Микропроцесорное Проектирование системы климат контроля автомобиля

Датчик, показывающий температуру холодного воздуха, то есть дающий информацию о максимальной степени охлаждения забортного или внутрисалонного воздуха, устанавливается на выходном отверстии в испарителе, где и происходит испарение сжатого хладагента.

Датчики температуры

В кондиционерах применяют несколько датчиков внутренней и наружной температуры воздуха, температуры испарителя, температуры охлаждающей жидкости двигателя. Во всех датчиках используются термисторы, причем термисторы датчиков внутренней и наружной температуры и температуры испарителя имеют одинаковые характеристики (рис.1, а). Характеристика датчика температуры охлаждающей жидкости показана на (рис.1, б.)

 

 

 

 

Рис.35. Характеристики датчиков: a — температуры испарителя; 6 — температуры охлаждающей жидкости 

Датчик температуры воздуха в салоне содержит малогабаритный вентилятор, чтобы, пропуская через себя воздух салона, показывать его среднюю температуру. Внешняя часть датчика температуры воздуха вне салона изготавливается из смолы с высокой теплоемкостью, поэтому датчик не реагирует на резкие изменения температуры (например, из-за поступления отработавших газов от впереди идущего автомобиля) и показывает среднюю наружную температуру. Датчик испарителя устанавливается на выходном отверстии испарителя (в котором происходит испарение сжатого хладоагента) и показывает температуру охлажденного воздуха, т. е. дает информацию о максимально достижимой степени охлаждения. Датчик температуры охлаждающей жидкости расположен на выходе из системы охлаждения двигателя и показывает ее температуру. Он используется для установления наибольшей охлаждающей способности и включения в случае необходимости схемы подогрева

Датчик интенсивности солнечного излучения  

 

 

 

Рис.36. Датчик интенсивности солнечного излучения: а — эквивалентная емка; 6 — характеристика

 

Датчик устанавливается над щитком приборов так, чтобы он воспринимал солнечные лучи. С помощью этого датчика определяется интенсивность солнечного излучения и учитывается нзменение температуры салона, вызванное солнечными лучами. Датчики могут быть двух видов — с термистором и с фотодиодом VD-1 (рис.2, а). Фотодиод подбирается таким образом, чтобы он не реагировал на температуру окружающего воздуха, но обладал высокой чувствительностью к солнечным лучам. Характеристика датчика показана на рис.1, б.

Электронный блок управления

С  труктура ЭБУ (В системе используются ЭБУ индикацией и ЭБУ, выполняющий регулирование. Оба блока выполнены на основе однокристальных микроЭВМ и обеспечивают управление путем обмена между собой выходными и входными сигналами. ЭБУ индикацией обрабатывает входные сигналы от различных переключателей заслонок и обеспечивает индикацию заданной температуры. ЭБУ, выполняющий регулирование, с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП), преобразует аналоговые сигналы различных датчиков температуры, установленных внутри и снаружи автомобиля, в цифровые сигналы, а также с помощью микроЭВМ вычисляет необходимую температуру воздуха на выпуске и в соответствии с условиями внутри и снаружи автомобиля вырабатывает сигналы для различных исполнительных механизмов.

Закон управления. Укрупненная блок-схема алгоритма управления показана на рис.37. Для поддержания определенного теплового баланса в салон подается воздух с температурой

Тао = К1Т1 — Кам Там — KsSt — С,

где К1 , Кам. Ks и С — постоянные коэффициенты; Т1 и Там— температура воздуха соответственно внутри и снаружи салона; Sт— интенсивность солнечного излучения.

Чертеж находится в .Microsoft Office Visio open is Document.

DI и D2 — датчихи температуры воздуха соответственно в салоне и вне салона; D3 — датчик интенсивности солнечного излучения; D4 — датчик испарителя; D5 — датчик температуры охлаждающей жидкости

Чтобы температура воздуха в салоне была равна заданной, микроЭВМ вычисляет температурную поправку по формуле 

Тао = KsetTset— KrTr— КамТам — KsSt— С,

где Kset— постоянный коэффициент; Tset— заданная температура. 

 Степень открытия заслонки  воздушного смесителя устанавливается  на основании графика. По нему определяется степень открытия, соответствующая вычисленной температуре воздуха на выпуске. Регулирование температуры воздуха (от холодного до теплого) обеспечивается изменением состава смеси из охлажденного и нагретого потоков воздуха. Положение заслонки воздушного смесителя плавно регулируется от полностью открытого состояния до полностью закрытого мембраной сервомеханизма, приводимой в действие разрежением. Сервомеханизм связан с потенциометром, сигнал которого пропорционален степени открытия заслонки. В результате образуется сигнал обратной связи, позволяющий сделать близкими реальную и вычисленную степени открытия заслонки.  

 

Рис. 37. Блок-схема алгоритма управления 

Аналого-цифровой преобразователь. ЭБУ автоматического кондиционера принимает сигналы от большого числа различных датчиков, в том числе датчиков температуры. Сигналы температурных датчиков представляют обычно аналоговые показатели, поэтому для обработки в цифровых схемах они преобразуются в дискретные значения с помощью АЦП. Такой преобразователь может быть выполнен в виде одной БИС или в виде схемы, использующей микроЭВМ. Преобразователь, выполненный на микро-ЭВМ 1, содержит регистр 2 для преобразования последовательных данных в параллельные, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 3 для преобразования параллельных данных в аналоговый сигнал и компаратор 4, который сравнивает выходной сигнал ЦАП с сигналом датчика.

Если разрешающая способность АЦП соответствует 8 разрядам, то разрядность параллельных данных будет также равна 8 и на выходе регистра сдвига появляется одно из 256 • 28 значений от (0000 0000)2 

 

Рис.38. Определение угла открытия заслонки воздушного смесителя:

 

а — закон управления смесителем (сплошная линия — выключенный компрессор, прерывистая —включенный); б — хоррекция положения эаслонки до (1111 1111)2. Напряжение, вырабатываемое этим ЦАП и пропорциональное определенному состоянию регистра, сравнивается в компараторе с напряжением, поступающим от датчика. Состояние регистра сдвига, при котором на выходе компаратора имеется низкий уровень напряжения L, соответствует цифровому представлению сигнала датчика.

В описанном способе преобразования можно обработать сигнал только одного датчика. Для аналого-цифрового преобразования сигналов от нескольких датчиков следует использовать мультиплексорные устройства.

Известно несколько способов построения ЦАП. Рассмотрим принцип действия ЦАП типа R = 2R. Сопротивление в точке F z учетом левого и верхнего резисторов равно R. Сопротивление в точке Е с учетом левых и верхних резисторов также равно R. Сопротивление влево от точки А будет равно 2R, а влево и вниз — Л. В результате, если выключатель Ss подключен к уровню эталонного напряжения Uref, а остальные Sо — S4 — к массе, то потенциал Ua точки А будет равен 1/3 Uref, поскольку эталонное напряжение делится на резисторах 2R и R. (Напряжение на выходе равно Uout). 

 

 

Рис.39. Аналого-цифровой преобразователь на основе микро ЭВМ 

 

 

 

Другими словами, заменяя переключатели в этой схеме на регистр сдвига, получим аналоговый сигнал, значение которого пропорционально состоянию регистра сдвига.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список используемой литературы

 

  1. Предко М. "Справочник по PIC микроконтроллерам"

  2. Уилмсхерст Т. "Разработка встроенных систем с помощью микроконтроллеров          

3.  Заец Н.И. "Радиолюбительские конструкции на PIC-микроконтроллерах. Книга 2"

  4.   Яценков В.С. Микроконтроллеры MicroChip. Практическое руководство

  5.  Тавернье К. PIC-микроконтроллеры. Практика применения

  6.   Internet ресурсы