Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Давачі рівня пального; Давачі кута відхилення від траєкторії руху автомобіля
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
ІКТА
Факультет:
КСА
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2024
Тип роботи:
Курсова робота
Предмет:
Давачі автомобільних систем
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Міністерство освіти і науки України
Національний університет
“Львівська політехніка”
ІКТА
КСА
КУРСОВА РОБОТА
з дисципліни “Давачі автомобільних систем”
Завдання до курсової роботи.
Поняття первинного перетворювача(давача). Загальні характеристики давачів автомобільних систем, їх структура, функціонування, та принцип діагностування.
Давачі рівня пального.
Розрахунок параметрів лінійних потенціометричних давачів переміщення.
Давачі кута відхилення від траєкторії руху автомобіля.
Розрахунок потенціометричного давача кута відхилення.
Вступ
Електронні системи управління сучасного автомобіля неможливі без давачів. Автомобільні давачи оцінюють значення неелектричних параметрів і перетворять їх в електричні сигнали. Як сигнал виступає напруга, струм, частота та ін. Сигнали перетворюються на цифровий код і передаються в електронний блок управління, який відповідно до закладеної програми приводить в дію виконавчі механізми.
Давачи бувають активними і пасивними. В активному давачу електричний сигнал виникає за рахунок внутрішнього енергетичного перетворення. Пасивний давач перетворює зовнішню електричну енергію.
В залежності від призначення розрізняють такі типи автомобільних давачів: положення і швидкості, витрати повітря, контролю емісії відпрацьованих газів, температури, тиску.
Давачи застосовуються практично у всіх системах автомобіля. У двигуні вони вимірюють температуру і тиск повітря, пального, масла, охолоджувальної рідини. До багатьох рухомих частин автомобіля (колінчастий вал, розподільний вал, дросельна заслінка, вали в коробці передач, колеса, клапан рециркуляції відпрацьованих газів) підключені давачи положення і швидкості. Велика кількість давачів використовується в системах активної безпеки.Інші давачі визначають рівень детонації, навантаження двигуна, пропуски займання, вміст кисню у вихлопних газах. У системі управління кліматом (клімат-контроль) використовуються різні давачі в кондиціонері для визначення тиску і температури холодоагента, температури повітря в салоні і за бортом.
Від працездатності давачів, реле, вимикачів і перемикачів залежить якість функціонування систем автомобіля, надійність і легкість його управління. Відмова в роботі ряду цих пристроїв призводить до невірної оцінки водієм стану систем автомобіля, режимів руху, що може призвести до виникнення аварійних ситуацій на дорозі. Несправність інших давачів, реле, вимикачів і перемикачів викликає відмова або порушення роботи вузлів, а іноді може бути причиною виходу з ладу найважливіших агрегатів автомобіля.
Поняття первинного перетворювача(давача). Загальні характеристики давачів автомобільних систем, їх структура, функціонування, та принцип діагностування.
За принципом дії давачі розділяють на електроконтактні, потенціометричні, оптичні, оптоелектронні, електромагнітні, індуктивні, магніторезистивні, магнітострикційні, фото та п'єзоелектричні, давачі на ефектах Холла, Доплера, Кармана, Зебека, Вігопда.
В залежності від енергетичного перетворення (рис. 2) давачі (Д) бувають активними (поз. 2 на рис. 2), в яких вихідний електричний сигнал (ЕС) виникає як наслідок вхідного неелектричного впливу (НВ) без застосування сторонньої електричної енергії за рахунок внутрішнього фізичного ефекту (наприклад фотоефекту), і пасивними (поз. 3 на рис. 2), в яких електричний сигнал (ЕС) є наслідком модуляції зовнішньої електричної енергії (ЗЕ) керуючою неелектричною взаємодією (НВ). Наприклад, потенціометричний давач, показаний па рис. 2 (поз. 5), є пасивним перетворювачем кута повороту осі потенціометра (чутливого елемента (ЧЕ)) в електричний сигнал.
Електричний сигнал (ЕС) з'явиться на виході потенціометра тільки після того, як на резистивну доріжку (П) буде подано зовнішню напругу (ЗН). Слід зауважити, що всередині давача, за допомогою чутливого елемента (ЧЕ), завжди має місце внутрішнє перетворення зовнішнього неелектричного впливу (НВ) в проміжний неелектричних сигнал (НС), що показано на рис. 2 (поз. 1).
Стосовно до давача кута повороту, кутове положення вісі потенціометра є неелектричним сигналом (НС) на виході чутливого елемента (ЧЕ). Цьому неелектричному сигналу (НС) відповідає вихідний електричний сигнал (ЕС) давача, якщо подана на резистивну доріжку (П) зовнішня напруга (ЗН) постійна (рис. 2 поз. 4). Линійна характеристика перетворення (рис. 2 поз. 6) може бути легко змінена на квадратичну, ступеневу і будь-яку нелінійну із заданою крутизною, що досягається підбором конструктивних розмірів (довжини, ширини, товщини) резистивної доріжки.
Рис. 1 Розташування давачів на автомобілі
1 – давач конфігурації впускного колектора з керованою геометрією;
2 – давач тахометра;
3 – давач положення розподільного вала;
4 – давач навантаження двигуна;
5 – давач положення колінчастого валу;
6 – давач крутного моменту двигуна;
7 – давач кількості масла;
8 – давач температури охолоджувальної рідини;
9 – давач швидкості автомобіля;
10 – давач тиску масла;
11 – давач рівня охолоджувальної рідини;
12 – радарний давач системи гальмування;
13 – давач атмосферного тиску;
14 – радарний давач системи запобігання зіткнень;
15 – давач швидкості обертання ведучого вала коробки передач;
16 – давач обраної передачі в коробці передач;
17 – давач тиску пального в рампі форсунок;
18 – давач швидкості обертання керма;
19 – давач положення педалі;
20 – давач швидкості обертання автомобіля щодо вертикальної осі;
21 – давач протиугонної системи;
22 – давач положення сидіння;
23 – давач прискорення при фронтальному зіткненні;
24 – давач прискорення при бічному зіткненні;
25 – давач тиску пального в баку;
26 – давач рівня пального в баку;
27 – давач висоти кузова по відношенню до шасі;
28 – давач кута повороту керма;
29 – давач дощу або туману;
30 – давач температури забортного повітря;
31 – давач ваги пасажира;
32 – давач кисню;
33 – давач наявності пасажира в сидінні;
34 – давач положення дросельної заслінки;
35 – давач пропусків займання;
36 – давач положення клапана рециркуляції вихлопних газів;
37 – давач абсолютного тиску у впускному колекторі;
38 – давач азимута;
39 – давач швидкості обертання коліс;
40 – давач тиску в шинах.
З наведеного прикладу ясно, що будь-який давач завжди складається, як мінімум, з двох частин – з чутливого елементу (ЧЕ), здатного сприймати вхідний неелектричних вплив (НВ), і з перетворювача (П) проміжного неелектричного сигналу (НС) від чутливого елемента в вихідний електричний сигнал (ЕС).
Рис. 2 Моделі давачів ЕСАУ
За призначенням давачі класифікуються за типом керуючого неелектричного впливу: давачі крайових положень, давачі кутових і лінійних переміщень, давачі частоти обертання і числа обертів, давачі відносного або фіксованого положення, давачі механічного впливу, давачі тиску, давачі температури, давачі вологості, давачі концентрації кисню, давачі радіації та ін..
Давачі підключаються до ЕБУ або засобам індикації для передачі інформації про параметри контрольованого середовища. В автомобільних системах ціна і надійність мають величезне значення і при інших рівних умовах завжди вибирають давач з найменшим числом з'єднувачів. Якщо до давача слід підключити 5-6 проводів (наприклад, ЛДТ), доцільно розмістити мікросхему обробки сигналу безпосередньо на давачі і передавати дані контролеру через послідовний інтерфейс.
При підключенні давачів до ЕБУ слід мати на увазі, що шасі (маса) автомобілів не може бути використана в якості вимірювальної землі. Між точкою підключення ЕБУ до маси і давачем напруга може падати до 1 В за рахунок струмів силових елементів по масі, що неприпустимо як при штатній роботі давача, так і при його діагностиці.
Переважна більшість давачів з числа перерахованих вище вже достатньо широко використовується на сучасних імпортних та вітчизняних автомобілях. Але є й такі, які з'явилися відносно недавно і перебувають на стадії впровадження в новітні автомобільні системи. Опису саме таких давачів приділено найбільшу увагу в даному розділі.
Давач положення дросельної заслінки (ДПДЗ) являє собою змінний резистор. Щоб перевірити його, виміряйте опір між його висновками. Отримані свідчення порівняйте із заводськими значеннями, вказаними в інструкції з експлуатації (на різних машинах різні давачи). Невідповідність в 20% вважайте нормальним. Також на несправність ДПДЗ може вказувати нестабільність холостого ходу, скачки під час збільшення оборотів.
Давач детонації без спеціалізованого обладнання перевірити неможливо. Непряма ознака його поломки - підвищена детонація при роботі двигуна. За діагностикою і заміною давача звертайтеся до фахівців. Те ж саме відноситься і до давача фаз ГРМ. Він встановлюється лише на двигуни з чотирма клапанами на циліндр. Його перевірка здійснюється за допомогою спеціальних діагностичних приладів.
Якщо двигун відмовляється заводитися, це ознака несправності давача положення колінвала. Цей давач єдиний, при поломці якого мотор відмовляється запускатися. Щоб провести його додаткову перевірку, виміряйте опір між виводами, заздалегідь відключивши роз'єм. У нормі цей показник повинен дорівнювати 550-750 Ом.
Також причиною несправності давача положення колінвала може стати контролер, встановлений на заданому диску шківа колінвала. Гумовий демпфер, установлений на зубчастому колесі контролера може провернутися щодо шківа. Щоб перевірити це, знайдіть мітки на распредвалів і на маховику. До речі, мітка на маховику дублює мітку на колінвалі. Якщо ролик варто правильно, зазначені мітки збігаються, а між двома відсутніми зубами між задаючим диском і віссю давача колінвалу уміщається 19-20 зубів задаючого диска.
Для перевірки давача масової витрати повітря від'єднайте колодку проводів, що підходять до нього. Потім виміряйте опір між виводом, зазначеним у схемі електронної системи управління двигуном, і масою. Як правило, воно повинно дорівнювати 4-6 кОм. Або зніміть давач з заведеного мотора. При цьому двигун не стане опускати обороти менше 1500. Також ознакою несправності давача витрати повітря є нестійка робота силового агрегату, утруднений його пуск, затримки, скачки, провали при русі, недостатня потужність і тяга автомобіля.
Щоб перевірити справність давача швидкості, перейдіть на нейтральну передачу під час руху автомобіля на холостому ходу. При справному давачу обороти трохи збільшаться. На автомобілях ВАЗ-2110/2111/2112 при несправному давачу швидкості перестає працювати спідометр.
Для перевірки давача температури охолоджуючої рідини знайдіть в документації по ремонту спеціальну таблицю. Зміна температури в системі охолодження повинно супроводжуватися зміною опору цього давача згідно з даними в таблиці.
Кисневий давач перевірте виміром опору нагрівача, попередньо відключивши від нього роз'єм. Отриманий результат повинен бути від 0,5 до 10 Ом залежно від моделі давача. Точні дані шукайте в інструкції по ремонту. Також для його перевірки зніміть роз'єм з давача, включіть запалення і виміряйте опорна напруга контролера давача положення колінвала, яке повинно дорівнювати 0,45 В.
Давачі рівня пального.
Призначення
Призначення давачів рівня пального (скорочено ДРП ) - точне визначення рівня будь-якого виду пального в баках, як автотранспорту, так і стаціонарних установок. Такі пристрої можуть застосовуватися в якості основного покажчика рівня пального, а можуть і в якості додаткового - в системах, що здійснюють контроль витрати пального та моніторинг транспортних засобів.
Конструкція давача рівня пального різних типів
На сучасних автомобілях в якості давача рівня пального використовується потенціометричний давач переміщення. Перевагами потенціометричного давача є простота конструкції, надійність вимірювань, низька вартість. До недоліків можна віднести наявність рухомих контактів, схильних з часом до зносу і окислення.
У паливній системі автомобіля застосовуються потенціометричні давачі двох типів - важільні і трубчасті. Чутливим елементом обох типів давачів є поплавок, який завжди знаходиться на поверхні пального. Поплавок виготовляється з пінопласту, порожнистої пластмаси або тонкого металу.
Рис.1 Давач рівня пального важільного типу
Потенціометр
Рухливий контакт ("бігунок")
Металевий важіль
Поплавок
Паливозабірник
У давачеві рівня пального важільного типу поплавок з'єднаний металевим важелем із рухомим контактом потенціометра. Сам потенціометр являє собою електричний пристрій, робота якого полягає у створенні опору струму. Потенціометр виконаний у вигляді сектора, на який нанесені смуги резистивного матеріалу. В якості основи потенціометра можуть використовуватися довговічні товстоплівочні резистори.
Давач рівня пального важільного типу використовується в складі блоку подачі пального (крім давача блок включає паливний насос з паливозабірника) або окремо. В силу своєї конструкції давач рівня пального важільного типу універсальний, тобто може використовуватися на всіх паливних баках без обмежень.
Рис.2 Давач рівня пального трубчастого типу
отвір для доступу пального
ізолююча пластина
захисна трубка
напрямляюча стійка
поплавок
контактні кільця
провід опору
кріпильний фланець
Давач рівня пального трубчастого типу включає трубку, в якій по направляючій переміщається поплавок. Паралельно направляючій розташовані дроти опорів. На них замикаються контактні кільця на поплавці. Основною перевагою давача трубчастого типу є стійкість до коливань рівня пального при зміні положення автомобіля в русі (поворот, підйом, спуск і т.д.). Давач має обмеження у використанні, обумовлені геометричними параметрами паливного бака.
Використання в двигунах внутрішнього згорання нових видів пального (етанол, метанол, біодизель) виключає застосування контактних давачів для вимірювання рівня пального. Причина - прискорений знос контактних поверхонь давача в агресивному середовищі. Для подібних умов роботи пропонуються безконтактні давачі рівня пального, наприклад, неактивний магнітний давач положення (magnetic passive positioning sensor, MAPPS).
Чутливий елемент давача MAPPS герметично закритий і не вступає в контакт з пальним. Вимірювання проводяться за допомогою традиційного поплавця, сполученого важелем з постійним магнітом. Магніт переміщається по сектору. На секторі променями закріплено безліч металевих пластин різної довжини. Магнітне поле формує в кожній окремій пластині електричний сигнал певної величини. Сигнал знімається з давача і відповідає певному рівню пального.
Робота давача рівня пального
Робота давача рівня пального побудована за принципом - кожному значенню рівня пального в баку відповідає певний сигнал давача. На цьому можна було б закінчити, але сучасні паливні баки мають складну форму (адаптовані до простору кузова автомобіля), а залежність рівня пального від його залишку в баку носить нелінійний характер.
Крім цього, конструкція давача рівня пального така, що пальне повинне опуститися нижче певного рівня, перш ніж поплавок почне опускатися. Покажчик рівня пального деякий час показує повний бак, і тільки потім починає опускатися. У підсумку всі давачі рівня пального видають деяку похибка у вимірі шуканої величини.
Залежно від виду вихідного сигналу розрізняють давачі з аналоговим і цифровим сигналом. Аналоговий вихідний сигнал являє собою зміну напруги на потенціометрі. Аналогові давачі мають високу похибку вимірювань, тому в даний час майже не використовуються.
У цифровому давачеві мікропроцесор перетворює аналоговий сигнал в «цифру», а також здійснює коригування та вирівнювання похибки вимірювань, викликаної коливанням рівня пального і геометрією паливного бака. Цифрові давачі рівня пального забезпечують досить високу точність вимірювань. Похибка в цифровому давачеві присутня тільки на етапі фізичних вимірювань рівня пального.
Розрахунок параметрів лінійних потенціометричних давачів переміщення
Потенціометричні давачи переміщення конструктивно діляться на дві групи - з поступальним і обертальним рухом повзунка. Положення повзунка, по-перше, характеризується переміщенням xвх (в мм), по-друге, - кутом повороту повзунка авх (в град). Лінійні потенціометричні давачи мають постійне відношення прирощувань опору і переміщення по всьому ходу повзунка, і тому їх статична характеристика Uвих = Uвх (xвх) або Uвих = Uвих (авх) в режимі холостого ходу (rn = ∞) лінійна. Це досягається за рахунок щільної намотки виток до витка дроту постійного діаметра на ізоляційний каркас з перетином постійного профілю.
Рис. 3 Схеми однотактного (а) і двотактних (б-е) потенціометричних давачів переміщення
На рис. 3 зображені застосовувані схеми потенціометричних давачів переміщення. Схеми з двома повзунками рис. 3 (в, г, е) при однакових напругах живлення U і максимальних ходах повзунка l або амахс в режимі холостого ходу мають статичну чутливість чи в два рази більше, ніж схеми з одним повзунком (рис. 3 б, д).
При щільній намотці виток до витка помилку покроковості і поріг чутливості лінійного потенціометричного давача переміщення можна вичислити за формулами відповідно: ; ,
де - число витків намотки одного потенціометра; k = 1 для схеми рис. 3 а і k1 = 2 для схеми рис. 3 б-е.
Потужності давача можуть бути визначені за фомулами:
споживна при холостому ході: ;
споживна при навантаженні: ;
на виході: ,
де - напруга на виході в режимі холостого ходу;
напруга на виході в режимі навантаження: ;
Статична чутливість давача в режимі холостого ходу визначається за формулою: ;
В режимі навантаження: ;
Потужність, споживана одним потенціометром схеми в режимі холостого ходу: ;
Опір обмотки одного потенціометра: ;
Омічний опір обмотки зв’язаний з геометричними розмірами потенціометра: ,
де - питомий опір дроту; - площа поперечного перерізу дроту; - діаметр дроту; - число витків обмотки; - товщина каркасу; - висота каркасу.
Бокова поверхня охолодження потенціометра: ;
Питома бокова поверхня охолодження: .
При розрахунку лінійного потенціометричного давача зазвичай задано і чи чи , чи . Потрібно визначити основні геометричні розміри потенціометрів давача.
Задача. Розрахувати давач поворотного типу по схемі рис. 3, г, якщо ; ; ; і .
1. Для схеми рис. 3, г , звідки і , ;; ;
2. Задаємся і знаходим: ;
;;;;
3. Прийнявши для константана , отримаємо:
.
Вибираєм , тоді и
Вибираєм .
4. Знаходимо і, задаючись , визначаєм:
.
5. Вибираєм провід з діаметром , і .
6. Знаходимо .
7. Уточнюєм ; ;
; ; ;
.
4. Давачі кута відхилення від траєкторії руху автомобіля.
Давачем кута розузгодженості називається пристрій, який перетворює різницю значень двох кутів в пропорційне значення напруги постійного або змінного струму
, (4.1)
де - напруга на виході давача; - кут розузгодження; і - кути повороту відповідно задаючої (командної) і виконавчої осей; - коефіцієнт підсилення.
Коефіцієнт підсилення в загальному випадку залежить від кута розузгодження. Значення коефіцієнта підсилення при куті розузгодженості, рівному нулю, називається чутливістю давача:
Рис. 4.1 Структурна схема давача кута розузгодження
Давач кута розузгодженості може бути представлений як складений з двох давачів, кожен з яких вимірює кут повороту одної осі (рис. 4.1). Дійсно, на підставі рівняння (4.1) можна записати: або ,
де і - напруги на виході відповідно першого і другого давачів кутового переміщення.
Тому розрахунок і конструювання давачів кута розузгодженості зводиться до розрахунку або до вибору давачів кутових переміщень, а також до вибору схеми їх включення.
Так як вхідними величинами давача кута розузгодженості являється механічні кути повороту осей, то розраховують його, виходячи з заданого значення максимальних кутів повороту і заданої точності, яка визначається моментами навантаження, що виникають на осях в результаті включення давачів кутових переміщень. При цьому давач кута розузгодженості повинен володіти заданою чутливістю. Найбільшого поширення в схемах вимірювання кута розузгодженості отримали сельсини, потенціометричні, індуктивні, ємнісні давачі і ряд інших.
5. Розрахунок потенціометричного давача кута відхилення.
Потенціометричний давач кута розузгодженості складається з двох потенціометричних давачів кутових переміщень (потенціометрів), які можуть працювати як на змінному, так і на постійному струмі і з'єднані за однією з трьох схем (рис. 5.4).
Рис. 5.4 Схеми потенціометричних давачів кута розузгодження
Повзунок кожного потенціометра жорстко зв’язаний зі своєю віссю і обертається разом з нею. Якщо кути повороту осей ( і ) обмежені, то застосовуються схеми, зображені на рис. 5.4, а і 5.4, б, а якщо не обмежені - схема на рис. 5.4, в.
Схема зі зрівняльним проводом (рис. 5.4, а) в порівнянні зі схемою без зрівняльного проводу (рис. 5.4, б) має ту перевагу, що при її застосуванні максимальний внутрішній опір давача буде вдвічі менший. При внутрішній опір в першій схемі дорівнюватиме нулю, а в другій - половині від величини опору одного потенціометра. Однак через необхідність прокладки додаткового зрівняльного провода схема, зображена на рис 5.4, а, застосовується тільки в тих випадках, коли друга схема не задовільняє за величиною внутрішнього опору давача. Потенціометричний давач, по якій би схемі він не був зібраний, являється пропорційною (безінерційною) ланкою.
Розглянемо характеристики давача, зібраного за схемою рис. 5.4, а.
Статична характеристика давача визначається рівнянням:
(5.2)
або
, (5.3)
де
, (5.4)
; і - кути повороту осей; - максимальний кут повороту одної з осей від свого середнього положення; - половина величини опору одного із потенціометрів; - опір навантаження; - напруга джерела живлення.
З рівняння (5.4) видно, що коефіцієнт підсилення цього потенціометричного давача залежить від величини кута розузгодження , відношення опору потенціометра до опору навантаження і від величини кута повороту одної з осей , від якого відраховується кут розузгодження .
Отже, статична характеристика буде нелінійною (рис. 5.5, графік 1)
Рис. 5.5 Статичні характеристики потенціометричного давача
Якщо точкою рівноваги являється середнє положення осей , то статична характеристика давача буде мати вигляд:
, (5.5)
де коефіцієнт підсилення давача кута розузгодження:
. (5.6)
І в даному випадку (при ) статична характеристика буде нелінійною. Максимальний внутрішній опір цього давача кута розузгодження рівний четвертій частині від величини опору одного потенціометра:
. (5.7)
Зазвичай давачі кута розузгодження розраховують так, щоб їх внутрішній опір був значно менший опору навантаження . Тоді статична характеристика давача буде майже лінійною (рис. 5.5, графік 2; рівняння 5.5), так як коефіцієнт підсилення:
. (5.8)
Характеристики потенціометричного давача кута розузгодження без зрівнювального провода (рис. 5.4, б) наступні:
максимальний внутрішній опір:
; (5.9)
Рис. 5.6 Статичні характеристики потенціометричного давача кута розузгодження з необмеженими кутами повороту осей.
Рис. 5.7 Тороїдальний потенціометр:
1-каркас; 2- провід обмотки; 3-повзунок Рівняння статичної характеристики відповідає рівнянню (5.5), коефіцієнт підсилення при цьому:
(5.10)
При статична характеристика також відповідає рівнянню (5.5), а коефіцієнт підсилення:
(5.11)
Якщо внутрішній опір давача значно менший ніж опір навантаження (), то характеристика буде лінійною. Коефіцієнт підсилення в цьому випадку буде визначатись за формулою (5.8).
Потенціометричні давачі, призначені для вимірювання кута розузгодженості при необмежених кутах повороту осей (рис. 5.4, в), мають такі характеристики:
максимальний внутрішній опір:
, (5.12)
де - повний опір одного потенціометра;
статична характеристика давача нелінійна, навіть при малому внутрішньому опорі ; її вигляд залежить від величини кута, на якому забезпечується рівновага системи. На рис. 2.6 представлені статичні характеристики давача при (графік 1) і (графік 2), де ;
коефіцієнт підсилення при малих кутах розузгодженості
в результаті зміни кута змінюється від до :
(5.13)
Значна зміна коефіцієнта підсилення являється недоліком розглянутого потенціометричного давача.
Розрахунок потенціометричного давача кута розузгодженості зводиться до вибору електричної схеми давача і розрахунку або вибору включених в його схему потенціометрів (давачів кутових переміщень).
В якості давачів кутових переміщень використовуються тороїдальні потенціометри (рис. 5.7).
Якщо здається неможливим вибрати потенціометр із числа готових, то необхідно розрахувати і сконструювати їх. При розрахунку необхідно визначити геометричні розміри потенціометра R, h, l, b (рис. 5.7), діаметр і матеріал дроту, вибрати матеріал каркасу і повзунка, а також забезпечити необхідний температурний режим потенціометра.
В установленому тепловому режимі повинно забезпечуватись нерівність: (5.14)
де - напруга джерела живлення, В; - коефіцієнт теплопередачі, ; - коефіцієнт, який враховує матеріал каркасу; - поверхня обмотки, яка стикаєтсья з повітрям, ; - допустима встановлювана температура обмотки потенціометра, ; - температура оточуючого повітря, .
Коефіцієнт теплопередачі при орієнтовних розрахунках можна брати в межах . Коефіцієнт, який враховує матеріал каркасу, береться рівним для пластмасових каркасів , для керамічних і для алюмінієвих . Зазвичай абсолютна температура контактних поверхонь не повинна перевищувати .
Вихідними даними для розрахунку потенціометричного давача кутових переміщень являються: максимальне кутове переміщення кожної з осей в одну сторону ; чутливість (коефіцієнт підсилення) ; допустимий вхідний момент (момент, створюваний потенціометром при встановленні повзунка на вісь) ; величина опору навантаження .
Порядок розрахунку наступний. Виходячи із заданого значення вибирають схему давача кута розузгодження (рис. 5.4)
Визначають величину живлячої напруги по формулі (5.2) чи (5.3) в залежності від вибраної схеми:
(5.15)
Зазвичай напругу живлення беруть з коефіцієнтом запасу, рівним :
(5.16)
Задаються матеріалом обмотки і контактуючої частини повзунка потенціометра. Для обмотки використовують сплави з великим питомим опором і малим температурним коефіцієнтом опору (ніхром, нейзильбер, сплави платини та ін.). Контактуючу частину повзунка виконують із срібла, сплавів платини з беріллієм та ін.
Визначають радіус потенціометра і контактний тиск із співвідношення:
, (5,17)
де - коефіцієнт тертя контактуючих поверхонь.
Зазвичай контактний тиск складає соті частки ньютона (десяті частки грама).
По знайденому радіусу потенціометра визначають довжину дуги каркаса (рис. 5.7). Довжина дуги вибирається з коефіцієнтом запасу 1.5, тому
(5.18)
Задаючись допустимим перегрівом обмотки , де - температура обмотки, визначають висоту і товщину каркаса (рис. 5.7) і діаметр проводу обмотки за формулою
, (5.19)
аде - питомий опір матеріалу обмотки (пояснення основних позначень було наведено вище).
При розрахунку за формулою (2.19) задаються матеріалом каркаса (це визначає значення коефіцієнта ) і дроту (це визначає значення коефіцієнта). Перегрів зазвичай береться в межах К з урахуванням того, що температура навколишнього середовища (в режимі, що встановився) становить К, а абсолютна температура контактуючої поверхні повинна бути в межах К. Коефіцієнт тепловіддачі зазвичай береться в межах . Для збільшення коефіцієнта тепловіддачі (в два- три рази), що особливо важливо при малому атмосферному тиску, потенціометри герметизують і заповнюють інертним газом або воднем.
Для зменшення розмірів потенціометра і похибки покроковості бажано брати діаметр проводу якомога менше. Межа для зменшення діаметра ставить механічна міцність проводу. Якщо при мінімально обраному діаметрі дроту обмотки висота каркаса виявляється неконструктивною, то змінюють вибрані величини і повторяють розрахунок.
Потім визначають опір потенціометра за формулою
, (5.20)
де дорівнює половині величини опору потенціометра.
Далі по одній з формул (5.7), (5.9) або (5.12) визначають внутрішній опір давача кута розузгодженості і перевіряють виконання умови
(5.21)
Якщо ця умова не виконується, то необхідно спробувати повторити розрахунок. Якщо не вдається досягти умови (5.21), то статична характеристика давача кута неузгодженості буде нелінійною (для потенціометрів з обмеженим кутом повороту повзунка). Для давачів кута розузгодженості з необмеженим кутом повороту осей статична характеристика буде нелінійною і при . Статичну характеристику давача з обмеженим поворотом повзунка при будують за формулами (5.4) і (5.6) або (5.10) і (5.11) в залежності від обраної схеми.
Задача 2. Потрібно розрахувати потенціометричний давач кута розузгодженості, виходячи з наступних даних: максимальне переміщення повзунка ; чутливість (коефіцієнт підсилення) ; допустимий вхідний момент ; опір навантаження ; діапазон зміни навколишньої температури К; напруга живильної мережі постійного струму Е = 27 В допустима похибка вихідної напруги ± 6%.
1. Вибираємо схему давача кута розузгодженості без рівняючого проводу (див. рис. 5.4, б).
2. Необхідна величина напруги живлення згідно з формулою (5.16) при коефіцієнті запасу 1,5
3. В якості матеріалу для обмотки вибираємо нейзильбер (), а для контактуючої частини повзунка - срібло. Контактний тиск вибираємо рівним (близько 1 Г). Коефіцієнт тертя для даної контактної пари .
4. На підставі п. 3 згідно з формулою (5.17) знаходимо радіус повзунка
.
5. Довжина дуги обмотки відповідно до виразу (5,18)
.
6. Перегрів обмотки
Вибираємо максимально допустиму температуру нагрівання обмотки . Тоді
7. В якості матеріалу для каркасу вибираєм кераміку(). Приймаєм коефіцієнт теплопередачі . Виходячи з формули (5.19), визначаємо
Вибираєм діаметр провода обмотки і отримуємо
Приймаємо висоту стінки каркаса , а його товщину
8. Повний опір потенціометра найдем за формулою (5.20)
9. Внутрішній опір потенціометричного давача кута розузгодження згідно виразу (5.9)
.
10. Так як опір навантаження порівняно невеликий , потрібно провести визначення похибки вихідної напруги, визваної впливом навантаження. Згідно формул (5.5) і (5.11) (при і ) оримаємо
,
а згідно формул (5.5) і (5,8)
.
Відносна похибка при максимальному вхідному сигналі
.
11. Максимальна потужність, яка споживаєтсья давачем кута розузгодження від мережі (двома потенціометрами)
.
12. Число витків обмотки потенціометра
.
13. Помилка покроковості
, або
Висновок: В даній курсовій роботі я ознайомився з основними типами давачів якими обладнаний автомобіль. Більш детально розглянув давачі рівня пального і давачі кута відхилення від траєкторії руху, а також навчився розраховувати параметри цих давачів.
Список літератури.
Теория автоматического управленыя: Учеб. Для вузов по спец. «Автоматика и телемеханика». В 2-х ч. ./Н.А. Бабаков., А.А. Воронов и др..-М.:Высш . шк. 1986.-367 с., ил.
П.И. Чинаев, Н.М. Чумаков. «Теория автоматического управления»
Соснин Д.А., Яковлев Д.Ф. “Новейшие автомобильные электронные системы” - М, Солон-пресс, 2005: c. 12-53.
Акимов С.В., Чижиков Ю.П. “Электрооборудование автомобилей. Учебник для ВУЗов” – М, ЗАО КЖИ “За рулем”, 2004: c. 241-254
Сайт «Военные автомобили». Стаття «Режими роботи автомобільного двигуна»
Сайт «Усе про авто». Стаття «Режими роботи карбюратора»
Сайт «Оборудование для автомобиля». Стаття «Бортовая диагностика автомобиля»
Сайт «Чип тюнинг». Стаття: «Элементы систем впрыска»
Сайт «Ремонт автомобиля в Астрахани». Стаття «Описание и принцып работы инжекторных давачов ВАЗ»
Сайт «Сообщество машин и людей». Стаття «Неисправности давачов ВАЗ»
Чумаков, «Расчет измерительних и усилительних елементов автоматических систем»
06.06.2015 16:06-
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора