Реферати українською » Промышленность, производство » Система управління механізмом запалювання


Реферат Система управління механізмом запалювання

Страница 1 из 4 | Следующая страница

Анотація

 

Биков С.К. Систему керування механізмом запалювання. – Челябінськ,ЧЭнК, 2006,с.75,илл.6.Библиографической літератури – 8 найменувань. 3 аркуша креслень формату А1, 7 аркушів карт технологічного процесу.

У цьому дипломному проекті проводиться розробка системи управління механізмом запалювання. У загальній частини розглядаються принципи побудови системам управління намикроконтроллерах.

У штатівській спеціальній частини наведено розробка структурної та принципової схеми устрою, аналіз сімействмикроконтроллеров, розробка програмного забезпечення длямикроконтроллера і виконано розрахунок надійності устрою.

У розділі організація виробництва представлені види технічної документації, необхідні під час виробництва радіоелектронної апаратури і маршрутна карта технологічного процесу виробництва друкованих плат.

У фундаменті економічної частини виконано розрахунок собівартості виробництва проектованого пристрої і проведено аналіз споживчого попиту ринку.

У розділі техніки безпеки перераховані правила техніки безпеки, дотримання котрих необхідно під час проведення електромонтажних робіт.


Зміст

Запровадження

1. Системи управління намикроконтроллерах

1.1 Застосуваннямикроконтроллеров у сучасній промисловості

1.2 Принципи побудови системам управління намикроконтроллерах

2. Розробка системи управління механізмом запалювання

2.1 Постановка завдання

2.2 Розробка структурної схеми

2.3 Розробка принципової схеми

2.4 Вибір елементів принципової схеми

2.5 Розробка програмного забезпечення

2.6 Розрахунок надійності

3. Організація виробництва

3.1 Видиконструкторско технологічної документації під час виробництва електронних пристроїв

3.2 Маршрутна карта технологічного процесу під час виготовлення друкованої плати

4. Економічна частина

4.1 Розрахунок собівартості виготовлення устрою

5. Заходи з техніці безпеки і протипожежної техніці

5.1 Заходи безпеки під час виробництва електромонтажних робіт

Укладання

Список літератури

Додаток А Текст програмимикроконтроллера


>Микропроцессорние технології віддавна вийшли далеко за межі персональних комп'ютерів, і суперЕОМ. В усьому світі широкого розповсюдження набулимикроконтроллери, як і автоматизованих системах управління, і у побутових електроприладах, оскільки вони різняться надійністю, високим рівнем інтеграції та її невеличкої вартістю.

У цьому дипломному проекті я планую розглянути можливість застосуваннямикроконтроллеров в системах запалювання двигунів внутрішнього згоряння. Однак ж описати етапи розробки цією системою запалювання і навести документацію в організацію виробництва устрою, або її виготовлення за умов малого підприємства.


1. Системи управління намикроконтроллерах

 

1.1 Застосуваннямикроконтроллеров у сучасній промисловості

>Микроконтроллери є масовими представниками мікропроцесорної електроніки. Інтегруючи щодо одного корпусі мікросхеми високопродуктивну процесор, оперативну та постійну пам'ять, і навіть набір периферійних пристроїв,микроконтроллери дозволяють з мінімальними витратами реалізувати широку номенклатуру системам управління різними об'єктами і процесами.

Структурна організація, набір команд іаппаратурнопрограммние коштиввода/вивода інформаціїмикроконтроллеров найкраще пристосовані вирішення завдань управління й державного регулювання в приладах, пристроях і системах автоматики, а чи не вирішення завдань обробки даних.Микроконтроллери є класичнимиелектронно – обчислювальними машинами, оскільки фізична й логічнаразделенность пам'яті програм, тож пам'яті даних виключає можливості модифікації чи заміни (перезавантаження) прикладних программикроконтроллеров під час роботи, що дуже утрудняє їх використання кронштейна як універсальних коштів обробки даних.

Томумикроконтроллери знаходять широке використання у промислової автоматиці,контрольно вимірювальної техніці, апаратурі зв'язку, побутової техніки і багатьох інших галузях людської діяльності.


1.2 Принципи побудови системам управління намикроконтроллерах

У пристроях управління об'єктами (>контроллерах) з урахуванняммикроконтроллероваппаратурние кошти й програмне забезпечення перебувають у формі неділимогоаппаратурно програмного комплексу. Під час проектування контролерів доводиться вирішувати однією з найбільш складних завдань розробки, саме завдання оптимального розподілу контролера міжаппаратурними коштами Німеччини та програмним забезпеченням. Виконання цього завдання ускладнюється тим, що взаємозв'язок та взаємовпливи апаратурних засобів і програмного забезпечення у мікропроцесорної техніці перетерплюють динамічні зміни. Коли на початку розвитку мікропроцесорної техніки визначальним було правило, відповідно до якимаппаратурние кошти забезпечують продуктивність, а програмне забезпечення дешевизну вироби, то час цього правила потребує серйозного коректування. Оскількимикроконтроллер є стандартний масовий (порівняно недорогий) логічний блок, конкретне призначення якої полягає визначає користувач з допомогою програмного забезпечення, те з зростанням ступеня інтеграції і, отже,функциональнологических можливостеймикроконтроллера різко знижується вартість вироби враховуючи виконувану функцію, що в результаті вони й забезпечує досягнення високихтехникоекономических показників виробів намикроконтроллере. У цьому видатки розробку програмного забезпечення вироби в 210 разів перевищує (під час життя вироби) видатки придбання та вироблення апаратурних коштів.

Нині найбільшого поширення отримав методологічний прийом, у якому весь цикл розробки контролерів сприймається як послідовність трьох фаз проектування:

1. аналізу завдання й вибору апаратурних коштів контролера;

2. розробки прикладного програмного забезпечення;

3. комплексування апаратурних засобів і програмного забезпечення у прототипі контролера та її налагодження.

Фаза розробки програмного забезпечення, тобто. фаза отримання прикладних програм, своєю чергою, розбивається на два істотно різних етапу:

1. "від постановки завдання до початкової програмі";

2. "від вихідної програми до об'єктному модулю".

Етап розробки "від вихідної програми до об'єктному модулю" має своєю метою отримання машинних кодів прикладних програм, що працюють умикроконтроллере. Цей етап розробки прикладного програмного забезпечення легко піддається формалізації і підтриманий всієї міццю системного програмного забезпеченнямикроконтроллера, спрямованих автоматизацію процесу набуття прикладних програм. До складу коштів системного програмного забезпечення входятьтранслятори з різних алгоритмічних мов високого рівня,ассемблери, редактори текстів,программиотладчики, програмидокументатори тощо. Наявність всіх таких системних коштів надає інженерної роботи цьому етапі проектування контролерів характер ремесла, а чи не інженерного творчості. Позаяк у кінцевому виробі (контролері) є лише "голий"микроконтроллер і засоби її поєднання з об'єктом, то виконувати налагодження розроблюваного прикладного програмного забезпечення у ньому неможливо (за відсутність коштів введення, виведення,ОЗУ великий ємності і ОС), і, отже, розробник вимушений звертатися до засобів обчислювальної техніки до виконання всіхформализуемих стадій розробки: трансляції, редагування, налагодження, завантаження об'єктних кодів впрограммируемую постійну пам'ятьмикроконтроллера.

Зовсім з іншого виглядає інженерний працю на етапі розробки програмного забезпечення "від постановки завдання до початкової програмі", оскільки він мало піддається формалізації і, отже, може бути автоматизовано.

Проектна робота тут носить творчий характер, рясніє рішеннями, мають "вольову" чи "смакову" забарвлення, і рішеннями, продиктованими кон'юнктурними міркуваннями. З огляду на перелічених обставин саме у етапі проектування "від постановки завдання до початкової програмі" розробник стикається з найбільшу кількість труднощів.

Якість одержуваного прикладного програмного забезпечення контролера повністю залежить від рівня проектних рішень, узвичаєних етапі розробки "від постановки завдання до початкової програмі". Рівень проектних рішень на своє чергу за відсутності теорії проектуванняпрограммируемих контролерів визначається тільки досвід, кваліфікацією і інтуїцією розробника. Проте накопичений досвід переконує у цьому, що систематичний підхід до процесу розробки прикладних програм для контролерів забезпечує досягнення хороших результатів навіть початківцями розробниками.

Типова структура мікропроцесорної системи управління показано на рис. 1.1 і складається з об'єкта управління,микроконтроллера і апаратури їх взаємної зв'язку.

Малюнок 1.1 Структура цифровий системи управління з урахуванням МК


>Микроконтроллер шляхом періодичного опитуванняосведомительних слів (ОС) генерує відповідно до алгоритмом управління послідовності управляючих слів (УС).Осведомительние слова це сигнали стану об'єкта (СС), сформовані датчиками об'єкта управління, і прапори. Вихідні сигнали датчиків унаслідок їх різної фізичної природи можуть зажадати проміжного перетворення нааналогоцифровихпреобразователях (>АЦП) чи схемахформирователей сигналів (>ФС), які найчастіше виконують функції гальванічної розв'язки та формування рівнів двійкових сигналів стандартуТТЛ.

>Микроконтроллер з необхідної періодичністю оновлює управляючі слова у своїх вихідних портах. Деяка частина управляючого слова інтерпретується як сукупність прямих двійкових сигналів управління (СУ), які через схемиформирователей сигналів (підсилювачі потужності, реле,оптрони тощо.) надходять на виконавчі механізми (ЇМ) та внутрішнього облаштування індикації. Інша ж частина управляючого слова є упакованідвоичние коди, які черезцифро аналогові перетворювачі (>ЦАП) впливають на виконавчі механізми аналогового типу. Якщо об'єкт управлінні використовує цифрові датчики і цифрові виконавчі механізми, присутністьЦАП іАЦП у системі необов'язково.

До складу апаратури зв'язку, що як правило, будується на інтегральних схемах серіїТТЛ, входить регістр прапорів, у якому фіксується деяке безлічспецифицируемих ознак як об'єкта управління, і процесу праці контролера. Цей регістр прапорів використовують у ролі апаратурного кошти реалізації механізму взаємної синхронізації щодо повільних і ймовірнісних процесів в об'єкті управління і швидких процесів в контролері. Регістр прапорів доступний як контролеру, і датчиків. Унаслідок цього вона є зручним місцем фіксації сигналів «>готов»/«ожидание» при передачах зквитированием чи сигналів «запитпреривания»/«подтверждение» при взаємодії контролера і об'єкта як переривання. ЯкщоМКсистема має багаторівневу систему переривань, то регістр прапорів містить схему упорядкування пріоритетів.

Для апаратурною реалізації тимчасових затримок, формування сигналів необхідної частоти іскважности у складі апаратури зв'язку включаютьпрограммируемиеинтервальние таймери у разі, якщо їх майже немає у складімикроконтроллера чи його число недостатньо.

Закони функціонування мікропроцесорної системи управління з структурою, показаної на рис. 1 повністю визначаються прикладної програмою,размещаемой врезидентной пам'яті программикроконтроллера. Інакше кажучи, спеціалізація контролера типовий структури влади на рішення завдання управління конкретним об'єктом здійснюється шляхом розробки прикладних программикроконтроллера і апаратури зв'язкумикроконтроллера з датчиками і виконавчими механізмами об'єкта.


2. Розробка системи управління механізмом запалювання

 

2.1 Постановка завдання

 

Однією проблеми двигуна внутрішнього згоряння є запізніле розуміння моменту запалювання зі збільшенням частоти обертання колінвалу,т.к. швидкість подолання поршнем верхньої місця зростає разом із оборотами двигуна, а час згоряння палива залишається незмінною. Це спричиняє значної втрати потужності двигуна, підвищеному витраті палива й суттєвого обмеження максимальних оборотів двигуна.

Для нормалізації роботи двигуна необхідно застосування механізму, змінює момент запалювання залежно від оборотів двигуна, тобто. випередження моменту зі збільшенням оборотів. У це досягається застосуванням механічних пристроїв рис. 2.1, принцип дії яких грунтується на зміні становищагрузиков під впливом відцентровій сили. Недоліками таких механізмів є нестабільна робота (особливо у низьких оборотах) і неспроможність досягнення потрібного кута випередження запалювання на високих оборотах.

Малюнок 2.1 Механічна система випередження запалювання.


Позбутися цих недоліків дозволяє застосування електронного механізму випередження запалювання. За основу цього механізму береться датчик,считивающий обертів розподілвала і хто подає сигнальні імпульси на пристрій управління моментом запалювання.

До влаштуванню управління пред'являються такі вимоги:

1. прийом сигналу від датчика;

2. перетворення сигналу залежно від оборотів двигуна (розподілвала);

3. можливість змінювати значення кута випередження запалювання.

4. збереження працездатності при вплив високих температур.

5. опірність впливу вібрацій.

Оптимальним рішенням даному випадку є побудова устрою управління моментом запалювання намикроконтроллере, оскільки перетворення сигналів датчика забезпечується програмно, що дозволяє регулювання.Термостойкость досягається застосуванняммикроконтроллера відповідного рівня (з індексом). Стійкість до вібраціям забезпечується високим рівнем інтеграції й малої масою радіоелементів.

2.2 Розробка структурної схеми

Для визначення частоти обертання двигуна, як говорилося, необхідна установка спеціального датчика, з урахуванням якого "буде будуватися вся схема устрою рис. 2.2. Наступний елемент механізму – електронну систему усунення імпульсу, джерело якої вмикроконтроллере.Микроконтроллер приймає сигнал від датчика, обробляє його з допомогою програми, записаній у його ПЗУ, і передає вже оброблений сигнал для виходу. Оскількимикроконтроллер неспроможна працювати з високими струмами, до системи вноситься ключова схема.


Малюнок 2.2 Структурна схема устрою.

Також необхідним кроком є включення до схему устрою стабілізатора напруги. Він потрібен для перетворення напруги бортовий мережі транспортний засіб +>12В в напруга, прийнятне для харчуваннямикроконтроллера, і гасіння його стрибків.

Блок управління включається для регулювання і точної настройки програмимикроконтроллера під конкретний двигун, коригування моментуискрообразования і кута випередження запалювання.

>Катушка запалювання варта перетворення 12вольтового вхідного імпульсу зі зміщенням в посилений імпульс зі зміщенням амплітудою до15000В. Таке високу напругу забезпечує освіту стабільного дугового розряду на контактах свічки запалювання.

2.3 Розробка принципової схеми

>Датчик Голла це індукційний датчик, діючий з урахуванням ефекту Голла. Він застосовується у безконтактних системах запалювання автомобільного типу. Побудова системи з урахуванням цього датчика є оптимальним розв'язанням, оскільки він адаптований до роботи з двигунами внутрішнього згоряння. Робота датчика Голла нараспредвал встановлюється сталевої екран (диск) рис. 2.3, має два вирізу, по 120 градусів кожен.Датчик встановлюється те щоб диск обертався у його отворі.


Малюнок 2.3 Екран датчика Голла і місцезнаходження датчика щодо екрана.

>Датчик має три виведення: харчування +>12В. (червоний), земля (чорний) і сигнальний провід (зелений). При вході шторки в отвір датчика, він виробляє прямокутний імпульс з амплітудою від 9 до12В (рис. 2.4). При виході шторки, амплітуда різко падає до мінімального значення – трохи більше0,4В. Сигналом дляискрообразования служить закінчення імпульсу.

Малюнок 2.4 – Тимчасова діаграма датчика Голла.

Параметри вироблюваних датчиком імпульсів:

Ті =Тз / 2 (2.1)

де Ті – тривалість імпульсу,

>Тз – тривалість затримки імпульсу.


Umax = 9 –12В. (2.2)

де Umax – максимальна амплітуда імпульсу.

Umin = 0 –0,4В. (2.3)

де Umin мінімальна амплітуда імпульсу.

У автомобільних системах запалювання з датчиком Голла працює комутатор, виконує ролі ключової схеми.Плюсами застосування комутатори є: наявність вбудованої схеми харчування датчика Голла, подача вихідного імпульсу лише за зміні вхідного, формування вихідного імпульсу, що дозволяє максимально реалізувати потенціал котушки запалювання.

Необхідними частинами устрою є ланцюга,согласующиемикроконтроллер з іншими елементами схеми.

Принципова схема системи управління механізмом запалювання приведено в кресленніДП.230101.802.287.Э3.

Харчуваннямикроконтроллера забезпечує ланцюг, що складається з елементівVD1 (зниження рівня пульсацій),C2 іC3 (>отфильтровиваниенесглаженних пульсацій), мікросхемоюDA1КР142ЕН5А (перетворення12В вхідного напруги в5В вихідного).

>RCцепь, що складається з елементівR1,R3 іC1 знижує напруга вихідного сигналу датчика Голла (9 –12В) до прийнятнихмикроконтроллером5В.

До висновківмикроконтроллераOSC1 іOSC2 підключається резонаторZQ1, готовий до визначення програмоюмикроконтроллера тимчасових інтервалів сигналів датчика Голла.

>ТранзисторVT1 працює у ключовому режимі. Він призначений посилення вихідного імпульсумикроконтроллера рівня, прийнятного комутатором. Оптимальним є застосування високочастотного малопотужного транзистора, наприкладКТ3117А.РезисторR4 призначені на формування струму бази транзистораVT1.

КлючіS1 –S5 потрібні на шляху подання сигналів на входимикроконтроллераRB4 –RB7. Дані сигнали призначені для коригування змінних програмимикроконтроллера.

2.4 Вибір елементів принципової схеми

Основним елементом устрою управління моментом запалювання ємикроконтроллер. Застосуваннямикроконтроллера підвищує рівень інтеграції і надійність устрою. Також це дозволяє змінювати характеристики моментуискрообразования.

Зараз ринку пропонується безлічмикроконтроллеров різних виробників. Найпоширенішими сімействамимикроконтроллеров єAVR фірми “>Atmel” іPIC фірми “>MicroChip”.

Порівняльний аналізAVR іPICмикроконтроллеров.

>AVR –микроконтроллер фірми “>Atmel” – це 8 – розряднімикроконтроллери з базовоюRISC архітектурою. Вони притягують увагу розробників найкращим співвідношенням швидкодії і енергоспоживання. У продажу

Страница 1 из 4 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація