2 Постановка задачи
Целью дипломного проекта является модернизация системы автоматического регулирования освещением дороги автомобилем иномаркой.
Правилами дорожного движения во всех странах определены границы освещенной зоны при ближнем свете. Если по каким-либо причинам граница освещенной зоны приближается к автомобилю, то видимость дороги ухудшается. Если же граница освещенной зоны отдаляется, то ухудшаются условия видимости для водителей встречных автомобилей. Практика показала, что граница освещенной зоны при ближнем свете может значительно изменяться в зависимости от нагрузки автомобиля.
На рисунке 3 показана зависимость для автомобиля средних размеров с классической компоновкой (двигатель впереди, багажник сзади). Положения границы освещенной зоны, соответствующие различным нагрузкам, получены на экране, расположенном на расстоянии 10 м. Основная регулировка соответствует тому случаю, когда в автомобиле находится только водитель.
Варианты нагрузки: 1 - автомобиль без нагрузки; 2 - 6 - соответственно 1...5 человек; 7 - 5 человек и максимальная загрузка багажника; 8 - водитель и 100 кг багажа; 9 водитель и загрузка багажника до максимальной нагрузки на ось.
Рисунок 3 – Зависимость освещенной зоны от нагрузки автомобиля
Чтобы снизить влияние нагрузки автомобиля на границу освещенности, применяют систему регулирования, поддерживающую почти неизменной границу освещенности.
Внедрение такой системы значительно улучшит эксплуатационные свойства автомобиля и даст ощутимые преимущества с точки зрения повышения уровня активной безопасности и комфорта.
3 Описание cистемы
Необходимо разработать систему автоматического регулирования освещения дороги автомобилем.
Функциональная схема разрабатываемого стенда приведена на рисунке 4
U1
дв
Д1
U
U3
МП
У
ЭД
РО
Д2
U2
П
Uос
Д1 – Датчик положения переднего моста; Д2 – датчик положения заднего моста; МП – микропроцессор; У – усилитель; ЭД – электродвигатель; РО – рабочий орган; П – потенциометр.
Рисунок 4 - Функциональная схема САР освещения дороги
автомобилем
Микропроцессор – вычисляет разницу между заранее заданным (запрограммированным) значением напряженности магнитного поля и измеренным датчиком и выдает электрический сигнал рассогласования U.
Усилитель – усиливает мощность электрического сигнала с МП для использования его в качестве управляющего сигнала U.
Электродвигатель – преобразует входной электрический управляющий сигнал U, в выходную механическую величину перемещения – угол поворота вала электродвигателя – дв.
Датчик положения – измеряет давление на мост и преобразует это отклонение в электрический сигнал напряжения.
Рабочий орган – фары, меняют свое положение в зависимости от поступившего сигнала
Потенциометр – определяет действительное положение моста автомобиля
Работает система следующим образом. Датчики положения Д1 и Д2 воспринимают перемещение переднего и заднего мостов относительно кузова. На микропроцессор поступают сигналы U1 и U2 датчиков положения и с потенциометра, который определяет действительное положение моста относительно кузова, анализируя эти сигналы МП вырабатывает управляющий сигнал U. Управляющий сигнал усиливается и поступает на электродвигаетель,с помощью которого поворачивается корпус фары вокруг нижней точки крепления. Система регулирования обеспечивает неизменное положение фар под воздействием колебаний ходовой части и кузова, возникающих из-за неровностей дороги.
Структурная схема САР будет иметь следующий вид:
U1
дв
Wд1
U
U3
WМП
WУ
WДВ
WРО
Wд2
U2
Uос
WПТ
Wу – передаточная функция усилителя мощности; Wдв - передаточная функция двигателя; Wд1 –передаточная функция датчика давления установленного на переднем мосту автомобиля; Wд2 –передаточная функция датчика давления установленного на заднем мосту автомобиля; Wпт - передаточная функция потенциометра; WРО - передаточная регулирующего органа; Wмп - передаточная микропроцессора
Рисунок 5 – Структурная схема САР освещения дороги автомобилем
4 ВЫБОР ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМЫ
4.1 Выбор микропроцессора
Произведя анализ автомобильных процессоров, выбираем процессор фирмы Siemens SAB 80C509A , совместимый с микроконтроллерами Intel 80C51/80C52, в котором имеется дополнительное арифметическое устройство.
Технические характеристики:
- разрядность 8
- тактовая частота 16 МГц
- число каналов 15
- Разрядность АЦП 10
- Минимальное время преобразования аналогового входа в цифру 7 мкс.
- Дополнительное АЛУ
- 29-канальное устройство фиксации и сравнения, а также
- Устройство генерации сигналов переменной длительности (PWM).
Дополнительное АЛУ может выполнять деление 32-разрядных целых чисел за 2,25 мкс, а умножение 16-разрядных чисел — за 1,5 мкс.
WМП(p)=1