Курсовая работа: Электродвигатель с электронным управлением

Блок управления двигателем Simos 3.3

Особенности блока

Программа управления охлаждением двигателя включена в блок управления двигателем Simos 3.3. Оптимизированные зависимости используются для следующих параметров:

- график 1 зависимости номинальной температуры охлаждающей жидкости (обороты и нагрузка двигателя);

- график 2 в соответствии с номинальной температурой охлаждающей жидкости (скорость автомобиля и температура всасываемого воздуха);

- степень открытия большого круга (в зависимости от номинальной температуры охлаждающей жидкости и скорости двигателя);

- разница в температуре охлаждающей жидкости на входе и выходе из радиатора для ступени 1 вентиляторов (в зависимости от массы воздуха, всасываемого двигателем, определяется степенью нагрузки двигателя и частоты вращения);

- разность температур между входом и выходом охлаждающей жидкости на 2 -й ступени вентиляторов (в зависимости от массы воздуха, всасываемого двигателем, определяется степенью нагрузки двигателя и частоты вращения).

В блоке управления двигателем количество подключений от датчиков и исполнительных механизмов увеличено за счет введения электронного управления системой охлаждения:

- термостат питания (выход);

- температура охлаждающей жидкости на выходе из радиатора (входной сигнал);

- управление вентиляторами радиатора (2 выходных сигнала);

- потенциометр на контроллере системы отопления (входной сигнал). Для получения всей другой информации, необходимой для регулирования системы охлаждения, используются существующие датчики управления двигателем.

Функции

Расчеты для оптимизации системы охлаждения двигателя выполняются непрерывно блоком управления. В результате расчетов даны следующие команды:

- для подачи питания на тепловое сопротивление термостата для открытия большого круга кровообращения (контроль температуры охлаждающей жидкости);

- снова контролируйте работу вентиляторов радиатора, чтобы эффективно регулировать температуру охлаждающей жидкости.

Самопроверка

Система охлаждения двигателя с электронным управлением контролируется системой самодиагностики.

Самодиагностика электронного управления системой охлаждения двигателя встроена в электронную систему двигателя. Под контролем самодиагностики находятся датчики, исполнительные механизмы и блок управления. Если блок управления обнаруживает ошибку, резервное значение вычисляется из других входных сигналов и вводится режим аварийного режима. Неисправность регистрируется в регистраторе неисправностей. Кроме того, в блоке измеряемых параметров, используемых при поиске неисправностей, отображаются измеренные значения.

Следующие неисправности выявляются при самодиагностике:

- неисправность датчика температуры охлаждающей жидкости G62 (на выходе из двигателя);

- неисправность датчика температуры охлаждающей жидкости G83 (на выходе из радиатора);

- выход из строя обоих датчиков температуры охлаждающей жидкости;

- неисправность ступеней электровентилятора;

- неисправность клеммной ступени термостата.

2. Описание структурной схемы электронного устройства

Датчик температуры подключен к нормализующему преобразователю, входной каскад которого является мостовой измерительной схемой, которая преобразует изменение сопротивления датчика в напряжение U, снятое с выхода измерительной схемы.

С выхода мостовой измерительной схемы напряжение, соответствующее измеренной температуре, подается на усилитель, в котором измеренный сигнал масштабируется и линеаризуется. Для контроля температуры линеаризованный сигнал поступает на АЦП, с которого цифровой сигнал поступает на индикатор, показывающий значение температуры контролируемого объекта. С выхода усилителя сигнал также подается для компаратора.

Сигнал от компаратора подается на центральный блок управления, выданный Fal. Когда компаратор срабатывает, CCU генерирует сигнал, который запускает формирователь импульсов на таймере. Импульсы поступают на счетчик. Сигнал с выхода счетчика поступает на привод.

2.1 Описание электрической схемы электронного устройства

Когда термистор нагревается, его сопротивление увеличивается нелинейно. В свою очередь, датчик температуры подключен к измерительной мостовой схеме, которая преобразует изменение сопротивления датчика в напряжение U, взятое с выхода измерительной схемы, которое сбалансировано при температуре 20 єС.

С выхода мостовой измерительной схемы напряжение, соответствующее измеренной температуре, подается на усилитель, в котором измеренный сигнал масштабируется и линеаризуется.

Сигналы от датчиков поступают на логический элемент, выполненный для реализации указанного FAL (133₁₀ = 10000101₂). Логический элемент выполнен на двух микросхемах: логика "И-НЕ" и "ИЛИ-НЕ". Когда состояние датчиков соответствует комбинации входных сигналов, так что на выходе логического устройства устанавливается логическая единица, генератор импульсов на таймере начинает работать, и счетчик начинает считать импульсы для задачи выполнения. Блок.

После запуска таймера ПФН температура на объекте управления процессом должна подняться до Т ₂ = 60 єС и выдерживал 25 минут, затем опустил до Т ₁ = 35 єС,

Сигнал с выхода счетчика делителя поступает на привод. Исполнительным устройством является реле RES6 RF0.452.125.

В качестве АЦП микросхема KR572PV2 будет использоваться специально для работы с ALS324B, с которой будет осуществляться отображение. Напряжение питания АЦП + 5В.

2.2 Описание цепи питания

Источник питания (рисунок 5) состоит из трансформатора, трехфазного выпрямителя с отводом от нулевой точки на диодах VD2 - VD4, индуктивно-емкостного фильтрующего устройства типа L и стабилизатора напряжения на K140. EH 2 интегральные схемы, Конденсаторы C10 - C13 предназначены для получения поляризованного напряжения.

Выбор и расчет элементов схемы электронного устройства. расчет из датчик схема: терморезистор CT6-1B.

Рисунок 5 - Схема преобразователя сопротивление-напряжение

температурный коэффициент сопротивления (ТКС)

(1)

Найдем отсюда коэффициент A

(2)

Построим график зависимости сопротивления от температуры.

Рисунок 6 - Температурная характеристика СТ 6-1Б при

Построим график зависимости выходного напряжения от температуры.

Рисунок 7 - Зависимость выходного напряжения от температуры

Отсюда найдём максимально допустимый ток, протекающий через терморезистор:

Выберем операционный усилитель DA3 - К 140УД 11. Для него:

180

72,6

,44 В

Возьмем

72,6 = 72,42 кОм

(3)

Резисторы

Мощность рассеиваемая на резисторах:

В результате проведенных расчетов, получили следующие номинальные значения элементов:

R₁ - МЛТ-0,125Вт-24кОм±5%

R₂ - МЛТ-0,125Вт-24кОм±5%

R₃ - МЛТ-0,125Вт-180Ом±5%

R₅ - МЛТ-0,125Вт-10кОм±5%

R₆ - МЛТ-0,125Вт-10кОм±5%

DA1 - К 140УД 11

DA2 - К 140УД 11

2.3 Расчет функционального усилителя

Т.к. на выходе преобразователя сопротивление - напряжение сигнал нелинейный, то для линеаризации воспользуемся функциональным усилителем (рисунок 8).

Рисунок 8 - Схема функционального усилителя

Максимальное выходное напряжение по модулю не должно превышать 0,9max{}.

Максимальное по модулю входное напряжение не должно превышать U_п/4.

Разобьем нашу передаточную функцию на требуемое количество участков аппроксимации при этом будут получены соответствующие значения напряжений в узлах аппроксимации (U_{ВХ i}; U_{ВЫХ i});

Занесем эти значения в таблицу 1.

Таблица 1 - Таблица значений

Примем R₉ = 10 кОм

Сопротивления относительно малы, поэтому ими пренебрегаем. Примем напряжения питания преобразователя:

Для того, чтобы преобразовать аналоговый сигнал в цифровой, а также подключить индикацию будем использовать компаратор в интегральном исполнении К 521СА 2. Напряжение срабатывания для данного компаратора задается с помощью делителя R₇-R₈ и подается на неинвертирующий вход. Для данной схемы оно равно -6 В. При достижении напряжения срабатывания на инвертирующем входе компаратора на его выходе устанавливается напряжение

Установим опорное напряжение.U_оп = -15 В.

Рисунок 9 - Схема компаратора в интегральном исполнении

Примем сопротивление R₁₃ = 10 кОм

;

;

;

;

;

;

;

;

R₇ - МЛТ-0,125Вт-3,9Ом±5%

R₈- МЛТ-0,125Вт-30кОм±5%

R₉ - МЛТ-0,125Вт-10кОм±5%

R₁₀ - МЛТ-0,125Вт-5.1кОм±5%

R₁₁- МЛТ-0,125Вт-5.7кОм±5%

R₁₂ - МЛТ-0,125Вт-522кОм±5%

R₁₃- МЛТ-0,125Вт-10кОм±5%

R₁₄- МЛТ-0,125Вт-3кОм±5%

DA3- К 140УД 11

DA4- К 521СА 2

VD1-VD2-Д 226Е

2.4 Расчет и выбор элементов цифровой части

Для задания алгоритма работы исполнительного устройства необходимо ЦУУ, функциональной основой которого является ФАЛ. Построим схему ее реализации.

По заданию ФАЛ -133₁₀. Составим таблицу истинности и запишем логическое выражение заданной функции в виде СДНФ:

133₁₀ = 10000101₂

Преобразуем выше записанную СДНФ и составим схему соединения логических элементов И-НЕ (рисунок 10), реализующих данную функцию:

Таблица 2 - Таблица истинности

Таблица 3 - Таблица истинности

Рисунок 10 - Схема реализации ФАЛ

Для реализации ЦУУ воспользуемся микросхемами:

DD1 - К 564ЛЕ 5

Рисунок 11 - Таблица истинности и назначение выводов микросхемы DD1 - К 564ЛЕ 5

DD2 - К 564ЛА 7

Рисунок 12 - Таблица истинности и назначение выводов микросхемы DD2 - К 564ЛА 7

DD1 - К 564ЛЕ 5

DD2 - К 564ЛА 7

2.5 Расчет формирователя импульсов

Сигнал с ЦУУ поступает на триггер, который в свою очередь запускает таймер. По заданию необходимо обеспечить длительность Дt = 25 мин. Сигналы с формирователя импульсов будем подавать на счетчик K555ИЕ 10, который собран в схеме с коэффициентом счета равным 120.

Рисунок 13 - Схема формирователя импульсов на таймере

Вывод 5 таймера подключается через конденсатор С ₂ = 10нФ к общему проводу для подавления помех. Емкость конденсатора С ₁ возьмем равной 100мкФ, сопротивление R₁₆ -39кОм, сопротивление R₁₅ -100кОм. Тогда длительность паузы:

Тогда длительность импульса:

(с

Тогда период импульса:

с

120₁₀ = 1111000₂

Рисунок 14 - Схема на счетчике К 555ИЕ 10

Рисунок 15 - Синхронный 4-разрядный двоично-десятичный счетчик

В качестве микросхемы на логических элементах выберем микросхему К 555ЛИ 1. Условное графическое обозначение

Рисунок 16 - Четыре логических элемента 2И

В качестве триггера выберем микросхему К 555ТР 2

Рисунок 17 - Четыре RS- триггера

Рассчитаем мощности резисторов:

;

;

R₁₅ - МЛТ-0,125Вт-100кОм±5%

R₁₆- МЛТ-0,125Вт-39кОм±5%

С 1 - К 53-65-100мкФ±10% 16В

С 2 - К 73-17-10нФ±5% 63В

DD3-NE555

DD4- К 555ИЕ 10

DD5- К 555ИЕ 10

DD6- К 555ЛИ 1

DD7- К 555ТР 2

2.6 Расчёт ПИ-регулятора

Передаточную функцию любого регулятора можно записать с помощью общей формулы:

Передаточная функция имеет знак минус. В реальной системе это недопустимо. Поэтому конечная схема должна быть дополнена инвертирующим усилителем, который может быть включён как после так и перед схемой.

Рисунок 18 - Схема ПИ-регулятора

Учитывая то, что в систему необходимо включить инвертирующий усилитель, ПФ для ПИ-регулятора примет вид:

Зная, что Kп = 0.74 при wo = 7.04 Гц и Ku = 9.52,рассчитаю R31, R32 и С 8.

R31/R32 = 0.74

1/(R31C8) = 9.52

Из ряда Е 24 выбираем:

R31 = 3 кОм и R32 = 3.9 кОм.

Из ряда Е 12: C8 = 0.033 мФ

Выбираю сопротивления R33 = R34 = 10 кОм

R₃₁ - МЛТ-0,125Вт-3кОм±5%

R₃₂ - МЛТ-0,125Вт-3,9кОм±5%

R₃₃ - МЛТ-0,125Вт-10кОм±5%

R₃₄ - МЛТ-0,125Вт-10кОм±5%

С ₈ - К 52-1 33мкФ 6,3В±10%

DA6-DA7 - К 140УД 11

Полученный график (рисунок 19) сравним с тем, который необходимо получить (рисунок 20).