vienādi, notiek "vienmērīga" eļļas cirkulācija, t.i. nav apgabalu ar augstu un zemu spiedienu (12.3. att.).
12.3.attēls- Divu sūkņu sistēma
- Common Rail(Angļu) kopējā šoseja) ir moderna degvielas padeves sistēmu tehnoloģija dīzeļdzinējos ar tiešo iesmidzināšanu. Common rail sistēmā sūknis sūknē degvielu ar augstu spiedienu (250 - 1800 bar, atkarībā no dzinēja darbības režīma) kopējā degvielas padeves caurulē. Elektroniski vadāmi inžektori ar solenoīda vai pjezoelektriskiem vārstiem iesmidzina degvielu cilindros. Atkarībā no konstrukcijas sprauslas vienā ciklā veic no 2 līdz 5 injekcijām. Precīzs iesmidzināšanas sākuma leņķa un iesmidzinātās degvielas daudzuma aprēķins ļauj dīzeļdzinējiem izpildīt paaugstinātās vides un ekonomiskās prasības. Turklāt dīzeļdzinēji ar Common rail sistēmu ir cieši pietuvojušies un dažos gadījumos pārspējuši benzīna dzinējus pēc savas jaudas un dinamiskajām īpašībām.
Ir dažāda veida mehatroniskās pārraides ierīces:
- CVT- Automātiskā pārnesumkārba ar CVT. Tas ir mehānisms ar pārnesumu skaita maiņas diapazonu, kas ir lielāks nekā 5-pakāpju manuālajai pārnesumkārbai.
- DAC- Downhill Assist Control – sistēma kontrolē mašīnas uzvedību stāvās nogāzēs. Riteņi ir aprīkoti ar sensoriem, kas mēra riteņu griešanās ātrumu un pastāvīgi salīdzina to ar automašīnas ātrumu. Analizējot saņemtos datus, elektronika laikus nobremzē priekšējos riteņus līdz ātrumam aptuveni 5 km/h.
- DDS- Downhill Drive Support - sistēma Nissan automašīnu kustības kontrolei stāvos nobraucienos. DDS, braucot lejup, automātiski uztur ātrumu 7 km/h, neļaujot riteņiem bloķēties.
- Drive Select 4x4- Pilnpiedziņu var ieslēgt un izslēgt kustībā ar ātrumu līdz 100 km/h.
-TSA(Trailer Stability Assist) - transportlīdzekļa stabilizācijas sistēma, braucot ar piekabi. Zaudējot stabilitāti, automašīna, kā likums, sāk pļāpāt uz ceļa. Šajā gadījumā TSA bremzē riteņus "pa diagonāli" (kreisais priekšējais - labais aizmugurē vai labais priekšējais - kreisais aizmugurē) ārpus fāzes ar svārstībām, vienlaikus samazinot transportlīdzekļa ātrumu, samazinot degvielas padevi dzinējam. Lietots Honda automašīnās.
- Easy Select 4WD- pilnpiedziņas sistēma, ko plaši izmanto Mitsubishi automašīnās, ļauj mainīt 2WD uz 4WD un otrādi, kamēr automašīna pārvietojas.
- Pakāpju loģiskā kontrole- "gudrā" pārnesumu izvēles sistēma nodrošina vienmērīgu saķeri, kas ir īpaši svarīgi, kāpjot kalnā.
- Hipertronika CVT-M6(Nissan) - nodrošina vienmērīgu, bezpakāpju paātrinājumu bez grūdieniem, kas raksturīgs tradicionālajām automātiskajām mašīnām. Turklāt tie ir ekonomiskāki nekā tradicionālās automātiskās pārnesumkārbas. CVT-M6 ir paredzēts vadītājiem, kuri vēlas apvienot automātiskās un manuālās ūdens pārnesumkārbas priekšrocības. Pārvietojot pārnesumu pārslēgšanas sviru uz slotu, kas atrodas vistālāk no vadītāja, jūs iegūstat iespēju pārslēgt sešus pārnesumus ar fiksētiem pārnesumu skaitļiem.
- INVECS II- adaptīvā automātiskā (Mitsubishi) - automātiskā pārnesumkārba ar sporta režīmu un mehāniskās vadības iespēju.
- EBA- elektroniska spiediena kontroles sistēma hidrauliskajā bremžu sistēmā, kas avārijas bremzēšanas un nepietiekamas bremžu pedāļa piepūles gadījumā patstāvīgi palielina spiedienu bremžu maģistrālē, padarot to daudzkārt ātrāku par cilvēku. Un EBD sistēma vienmērīgi sadala bremzēšanas spēkus un darbojas kopā ar ABS - bremžu pretbloķēšanas sistēmu.
-ESP+- pretslīdēšanas stabilizācijas sistēma ESP - vissarežģītākā sistēma, kas izmanto pretbloķēšanas, pretslīdes ar vilces kontroli un elektroniskās droseles vadības sistēmas iespējas. Vadības bloks saņem informāciju no sensoriem par automašīnas leņķisko paātrinājumu, stūres griešanās leņķi, informāciju par automašīnas ātrumu un katra riteņa griešanos. Sistēma analizē šos datus un aprēķina kustības trajektoriju, un, ja pagriezienos vai manevros reālais ātrums nesakrīt ar aprēķināto un automašīna “izceļas” pagrieziena ārpusē vai iekšpusē, tā koriģē kustības trajektoriju, bremzējot riteņi un samazināta dzinēja vilce.
- HAC- Hill-star Assist Control – sistēma kontrolē automašīnas uzvedību stāvās nogāzēs. HAC ne tikai novērš riteņu izgriešanos, braucot uz slidenas nogāzes, bet arī var novērst ripošanu atpakaļ, ja transportlīdzekļa ātrums ir pārāk mazs un tas slīd uz leju zem ķermeņa svara.
- Kalna turētājs- ar šo ierīci automašīna tiek turēta uz bremzēm arī pēc bremžu pedāļa atlaišanas, Hill Holder tiek izslēgts tikai pēc sajūga pedāļa atlaišanas. Paredzēts, lai sāktu kustību augšup.
- AIRMATIC Dual Control- Aktīvā pneimatiskā piekare ar elektronisku regulēšanu un adaptīvo amortizācijas sistēmu ADS II darbojas pilnībā automātiskajā režīmā (12.4. att.). Salīdzinot ar tradicionālo tērauda balstiekārtu, tas ievērojami uzlabo braukšanas komfortu un drošību. AIRMATIC DC darbojas ar gaisa spilveniem, kuri atkarībā no braukšanas situācijas tiek elektroniski padarīti stingrāki vai mīkstāki. Ja sensori konstatē, piemēram, sportisku braukšanas stilu, parasti ērtā pneimatiskā piekare tiek automātiski nostiprināta. Balstiekārtu un amortizāciju var arī manuāli, izmantojot slēdzi, iestatīt sportiskā vai komfortablā režīmā.
Elektronika darbojas ar četriem dažādiem amortizācijas režīmiem (ADS II), kas uz katra riteņa automātiski pielāgojas ceļa apstākļiem. Tādējādi automašīna vienmērīgi ripo pat uz slikta ceļa, nezaudējot stabilitāti.
12.4.attēls– AIRMATIC Dual Control
Sistēma ir aprīkota arī ar transportlīdzekļa izlīdzināšanas funkciju. Tas nodrošina gandrīz nemainīgu klīrensu pat ar piekrautu transportlīdzekli, kas nodrošina transportlīdzeklim stabilitāti. Braucot ar lielu ātrumu, transportlīdzeklis var automātiski nolaisties, lai samazinātu virsbūves slīpumu. Braucot ar ātrumu virs 140 km/h, transportlīdzeklis automātiski nolaižas par 15 mm, un pie ātruma zem 70 km/h atkal tiek atjaunots normāls līmenis. Turklāt sliktiem ceļiem ir iespējams manuāli pacelt automašīnu par 25 mm. Ilgstoši braucot ar ātrumu aptuveni 80 km/h vai kad ātrums tiek pārsniegts par 120 km/h, normālais līmenis atkal tiek automātiski atjaunots.
Arī automašīnās tiek izmantotas dažādas bremžu sistēmas, lai ievērojami samazinātu bremzēšanas ceļu, kompetenti interpretētu vadītāja uzvedību bremzēšanas laikā un aktivizētu maksimālo bremzēšanas spēku avārijas bremzēšanas gadījumā.
- Bremžu palīgs (BAS), kas ir standartaprīkojumā visām Mercedes-Benz vieglajām automašīnām, interpretē vadītāja bremzēšanas uzvedību un avārijas bremzēšanas noteikšanas gadījumā ģenerē maksimālo bremzēšanas spēku, ja vadītājs pats nepiespiež pietiekami daudz bremžu pedāļa. Bremžu asistenta izstrādes pamatā ir Mercedes-Benz Negadījumu izpētes nodaļas saņemtie dati: kritiskā situācijā autovadītāji bremžu pedāli nospiež ātri, bet ne pietiekami spēcīgi. Šajā gadījumā bremžu palīgs var efektīvi atbalstīt vadītāju.
Labākai izpratnei īsumā apskatīsim mūsdienu bremžu sistēmu tehnoloģiju: bremžu pastiprinātājs, kas pastiprina vadītāja pēdas radīto spiedienu, sastāv no divām kamerām, kuras viena no otras atdala kustīga membrāna. Ja bremzēšana netiek veikta, tad abās kamerās ir vakuums. Nospiežot bremžu pedāli bremžu pastiprinātājā, tiek atvērts mehāniskais vadības vārsts, kas ļauj gaisam iekļūt aizmugurējā kamerā un maina spiediena attiecību abās kamerās. Maksimālā piepūle tiek radīta, kad otrajā kamerā valda atmosfēras spiediens. Bremžu palīgierīcē (BAS) tā sauktais diafragmas kustības sensors nosaka, vai bremzēšana ir ekstrēma. Tas nosaka membrānas kustību starp kamerām un pārraida vērtību uz BAS vadības bloku. Pastāvīgi salīdzinot vērtības, mikrodators atpazīst brīdi, kad bremžu pedāļa nospiešanas ātrums (vienāds ar membrānas kustības ātrumu bremžu pastiprinātājā) pārsniedz standarta vērtību - tā ir avārijas bremzēšana. Šādā gadījumā sistēma iedarbina magnētisko vārstu, caur kuru aizmugurējā kamera tiek uzreiz piepildīta ar gaisu un tiek radīts maksimālais bremzēšanas spēks. Neskatoties uz šo automātisko pilno bremzēšanu, riteņi nebloķējas, jo labi zināmā bremžu pretbloķēšanas sistēma ABS dozē bremzēšanas spēku, optimāli noturot to uz bloķēšanas robežas, tādējādi saglabājot transportlīdzekļa vadāmību. Ja vadītājs noņem kāju no bremžu pedāļa, īpašs iedarbināšanas sensors aizver solenoīda vārstu un tiek deaktivizēta automātiskā bremžu pastiprināšana.
12.6.attēls– Bremžu asistents (BAS) Mercedes
- bremžu pretbloķēšanas sistēma (ABS)(vācu antiblockiersystem angļu bremžu pretbloķēšanas sistēma (ABS)) - sistēma, kas novērš transportlīdzekļa riteņu bloķēšanu bremzēšanas laikā. Sistēmas galvenais mērķis ir samazināt bremzēšanas ceļu un nodrošināt transportlīdzekļa vadāmību spēcīgas bremzēšanas laikā, kā arī novērst tā nekontrolētas slīdēšanas iespēju.
ABS sastāv no šādām galvenajām sastāvdaļām:
Ātruma vai paātrinājuma (palēninājuma) sensori, kas uzstādīti uz transportlīdzekļa riteņu rumbām.
Vadības vārsti, kas ir spiediena modulatora elementi, uzstādīti galvenās bremžu sistēmas līnijā.
Vadības bloks, kas saņem signālus no sensoriem un kontrolē vārstu darbību.
Pēc bremzēšanas sākuma ABS sāk pastāvīgu un diezgan precīzu katra riteņa griešanās ātruma noteikšanu. Gadījumā, ja viens ritenis sāk griezties ievērojami lēnāk nekā citi (tas nozīmē, ka ritenis ir tuvu bloķēšanai), vārsts bremžu maģistrālē ierobežo šī riteņa bremzēšanas spēku. Tiklīdz ritenis sāk griezties ātrāk nekā pārējais, bremzēšanas spēks tiek atjaunots.
Šis process tiek atkārtots vairākas reizes (vai vairākus desmitus reižu) sekundē, un tas parasti izraisa ievērojamu bremžu pedāļa pulsāciju. Bremzēšanas spēku var ierobežot gan visā bremžu sistēmā vienlaikus (vienkanālu ABS), gan sānu bremžu sistēmā (divkanālu ABS) vai pat viena riteņa (daudzkanālu ABS). Viena kanāla sistēmas nodrošina diezgan efektīvu palēninājumu, bet tikai tad, ja visu riteņu saķeres apstākļi ir vairāk vai mazāk vienādi. Daudzkanālu sistēmas ir dārgākas un sarežģītākas nekā vienkanāla sistēmas, taču tās ir efektīvākas bremzējot uz nelīdzenas virsmas, ja, piemēram, bremzējot viens vai vairāki riteņi ietriecas ledū, slapjā ceļa posmā vai plecu.
Mūsdienu automašīnās tiek plaši izmantotas vadības un navigācijas sistēmas. .
- DISTRONIC sistēma– ievieš elektronisku attāluma kontroli līdz priekšā braucošajam transportlīdzeklim, izmantojot radaru, vienkāršu darbību ar TEMPOMAT sviru, nodrošina papildu komfortu uz autobāņiem un tamlīdzīgiem ceļiem, uztur vadītāja darba stāvokli.
Distances regulators DISTRONIC uztur nepieciešamo distanci no priekšā braucošā transportlīdzekļa. Ja attālums samazinās, tiek aktivizēta bremžu sistēma. Ja priekšā nebrauc neviens transportlīdzeklis, DISTRONIC saglabā vadītāja iestatīto ātrumu. DISTRONIC nodrošina papildu komfortu braukšanai pa autobāni un līdzīgiem ceļiem. Mikrodators radara signālus apstrādā ar ātrumu no 30 līdz 180 km/h, kas uzstādīts aiz režģa. Radara impulsi tiek atspoguļoti no priekšā braucošā transportlīdzekļa, apstrādāti un, pamatojoties uz šo informāciju, tiek aprēķināts attālums līdz priekšējam transportlīdzeklim un tā ātrums. Ja Mercedes-Benz automašīna ar DISTRONIC tuvojas priekšā braucošajam transportlīdzeklim pārāk tuvu, DISTRONIC automātiski samazina droseles pedāli un iedarbina bremzes, lai saglabātu iestatīto attālumu. Ja nepieciešams spēcīgi bremzēt, vadītājs par to tiek informēts ar akustiskā signāla un brīdinājuma gaismas palīdzību – tas nozīmē, ka vadītājam pašam jānospiež bremžu pedālis. Ja attālums palielinās, tad DISTRONIC atkal nodrošina nepieciešamo distanci un paātrina automašīnu līdz iestatītajam ātrumam. DISTRONIC ir standarta TEMPOMAT funkcijas ar mainīgu ātruma ierobežojumu SPEEDTRONIC turpmāka attīstība
12.7.attēls– Vadības un navigācijas sistēma
Mercedes-Benz ir ieviesis pirmo AIR-matic mehatronisko pneimatisko balstiekārtu ar ADS amortizatoru vadību S klases sedanu standartaprīkojumā.
Sistēmā AIR-matic S klases sedana statnis satur pneimatisko elastīgo elementu: mums pazīstamo atsperu lomu pilda saspiests gaiss, kas ietverts zem gumijas auklas apvalka. Pat bagāžniekā ir amortizators ar neparastu "pagarinājumu" sānos. Protams, automašīnai ir pilnvērtīga pneimatiskā sistēma (kompresors, uztvērējs, līnijas, vārstu ierīces). Un arī - sensoru tīkls un, protams, procesors. Kā sistēma darbojas. Pēc procesora pavēles vārsti atver gaisa piekļuvi no pneimatiskās sistēmas elastīgajiem elementiem (vai izlaiž gaisu no turienes). Tādējādi mainās virsbūves grīdas līmenis: sistēmā tiek iestrādāta tā atkarība no automašīnas ātruma. Šoferis var arī "izrādīt gribu" – pacelt mašīnu, teiksim, lai izkustinātu ievērojamus izciļņus.
REKLĀMAS veic "smalku" darbu - kontrolē amortizatorus. Kustoties amortizatora stienim, daļa šķidruma plūst ne tikai caur vārstiem virzulī, bet arī caur pašu “pagarinājumu”, kura iekšpusē izpildmehānisms ir vārstu sistēma, kas nodrošina četrus iespējamos amortizatora darbības režīmus. Pamatojoties uz informāciju, kas nāk no sensoriem un saskaņā ar vadītāja izvēlēto algoritmu (“sportisks” vai “ērts”), procesors katram amortizatoram izvēlas “pašreizējam brīdim” atbilstošāko režīmu un nosūta komandas. uz izpildmehānismiem.
Mūsdienu automašīnas ir aprīkotas klimata kontroles sistēma. Šī sistēma ir paredzēta mikroklimata radīšanai un automātiskai uzturēšanai automašīnā. Sistēma nodrošina apkures, ventilācijas un gaisa kondicionēšanas sistēmu vienotu darbību, izmantojot elektronisko vadību.
Elektronikas izmantošana ļāva sasniegt zonālo klimata kontroli automašīnā. Atkarībā no temperatūras zonu skaita izšķir šādas klimata kontroles sistēmas:
vienas zonas klimata kontrole;
Divu zonu klimata kontrole
trīs zonu klimata kontrole;
Četru zonu klimata kontrole.
Klimata kontroles sistēmai ir šādas īpašības vispārēja ierīce:
gaisa kondicionēšanas sistēma;
· kontroles sistēma.
Klimata kontrole ietver apkures, ventilācijas un gaisa kondicionēšanas sistēmu konstrukcijas elementus, tostarp:
sildītāja radiators;
Pieplūdes gaisa ventilators
gaisa kondicionieris, kas sastāv no iztvaicētāja, kompresora, kondensatora un uztvērēja.
Galvenie elementi klimata kontroles sistēmas ir:
ievades sensori;
· Vadības bloks;
izpildierīces.
Ievades sensori izmērīt atbilstošos fiziskos parametrus un pārvērst tos elektriskos signālos. Vadības sistēmas ievades sensori ietver:
āra gaisa temperatūras sensors;
saules starojuma līmeņa sensors (fotodiode);
izejas temperatūras sensori;
slāpētāju potenciometri;
iztvaicētāja temperatūras sensors;
spiediena sensors gaisa kondicionēšanas sistēmā.
Izplūdes temperatūras sensoru skaitu nosaka klimata kontroles sistēmas konstrukcija. Izejas temperatūras sensoram var pievienot kāju telpas izejas temperatūras sensoru. Divu zonu klimata kontroles sistēmā izplūdes temperatūras sensoru skaits tiek dubultots (sensori kreisajā un labajā pusē), bet trīs zonu klimata kontroles sistēmā tas ir trīskāršs (pa kreisi, pa labi un aizmugurē).
Amortizatora potenciometri fiksē amortizatoru pašreizējo stāvokli. Iztvaicētāja temperatūras un spiediena sensori nodrošina gaisa kondicionēšanas sistēmas darbību. Elektroniskais vadības bloks saņem signālus no sensoriem un saskaņā ar ieprogrammēto programmu ģenerē vadības darbības uz izpildmehānismiem.
Pievadierīcēs ietilpst amortizatora piedziņas un pieplūdes gaisa ventilatora elektromotors, ar kura palīdzību tiek izveidots un uzturēts iestatītais temperatūras režīms. Slēģus var darbināt mehāniski vai elektriski. Gaisa kondicionētāja konstrukcijā var izmantot šādus amortizatorus:
Gaisa pieplūdes vārsts
centrālais amortizators;
temperatūras kontroles amortizatori (sistēmās ar 2 vai vairāk kontroles zonām);
Recirkulācijas slāpētājs
· amortizatori glāžu atkausēšanai.
Klimata kontroles sistēma nodrošina automātisku temperatūras kontroli automašīnas salonā 16-30 °C robežās.
Vēlamā temperatūras vērtība tiek iestatīta, izmantojot vadības ierīces uz automašīnas paneļa. Signāls no regulatora nonāk elektroniskajā vadības blokā, kur tiek aktivizēta atbilstošā programma. Saskaņā ar izveidoto algoritmu vadības bloks apstrādā signālus no ievades sensoriem un aktivizē nepieciešamos izpildmehānismus. Ja nepieciešams, tiek ieslēgts gaisa kondicionieris.
Mūsdienu automašīna ir paaugstinātas bīstamības avots. Vienmērīgs automašīnas jaudas un ātruma pieaugums, satiksmes plūsmu blīvums ievērojami palielina avārijas iespējamību.
Lai pasargātu pasažierus avārijā, tiek aktīvi izstrādātas un ieviestas tehniskās drošības ierīces. 50. gadu beigās bija drošības jostas paredzēti, lai sadursmes gadījumā noturētu pasažierus savos sēdekļos. Astoņdesmito gadu sākumā bija gaisa spilveni.
To konstrukcijas elementu kopums, ko izmanto, lai pasargātu pasažierus no traumām negadījumā, veido transportlīdzekļa pasīvās drošības sistēmu. Sistēmai jānodrošina aizsardzība ne tikai pasažieriem un konkrētam transportlīdzeklim, bet arī citiem satiksmes dalībniekiem.
Automašīnas pasīvās drošības sistēmas svarīgākās sastāvdaļas ir:
· drošības jostas;
Drošības jostu spriegotāji
aktīvie galvas balsti
gaisa spilveni;
· auto virsbūve, izturīga pret deformāciju;
avārijas atvienošanas akumulators;
vairākas citas ierīces (apgāšanās aizsardzības sistēma kabrioletam; bērnu drošības sistēmas - stiprinājumi, sēdekļi, drošības jostas).
Mūsdienīgajai automašīnas pasīvās drošības sistēmai ir elektroniska vadība, kas nodrošina vairuma komponentu efektīvu mijiedarbību.
Kontroles sistēma ietilpst:
ievades sensori;
· Vadības bloks;
Sistēmas komponentu iedarbināšanas ierīces.
Ievades sensori nosaka parametrus, pie kuriem notiek avārija, un pārvērš tos elektriskos signālos. Ievades sensori ietver:
trieciena sensors;
Drošības jostas slēdzenes slēdzis;
Priekšējā pasažiera sēdekļa aizņemtības sensors
· Sēdekļa stāvokļa sensors vadītājam un priekšējam pasažierim.
Parasti katrā automašīnas pusē ir uzstādīti divi. trieciena sensors. Tie nodrošina atbilstošus drošības spilvenus. Aizmugurē trieciena sensori tiek izmantoti, ja transportlīdzeklis ir aprīkots ar elektriski darbināmiem aktīvajiem galvas balstiem. Drošības jostas sprādzes slēdzis nosaka drošības jostas lietošanu.
Priekšējā pasažiera sēdekļa aizņemtības sensors ļauj saglabāt atbilstošo drošības spilvenu avārijas gadījumā un gadījumā, ja priekšējā sēdeklī nav pasažiera.
Atkarībā no vadītāja un priekšējā pasažiera sēdpozīcijas, ko fiksē atbilstošie sensori, mainās sistēmas komponentu pielietojuma secība un intensitāte.
Pamatojoties uz sensoru signālu salīdzinājumu ar vadības parametriem, vadības bloks atpazīst avārijas iestāšanos un aktivizē nepieciešamos sistēmas elementu izpildmehānismus.
Pasīvās drošības sistēmas elementu izpildmehānismi ir:
gaisa spilvenu aizdedze;
· Drošības jostu spriegotāja aizdedze;
· Akumulatora avārijas atslēga aizdedze (relejs);
· Aktīvo galvas balstu piedziņas mehānisma aizdedze (lietojot galvas balstus ar elektrisko piedziņu);
· kontrollampiņa, kas signalizē par nepiesprādzētām drošības jostām.
Izpildmehānismi tiek aktivizēti noteiktā kombinācijā saskaņā ar iegulto programmatūru.
ISOFIX- Isofix bērnu sēdeklīšu stiprinājuma sistēma. Ārēji bērnu sēdeklīši ar šo sistēmu atšķiras ar divām kompaktām slēdzenēm, kas atrodas ragavas aizmugurē. Slēdzenes aptver sešu milimetru stieni, kas paslēpts aiz spraudņiem sēdekļa atzveltnes pamatnē.
Nosūtiet savu labo darbu zināšanu bāzē ir vienkārši. Izmantojiet zemāk esošo veidlapu
Studenti, maģistranti, jaunie zinātnieki, kuri izmanto zināšanu bāzi savās studijās un darbā, būs jums ļoti pateicīgi.
Publicēts http://www.allbest.ru/
Uzbekistānas Republikas Augstākās un vidējās speciālās izglītības ministrija
Buhāras Inženierzinātņu un tehnoloģiju institūts
Patstāvīgs darbs
Mehatroniskās sistēmas autotransportam
Plāns
Ievads
1. Mērķa un problēmas izklāsts
2. Pārnesumu pārslēgšanas kontroles likumi (programmas).
3. Mūsdienīgs auto
4. Jaunuma priekšrocības
Bibliogrāfija
Ievads
Mehatronika kā sarežģīta zinātne radās, apvienojot atsevišķas mehānikas un mikroelektronikas daļas. To var definēt kā zinātni, kas nodarbojas ar sarežģītu sistēmu analīzi un sintēzi, kurās vienādā mērā tiek izmantotas mehāniskās un elektroniskās vadības ierīces.
Visas automašīnu mehatroniskās sistēmas pēc to funkcionālā mērķa ir sadalītas trīs galvenajās grupās:
Dzinēju vadības sistēmas;
Transmisijas un ritošās daļas vadības sistēmas;
Salonu aprīkojuma vadības sistēmas.
Dzinēja vadības sistēma ir sadalīta benzīna un dīzeļdzinēju vadības sistēmās. Pēc vienošanās tie ir monofunkcionāli un sarežģīti.
Monofunkcionālās sistēmās ECU sūta signālus tikai iesmidzināšanas sistēmai. Injekciju var veikt nepārtraukti un impulsiem. Ar pastāvīgu degvielas padevi tās daudzums mainās spiediena maiņas dēļ degvielas padeves caurulē, bet ar impulsu - impulsa ilguma un frekvences dēļ. Mūsdienās viena no perspektīvākajām mehatronikas sistēmu pielietošanas jomām ir automašīnas. Ja domājam par automobiļu rūpniecību, tad šādu sistēmu ieviešana ļaus sasniegt pietiekamu ražošanas elastību, labāk uztvert modes tendences, ātri ieviest progresīvus zinātnieku un dizaineru sasniegumus un tādējādi iegūt jaunu kvalitāti automašīnu pircējiem. Automašīna pati par sevi, it īpaši moderna automašīna, ir rūpīgi pārdomāta no dizaina viedokļa. Mūsdienīga automašīnas izmantošana prasa paaugstinātas prasības braukšanas drošībai, jo arvien pieaug valstu motorizācija un stingrāki vides standarti. Tas jo īpaši attiecas uz lielpilsētu teritorijām. Atbilde uz mūsdienu urbānisma izaicinājumiem ir mobilo izsekošanas sistēmu dizains, kas kontrolē un koriģē komponentu un mezglu darbības raksturlielumus, panākot optimālus automobiļa videi draudzīguma, drošības un ekspluatācijas komforta rādītājus. Steidzamā nepieciešamība papildināt automašīnu dzinējus ar sarežģītākām un dārgākām degvielas sistēmām lielā mērā ir saistīta ar arvien stingrāku prasību ieviešanu attiecībā uz kaitīgo vielu saturu izplūdes gāzēs, kuras diemžēl tikai tagad sāk izstrādāt.
Sarežģītās sistēmās viens elektroniskais bloks kontrolē vairākas apakšsistēmas: degvielas iesmidzināšanu, aizdedzi, vārstu laiku, pašdiagnostiku u.c. Dīzeļdzinēja elektroniskā vadības sistēma kontrolē iesmidzinātās degvielas daudzumu, iesmidzināšanas sākuma laiku, degļa sveces strāvu, utt. Elektroniskajā transmisijas vadības sistēmā regulēšanas objekts galvenokārt ir automātiskā pārnesumkārba. Pamatojoties uz signāliem no droseles leņķa sensoriem un transportlīdzekļa ātrumu, ECU izvēlas optimālo transmisijas attiecību, kas uzlabo degvielas efektivitāti un vadāmību. Šasijas vadība ietver kustības procesu kontroli, automašīnas trajektorijas izmaiņas un bremzēšanu. Tie ietekmē piekari, stūres un bremžu sistēmu, nodrošina iestatītā ātruma saglabāšanu. Salona aprīkojuma vadība ir paredzēta, lai palielinātu automašīnas komfortu un patērētāja vērtību. Šim nolūkam kondicionieris, elektroniskais instrumentu panelis, daudzfunkcionāla informācijas sistēma, kompass, lukturi, periodisks tīrītājs, izdegušas lampas indikators, šķēršļu noteikšanas ierīce, braucot atpakaļgaitā, pretaizdzīšanas ierīces, sakaru iekārtas, centrālā atslēga. durvju slēdzenes, elektriskie logi, nolaižamie sēdekļi, drošības režīms utt.
1. Mērķis un problēmas izklāsts
Izšķirošā nozīme, kas pieder elektroniskajai sistēmai automašīnā, liek mums pievērst pastiprinātu uzmanību problēmām, kas saistītas ar to apkopi. Šo problēmu risinājums ir pašdiagnostikas funkciju iekļaušana elektroniskajā sistēmā. Šo funkciju ieviešanas pamatā ir transportlīdzeklī jau izmantoto elektronisko sistēmu iespējas nepārtrauktai uzraudzībai un kļūdu noteikšanai šīs informācijas glabāšanai un diagnostikai. Automašīnu mehatronisko sistēmu pašdiagnostika. Elektronisko dzinēja un transmisijas vadības sistēmu attīstība ir uzlabojusi automašīnas veiktspēju.
Pamatojoties uz signāliem no sensoriem, ECU ģenerē komandas sajūga ieslēgšanai un izslēgšanai. Šīs komandas tiek dotas solenoīda vārstam, kas ieslēdz un izslēdz sajūga izpildmehānismu. Pārnesumu pārslēgšanai tiek izmantoti divi solenoīda vārsti. Apvienojot šo divu vārstu atvērto-aizvērtos stāvokļus, hidrauliskā sistēma iestata četras pārnesumu pozīcijas (1, 2, 3 un overdrive). Pārslēdzot pārnesumus, sajūgs atslēdzas, tādējādi novēršot ar pārnesumu pārslēgšanu saistītās griezes momenta maiņas sekas.
2.
Pārnesumu pārslēgšanas kontroles likumi (programmas). automātiskajā pārnesumkārbā nodrošināt optimālu dzinēja enerģijas pārvadi uz automašīnas riteņiem, ņemot vērā nepieciešamās saķeres un ātruma īpašības un degvielas ekonomiju. Tajā pašā laikā programmas optimālu vilces ātruma īpašību un minimālā degvielas patēriņa sasniegšanai atšķiras viena no otras, jo šo mērķu vienlaicīga sasniegšana ne vienmēr ir iespējama. Tāpēc atkarībā no braukšanas apstākļiem un vadītāja vēlmes varat izvēlēties programmu "ekonomija", lai samazinātu degvielas patēriņu, programmu "jauda", izmantojot īpašu slēdzi. Kādi bija jūsu galda datora parametri pirms pieciem vai septiņiem gadiem? Mūsdienās šķiet, ka 20. gadsimta beigu sistēmas bloki ir atavisms un tikai izliekas par rakstāmmašīnu. Līdzīga situācija ar automobiļu elektroniku.
3. moderna automašīna
Tagad nav iespējams iedomāties modernu automašīnu bez kompaktiem vadības blokiem un izpildmehānismiem - izpildmehānismiem. Neskatoties uz zināmu skepsi, to ieviešana virzās uz priekšu: jūs vairs nepārsteigsit mūs ar elektronisko degvielas iesmidzināšanu, servo spoguļiem, jumta lūkām un logiem, elektrisko stūres pastiprinātāju un multimediju izklaides sistēmām. Un kā lai neatceras, ka elektronikas ieviešana automašīnā pēc būtības tika sākta no atbildīgākās ķermeņa - bremzēm. Tagad, 1970. gadā, Bosch un Mercedes-Benz kopīgā izstrāde ar pieticīgo saīsinājumu ABS radīja revolūciju aktīvajā drošībā. Bremžu pretbloķēšanas sistēma ne tikai nodrošināja automašīnas vadāmību ar pedāli nospiestu "līdz grīdai", bet arī rosināja izveidot vairākas saistītas ierīces - piemēram, vilces kontroles sistēmu (TCS). Pirmo reizi šo ideju tālajā 1987. gadā īstenoja viens no vadošajiem iebūvētās elektronikas izstrādātājiem - uzņēmums Bosch. Būtībā vilces kontrole ir pretēja ABS: pēdējā neļauj riteņiem slīdēt bremzēšanas laikā, bet TCS - paātrinājuma laikā. Elektronikas bloks uzrauga saķeri ar riteņiem, izmantojot vairākus ātruma sensorus. Ja autovadītājs spēcīgāk nekā parasti "spiedīs" uz akseleratora pedāli, radot riteņu izslīdēšanas draudus, ierīce vienkārši "nosmacēs" dzinēju. Dizaina "apetīte" pieauga gadu no gada. Tikai dažus gadus vēlāk tika izveidota ESP, elektroniskā stabilitātes programma. Aprīkojot automašīnu ar sensoriem griešanās leņķim, riteņu ātrumam un sānu paātrinājumam, bremzes sāka palīdzēt vadītājam vissarežģītākajās situācijās. Palēninot vienu vai otru riteni, elektronika samazina automašīnas dreifēšanas risku, braucot lielā ātrumā sarežģītos pagriezienos. Nākamais posms: borta datoram iemācīja palēnināt ... vienlaicīgi 3 riteņus. Noteiktos apstākļos uz ceļa tas ir vienīgais veids, kā stabilizēt automašīnu, kuru kustības centrbēdzes spēki mēģinās novirzīt no drošas trajektorijas. Taču līdz šim elektronikai uzticēta tikai "pārraudzības" funkcija. Vadītājs ar pedāli joprojām radīja spiedienu hidrauliskajā piedziņā. Tradīciju lauza elektrohidrauliskā SBC (Sensotronic Brake Control), kas jau kopš 2006. gada ir iekļauta dažu Mercedes-Benz modeļu standartaprīkojumā. Sistēmas hidraulisko daļu attēlo spiediena akumulators, galvenais bremžu cilindrs un līnijas. Elektriskais - sūkņa sūknis, radot spiedienu 140-160 atm. , spiediena sensori, riteņu ātrums un bremžu pedāļa gājiens. Nospiežot pēdējo, vadītājs nekustina parasto vakuuma pastiprinātāja stieni, bet gan nospiež “pogu” ar kāju, dodot signālu datoram, it kā viņš vadītu kādu sadzīves tehniku. Tas pats dators aprēķina optimālo spiedienu katrai ķēdei, un sūknis caur vadības vārstiem piegādā šķidrumu darba cilindriem.
4. Jaunuma priekšrocības
Jaunuma priekšrocības- ātrums, ABS un stabilizācijas sistēmas funkciju kombinācija vienā ierīcē. Ir arī citi ieguvumi. Piemēram, ja pēkšņi noņemat kāju no gāzes pedāļa, bremžu cilindri pievedīs klučus pie diska, sagatavojot avārijas bremzēšanai. Sistēma ir pat saistīta ar... logu tīrītājiem. Pēc "tīrītāju" darba intensitātes dators izdara secinājumu par kustību lietus laikā. Reakcija ir īsa un nemanāma, ja vadītājs pieskaras disku spilventiņiem žāvēšanai. Nu, ja jums ir "paveicies" iekļūt satiksmes sastrēgumā uz augšu, neuztraucieties: automašīna neripinās atpakaļ, kamēr vadītājs nepārvietos kāju no bremzes uz gāzi. Visbeidzot, pie ātruma zem 15 km/h var tikt aktivizēta tā sauktā mīkstā palēninājuma funkcija: izlaižot gāzi, automašīna apstāsies tik maigi, ka vadītājs pat nejūt pēdējo “ieniršanu”. mehatronikas mikroelektronikas dzinēja transmisija
Ko darīt, ja elektronika sabojājas? Viss kārtībā: speciālie vārsti atvērsies pilnībā, un sistēma darbosies kā tradicionālā, tomēr bez vakuuma pastiprinātāja. Pagaidām dizaineri neuzdrošinās pilnībā atteikties no hidrauliskajām bremžu ierīcēm, lai gan izcili uzņēmumi jau izstrādā "šķidrumu nesaturošas" sistēmas ar spēku un galveno. Piemēram, Delphi paziņoja par risinājumu lielākajai daļai tehnisko problēmu, kas vēl nesen šķita strupceļos: ir izstrādāti jaudīgi elektromotori - bremžu cilindru aizstājēji, un elektriskie izpildmehānismi ir padarīti vēl kompaktāki par hidrauliskajiem.
Saraksts l iterācijas
1. Butilins V.G., Ivanovs V.G., Lepeško I.I. et al Riteņu bremzēšanas mehatronisko vadības sistēmu analīze un attīstības perspektīvas // Mechatronika. Mehānika. Automatizācija. Elektronika. Datorzinātne. - 2000. - Nr.2. - S. 33 - 38.
2. Danovs B.A., Titovs E.I. Ārzemju automašīnu elektroniskais aprīkojums: Transmisijas, piekares un bremžu vadības sistēmas. - M.: Transports, 1998. - 78 lpp.
3. Danovs B. A. Elektroniskās vadības sistēmas ārvalstu transportlīdzekļiem. - M.: Karstā līnija - Telecom, 2002. - 224 lpp.
4. Shiga H., Mizutani S. Ievads automobiļu elektronikā: TRANS. no japāņu valodas - M.: Mir, 1989. - 232 lpp.
Mitināts vietnē Allbest.ru
Līdzīgi dokumenti
Iepazīšanās ar automobiļa moderno elektronisko un mikroprocesoru sistēmu diagnostikas un apkalpošanas iezīmēm. Automašīnas elektronisko komponentu klasifikācijas galveno kritēriju analīze. Dzinēja vadības sistēmu vispārīgie raksturlielumi.
abstrakts, pievienots 10.09.2014
Sensora un sensoru aprīkojuma jēdzieni. Elektroniskās dzinēja vadības sistēmas diagnostika. Iekšdedzes dzinēja droseļvārsta sensora darbības principa apraksts. Ierīces veida izvēle un pamatojums, patentmeklējuma darbs.
kursa darbs, pievienots 13.10.2014
Automašīnas mikroprocesoru un mikrokontrolleru arhitektūra. Analogo un diskrēto ierīču pārveidotāji. Elektroniskā iesmidzināšanas un aizdedzes sistēma. Elektroniskā degvielas padeves sistēma. Dzinēja vadības sistēmu informatīvais atbalsts.
tests, pievienots 17.04.2016
Kvadrokoptera ierīces izpēte. Pārskats par bezsuku motoriem un elektronisko gājiena regulatoru darbības principiem. Dzinēja vadības pamatu apraksts. Visu kvadrokopteram pielietoto spēku un momentu aprēķins. Vadības un stabilizācijas cilpas veidošana.
kursa darbs, pievienots 19.12.2015
Automašīnas vispārējais izvietojums un tā galveno daļu mērķis. Dzinēja darba cikls, tā darbības parametri un mehānismu un sistēmu izvietojums. Spēka agregāti, šasija un piekare, elektrotehnika, stūre, bremžu sistēma.
abstrakts, pievienots 17.11.2009
Jaunu transporta veidu parādīšanās. Pozīcijas pasaules un Krievijas transporta sistēmā. Tehnoloģijas, loģistika, koordinācija autotransporta darbībā. ASV un Krievijas inovāciju stratēģija. Autotransporta investīciju pievilcība.
abstrakts, pievienots 26.04.2009
Autotransporta kā transporta sistēmas elementa attīstības analīze, tā vieta un loma mūsdienu Krievijas ekonomikā. Autotransporta tehniskās un ekonomiskās īpatnības, galveno faktoru raksturojums, kas nosaka tā attīstības un izvēršanas ceļu.
kontroles darbs, pievienots 15.11.2010
Automašīnas NISSAN dzinēja bloks un kloķa mehānisms. Gāzes sadales mehānisms, eļļošanas, dzesēšanas un barošanas sistēmas. Integrēta dzinēja vadības sistēma. Degvielas iesmidzināšanas un aizdedzes laika noteikšanas apakšsistēmas.
tests, pievienots 06.08.2009
Transports un tā loma Krievijas Federācijas sociāli ekonomiskajā attīstībā. Reģiona transporta sistēmas raksturojums. Programmu un pasākumu izstrāde tās regulēšanai. Autotransporta stratēģiskās attīstības principi un virzieni.
diplomdarbs, pievienots 03.08.2014
Federālais likums "Par autopārvadājumiem Krievijas Federācijā". Federālais likums "Krievijas Federācijas autotransporta harta". Juridiskie, organizatoriski un ekonomiskie nosacījumi autotransporta darbībai Krievijas Federācijā.
