Оптимізація параметрів динамічної системи підресорювання корпуса БТР (стр. 5 из 15)
3 СКЛАД СИСТЕМ КЕРУВАННЯ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ ПІДВІСКИ
3.1 Основні компоненти системи
Система керування підвіскою автомобіля повинна забезпечувати:
- Керування, що протидіє осіданню - це керування, що збільшенням сили опору амортизаторів зберігає горизонтальне положення автомобіля при різких прискореннях і зменшує осідання задньої частини.
- Керування, що протидіє «пірнанню» - це керування, що збільшенням сили опору гасить поштовхи при різкому гальмуванні на високій швидкості, зберігає горизонтальне положення кузова автомобіля.
- Керування, що протидіє крену - керування, що при різких поворотах збільшуючи силу опору, зменшує крен кузова.
- Керування висотою кузова - зміна висоти кузова, залежно від стану дорожнього покриття, швидкості руху й завантаженості автомобіля.
- Керування твердістю підвіски автомобіля, за бажанням водія.
Для здійснення вище перерахованих характеристик, до складу системи керування входять наступні датчики:
- датчик швидкості руху автомобіля
- датчик тиску в гальмовій системі
- датчик положення дросельної заслінки
- датчик висоти кузова (на кожному колесі)
- датчик кута повороту руля
Крім датчиків, у систему входять:
- блок керування (контролер), що одержує інформацію від датчиків, що обробляє її й подає команду на виконавчі механізми
- виконавчі механізми (шагові електродвигуни)
керування підвіска машина підресорювання
3.2 Датчик швидкості руху
3.2.1 Датчик швидкості руху на основі ефекту Хола
У датчиках швидкості використовується «ефект Хола», названий так на честь американського фізика Э. Хола, відкрившого це явище ще в 1879 р.
Якщо до провідника або напівпровідника прикладена напруга Uп (Рисунок. 3.1) і його пронизує під прямим кутом магнітне поле, що володіє індукцією В, то виникає «напруга Хола» Uн, перпендикулярна напрямку струму від джерела живлення Iп і напрямку магнітного поля.
Рисунок 3.1 - Ефект Хола
Величина напруги Хола визначається формулою:
Uн = Кн Iп В/h, (3.1)
де Кн - постійна Хола;
Iп - струм від джерела живлення;
В - магнітна індукція;
h - товщина провідника (напівпровідника).
З формули 3.1 зрозуміло, що величина напруги Uн пропорційна магнітній індукції В. Якщо магнітне поле В змінювати із частотою, пропорційною швидкості руху автомобіля, тоді й частота зміни вихідної напруги Uн теж буде пропорційна швидкості автомобіля. На практиці магнітне поле створюється нерухомим магнітом, а його зміна — спеціальним обертовим екраном із прорізами. Таким чином, при обертанні екрана зі швидкістю, пропорційній швидкості руху автомобіля, на виході датчика Хола з'являються імпульси напруги, пропорційні швидкості руху автомобіля. По зміні напруги блок керування розраховує швидкість руху автомобіля [19].
На Рисунку 3.2 показаний датчик швидкості, що містить у собі привід спідометра(1), корпус приводу спідометра(2) і безпосередньо датчик(3).
Рисунок 3.2 - Датчик швидкості
Датчик швидкості встановлюється на коробці передач між приводом спідометра й наконечником гнучкого вала приводу спідометра.
3.2.2 Індуктивний датчик обертання коліс (кутової швидкості)
Індуктивний датчик замірює швидкість обертання коліс із використанням ротора датчика на кожній колісній ступиці.
Рисунок 3.3 - Датчик частоти обертання
Датчик складається з магнітного сердечника та котушки. Магнітне поле, що створюється постійним магнітом, міняється залежно від положення ротора датчика. Зміни магнітного поля індуцирують у котушці датчика струм. Чим вище швидкість проходження ротора повз котушку датчика, тим вище частота.
По цій частоті блок керування системи розраховує частоту обертання колеса, і по заданій програмі, з урахуванням виправлень, визначає швидкість руху автомобіля. Сигнали частоти обертання коліс використаються різними системами автомобіля.
a = Постійний магніт b = Сердечник з магнитом'якого заліза
c = Котушка d = Ротор
Рисунок 3.4 - Принцип дії індуктивного датчика
3.3 Датчик кута повороту кермового колеса
Він перебуває в кермовому стовпчику між перемикачем передач і кермовим колесом. Поворотне кільце з контактним кільцем для подушки безпеки водія вбудовано в датчик кута повороту й перебуває на його нижній стороні.
Рисунок 3.5- Датчик кута повороту кермового колеса
Датчик передає на пристрій керування системи дані по куту поворота кермового колеса. Діапазон сприйняття становить ±7200 , що становить чотири повних повороти кермового колеса.
Датчик системи передає дані безпосередньо через шину CAN на пристрій керування. Після включення запалювання відбувається ініціація сенсора, як тільки кермове колесо повертається на 4,50 , що відповідає повороту приблизно на 1,5 см.
Вимір кута відбувається за принципом фотоячейки (перекривання світлового потоку).
Рисунок 3.6 - Структура датчика кута повороту кермового колеса
Основні компоненти - це:
- джерело світла (а)
- кодировочна шайба (b)
- оптичні сенсори (c+d)
- лічильник (е) повних оборотів.
Кодировочна шайба складається з двох кілець, абсолютного й обертового (інкрементного). Оба кільця скануються двома сенсорами.
Функції
Спростимо пристрій приладу, розташувавши поруч абсолютну (2) і рухливу (інкрементну) (1) маски. Між масками перебуває джерело світла (3). Зовні розташовані оптичні сенсори (4+5).
Рисунок 3.7 - Спрощений устрій приладу
Якщо світло крізь зазор падає на сенсор, створюється сигнальна напруга, джерело світла ховається, напруга зникає.
Рисунок 3.8 - Створення сигнальної напруги
При зрушенні масок можливі два наслідки. Інкрементный сенсор передає постійний сигнал, тому що зазори слідують один за одним рівномірно. Абсолютний сенсор - непостійний сигнал, тому що маска переривається нерівномірно. Із зіставлення двох сигналів система розраховує, наскільки зрушені маски. При цьому початкове положення вираховується виходячи з положення абсолютного компонента.
Рисунок 3.9 - Принцип роботи фотоосередку
По аналогічному принципу, але розрахованому на обертовий рух, функціонує датчик кута повороту.
3.4 Датчик тиску в гальмовій системі
Датчик гальмового тиску повідомляє пристрою керування дані по тиску в гальмовій системі. Пристрій керування за цими даними обчислює сили колісних гальм і поздовжнє посилення, що діє на автомобіль.
Рисунок 3.10 - Датчик тиску гальмової рідини
Датчик вгвинчений у гідравлічний насос регулювання динаміки рідини. Центр пристрою містить п'єзоелектричний елемент (а), на який може натискати гальмова рідина та електронний датчик (b).
Рисунок 3.11 - Пристрій датчика гальмового тиску
Якщо гальмова рідина натискає на п'єзоелектричний елемент, розподіл зарядів в елементі змінюється. Без дії тиску заряди розподілені рівномірно (1). З появою сили тиску заряди просторово розподіляються (2) і виникає електрична напруга.
Рисунок 3.12 - Демонстрація роботи датчика без дії тиску (1) і з появою сили тиску (2)
Чим вище тиск, тим сильніше роз'єднуються заряди. Тиск зростає. Напруга підсилюється вбудованою електронікою й посилає на керуючий пристрій сигнал. Величина напруги, таким чином, є безпосередньою мірою гальмового тиску.
3.5 Датчик положення дросельної заслінки
Потенціометри застосовуються на автомобілі як датчики положення (наприклад, датчик положення дросельної заслінки, рейки ТНВД, педалі газу й т.д.).
Дротові потенціометри характеризуються числом витків намотування на градус: від 1 до 8. Опір таких потенціометрів лежить у межах 10...10000 Ом. Достоїнство дротових потенціометрів - можливість реалізації низкоомних датчиків. Недоліки - нелінійність, дискретність, швидке зношування.
Найчастіше як датчики положення використовуються недротяні потенціометри з напиленним на пластинці або кераміці резистивним покриттям. Щітки движка демпфіруються для стійкості до вібрацій. Опір недротяних потенціометрів лежить у межах 50...20000 Ом. Потенціометри використовуються в режимі дільника напруги, погрішність їхнього номіналу не має великого значення. Лінійність і розв'язна здатність - високі.
При вимірі лінійних переміщень движок може перемішатися в межах 10 мм...3 м, при вимірі кутових — до 355 °.
Потенціометричні датчики живляться напругою 5 В від стабілізатора в ЭБУ. Ця ж напруга подається на АЦП і компаратори, що робить систему «датчик - АЦП» нечутливою до варіацій живильної та опорної напруг.