ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.05.2020
Просмотров: 715
Скачиваний: 2
ВВЕДЕНИЕ
По мере развития современных технологий автоматизированное и компьютерное управление постепенно входит во все области нашей жизни. Эта тенденция не обошла стороной и автомобилестроение.
Как за рубежом, так и в нашей стране в последнее время все больше и больше внедряются автомобильные системы управления.
Применение автомобильных систем управления позволяет добиться значительного улучшения эксплуатационных свойств автомобиля: снижения токсичности выхлопных газов, обеспечение бесшумности, повышения топливной экономичности, безопасности движения, комфортабельности, проходимости, простоты технического обслуживания, улучшения тягово-скоростных и тормозных свойств, управляемости и устойчивости, удобства посадки и высадки, легкости управления автомобилем, маневренности, видимости автомобиля и из автомобиля, защищенности от неправильных и недопустимых действий водителя, злоумышленников.
Наибольшее распространение получили такие системы как: управление силовой установкой, управление ходовой частью, управление оборудованием салона, а также системы предупреждения столкновения (в том числе и локационные системы), системы безопасности (в том числе и управление подушками безопасности).
В результате быстрого совершенствования параметров полупроводниковых устройств, используемых при разработке микроЭВМ, стали вполне достижимыми высокая надежность, низкая себестоимость и малые размеры систем автомобильной электроники. Сегодня электроника в автомобиле играет роль одного из главных элементов систем управления.
1 АНАЛИЗ САР ОСВЕЩЕНИЯ ДОРОГИ АВТОМОБИЛЕМ
1.1 Анализ зарубежных САР освещения дороги
На сегодняшний день системы автоматического регулирования освещения дороги реализованы на большинстве автомобилей ведущих зарубежных производителей. Одной из таких систем является адаптивная система головного освещения OPEL.
OPEL разработал систему освещения, которая получила название адаптивной системы головного освещения (Adaptive Forward Lighting). Применение этой системы дает ощутимые преимущества с точки зрения повышения уровня активной безопасности и комфорта. В систему AFL входят двигающиеся горизонтально биксеноновые фары, способные освещать дорогу в направлении, перпендикулярном направлению движения автомобиля. Система особенно важна при проезде перекрестков и движении в узких поворотах. Система будет предлагаться в следующем году для Opel Vectra и нового Signum. Opel является первым производителем автомобилей, сделавшим новейшую систему освещения доступной для широкого круга покупателей среднеразмерных автомобилей. Система AFL, которая является совместной разработкой Opel и Hella, вскоре появится и на других моделях Opel.
Перед специалистами компании Opel, занимающимися разработкой световых приборов, стояла задача сделать управление автомобилем в темное время суток и в плохую погоду легче и безопаснее. Согласно последним данным федерального бюро статистики Германии, более 40 процентов автомобильных аварий со смертельным исходом происходят ночью, несмотря на то, что в это время суток загруженность дорог на 80 процентов меньше, чем днем. И это неудивительно. Визуально водитель воспринимает 90 процентов всей необходимой дорожной информации. Научные исследования показали, что этот показатель снижается до 4-процентного уровня в условиях плохой видимости в ночное время суток. Адаптивная система головного освещения повышает безопасность в условиях плохой видимости, особенно осенью и зимой.
Необходимым условием для внедрения технологии AFL является изменение существующих правил ECE (Economic Commission for Europe, Европейская экономическая комиссия). Первоначально были разрешены только подвижные (с возможностью поворота в продольной вертикальной плоскости) фары дальнего света, но запрещен ассиметричный поворот фар в горизонтальной плоскости. Внесение изменений в существующие правила ожидается в начале 2003 года.
По сравнению со стандартными фарами, новая адаптивная система головного освещения выполняет следующие дополнительные функции:
а) изменение направления световых пучков фар при движении в повороте. Поворот световых пучков фар на угол до +/- 15 градусов в зависимости от угла поворота рулевого колеса и скорости движения автомобиля. Освещенность дороги при движении в повороте улучшается на 90 процентов. Это не только повышает безопасность автомобиля, но также позволяет лучше реализовывать динамические характеристики автомобиля и повышает уровень комфорта.
б) Боковой свет. Улучшается освещенность дороги при проезде перекрестков и движении в узком повороте. Фары позволяют осветить зону глубиной приблизительно 30 м в направлении, почти перпендикулярном направлению движения автомобиля. Боковой свет может включаться только на скорости движения, не превышающей 50 км/ч. Таким образом, он не активируется при смене полосы движения на автомагистрали.
в) Фары дальнего света. Биксеноновые фары создают чрезвычайно яркий дальний свет. В интеллектуальной системе биксеноновых фар компании Opel ближний и дальний свет фар создает одна (на каждую фару) ксеноновая лампа. Подвижный механизм обеспечивает переключение ближнего света фар на дальний. Преимуществом такой системы является чрезвычайно яркий и интенсивный свет фар, причем цвет световых пучков ближнего и дальнего света фар одинаковый.
1.2 Анализ отечественных систем освещения
В отечественной автомобильной промышленности внедрение подобных систем пока не осуществляется. Выпускаются лишь приборы для улучшения освещения дороги и приборы для плавного переключения с дальнего света на ближний.
Прибор для плавного переключения на ближний свет позволяет заметно уменьшить утомляемость водителя при ночной езде, учитывая то, что в ночное время при разъезде двух автомобилей переключение дальнего света фар своей машины на ближний водитель воспринимает, как резкое уменьшение освещенности дороги, что заставляет его напрягать зрение и ведет к быстрому утомлению.
Рисунок 1 – Схема автомата плавного выключения дальнего света
На рисунке 1 показана схема свободного от этих недостатков автомата плавного выключения дальнего света. Временные диаграммы напряжения, поясняющие работу автомата, представлены на рисунке 2.
t,c
t,c
1- диаграмма напряжения треугольной формы; 2- диаграмма зарядки кондесатора; 3- диаграмма напряжения ОУ DA1.2
Pucунок 2 – Временные диаграммы напряжения
Генератор на операционном усилителе DA1.1 вырабатывает напряжение треугольной формы с частотой 150... 200 Гц (график 1 на рисунке 2 ). которое поступает на неинвертирующий вход ОУ DA1.2. Пока включен дальний свет (в положении ножного переключателя света SA2, показанном на схеме), конденсатор С2 разряжен через резистор R7, диод VD3 и нить ближнего света лампы EL1 (на схеме показана одна лампа из двух) и напряжение на выходе ОУ DA1.2 около
10,5 В. Транзистор VT1 в это время открыт, а транзисторы VT2. VT3 выключены, так как коллектор и эмиттер транзистора VT3 замкнуты контактами переключателя SA2.
После переключения дальнего света на ближний спирали дальнего света остаются включенными через открывшиеся транзисторы VT2 и VT3. Конденсатор С2 начинает заряжаться (график 2 на рисунке 2 ) через резисторы R7 и R9. На инвертирующем входе ОУ DA1.2 появляется увеличивающееся напряжение, а на выходе - прямоугольные импульсы с постоянной частотой и увеличивающейся скважностью (график 3). Они соответствующим образом переключают транзисторы VT1--VT3. и действующее значение напряжения на нитях ламп дальнего света плавно уменьшается до нуля.
При переключении света с ближнего на дальний конденсатор С2 быстро разряжается через цепь R7VD3. Диоды VD1, VD2 и резистор R6 служат для ограничения напряжения между входами ОУ DA1.2; стабистор VD4 и резисторы RIO, R12 - для надежного закрывания транзисторов. Подстроечный резистор R9 позволяет регулировать время погасания дальнего света в пределах от 1 до 4...5 с. Устройство можно выключить тумблером SA1.
Описываемое устройство подключают параллельно ножному переключателю света так, как показано на рис. . Сечение проводов не менее 1.5 мм3.
В устройстве использованы резисторы ОМЛТ и СПЗ-16 (R9), конденсаторы КМ-5 и К50-6 (С2). Транзистор ГТ806А можно заменить на любой другой из этой серии или на ГТ701А. Если потребляемый спиралями дальнего света ток не превышает 10 А (двухфарные автомобили с обычными лампами), то вместо ГТ806А могут быть использованы транзисторы П210А, ГТ810А.
Вместо транзистора КТ816Б подойдут КТ816В, КТ816Г или ГТ905, ГТ906 с любым буквенным индексом; вместо КТ815Б - КТ815В, КТ815Г. КТ817Б, КТ817В. КТ817Г, КТ801Б. Стабистор КС119А можно заменить тремя последовательно соединенными диодами КД102А или Д220, Д223, КД522А. Заменять микросхему К157УД2 нежелательно, так как она способна работать в широком интервале питающего напряжения.
Все детали, кроме тумблера SA1, размешены на плате из стеклотекстолита размерами 110x65х2 мм. Монтаж выполнен с использованием луженых латунных втулок, развальцованных в отверстиях платы. Транзисторы VT2, VT3 установлены на теплоотвод с площадью поверхности не менее 40 см . Собранное устройство закрепляют под приборной панелью слева от рулевой колонки.
Сразу после переключения света яркость дальнего света скачком незначительно уменьшается из-за того. что нити ламп оказываются включенными через сопротивление открытого транзистора VT3, а затем лампы плавно гаснут.
Устройство можно применить и на автомобилях с напряжением бортовой сети 24 В. Для этого необходимо последовательно с резистором R11 включить резистор ОМЛТ-2 сопротивлением 120 Ом. заменить стабистор КС119А на стабилитрон Д814Г и использовать конденсатор С2 на напряжение 50 В. Устройство было испытано на автомобиле ГАЗ-24 и показало хорошие результаты.
1.3 Приборы освещения автомобиля
Приборы делятся на:
- внешнего освещения – освещение дороги головными фарами и фонарями заднего хода;
- внутреннего освещения – освещение щитка приборов, кабины водителя, салона автобуса, моторного отсека и багажного отделения.
Различают фары типов:
- С (НС) – предназначены для работы только в режиме ближнего света;
- R (НR) – предназначены для работы только в режиме дальнего света;
Символ "Н" означает то, что в фарах установлены галогенные ламы.
1.3.1 Светотехнические характеристики различных типов фар.По типу распределения светового потока на дороге различают фары американского и европейского светораспределения. Отличаются эти фары расположением нитей лампы относительно фокуса отражателя. Нити дальнего света во всех фарах (кроме двух режимных фар в 4-хфарной системы) располагают в фокусе отражателя. Нити ближнего света располагают выше и левее фокуса в американской системе, впереди и чуть выше фокуса – в европейской системе светораспределения. В европейской системе, кроме того, имеется металлический экран со срезом под углом 15º слевой стороны. Это позволяет получить асимметричное светораспределение с чётко выраженной светотеневой границей, снижающей ослепляющее действие.
1.3.2 Устройство фар. Круглая фара состоит из корпуса , оптического элемента диаметром 178 мм, регулировочных винтов и ободка . Корпус выполнен из стали и покрыт с внутренней и наружной сторон стойким лаком. В корпусе фары приклёпаны кронштейны, к которому крепятся три пружины , прижимающие к корпусу держатель оптического элемента. К держателю при помощи наружного ободка прикреплён оптический элемент . Ободок крепится к фаре винтом. При регулировке направления светового потока (пучка) положение держателя , а вместе с ним и оптического элемента изменяется при помощи винтов . Один провод от контактной колодки соединён винтом к держателю , а проводники6 подключают к переключателю света.
Прямоугольные фары отличаются увеличенным до 210-250 мм диаметром круга оптического элемента, частично срезанного сверху и снизу. Это увеличивает площадь параболического отражателя света и соответственно световой поток на дорогу. Оптический элемент состоит из источника света (лампы) , отражателя и стекла рассеивателя света . Нити лампы подключаются соединительной колодкой .
Рассеиватель имеет форму выпуклого круга с гладкой поверхностью снаружи и с множеством призм по внутренней поверхности.
Четырехфарная система освещения состоит из четырёх фар диаметром 136мм, устанавливаемых попарно горизонтально или вертикально. Наружные (или верхние) фары всегда являются двухрежимными (типа CR). При этом нить ближнего света расположена в фокусе. Внутренние (или нижние) фары являются фарами только дальнего света.
Блок-фара объединяет в одном корпусе все или часть передних световых приборов и имеет общий или составной рассеиватель. При наличии общего рассеивателя упрощается его очистка. Недостатком блок-фар является невозможность их унификации для различных автомобилей. Правая и левая блок-фары одного автомобиля невзаимозаменяемы.
В США, Японии и в ряде других стран оптические элементы выполняют в виде неразъёмных стеклянных ламп-фар, в обозначении которых добавляется буква S.
Фары-прожекторы дают концентрированный световой луч и служат для освещения дальних участков дороги. Прожекторы-искатели предназначены для временного освещения предметов, расположенных вне зоны действия головного освещения, имеют узкий пучок света и устанавливаются на поворотном кронштейне.
Освещенность дороги зависит от яркости источника света, площади (диаметра) и формы (угла охвата) отражателя, а также от отражательной способности покрытия отражателя.
1.3.3 Автомобильные лампы. Лампы фар могут быть:
- одно- и двухнитевыми (двухрежимными);
- вакуумными и заполненными инертным газом (аргоном, азотом, криптоном, ксеноном при мощности свыше 2 Вт);
- галогенными, заполненными инертным газом с добавлением небольшого количества паров йода или брома;
Мощность ламп фар колеблется от 40 до 70 Вт.
Отражатели (рефлекторы) фар.Наиболее распространена параболоидная форма отражателя. В настоящее время получают распространение пластмассовые
эллипсоидные отражатели , обеспечивающие больший угол охвата источника света. Нить накала устанавливается в переднем фокусе эллипсоида. После отражения световой пучок концентрируется в зоне второго фокуса отражателя, где устанавливается экран с асимметричной светотеневой границей. Изображение из плоскости экрана проецируется на дорогу конденсаторной линзой, фокус которой совпадает со вторым фокусом эллипсоидного отражателя.
В четырёхфарных системах используются фары с бифокальным отражателем, состоящим из двух частей с положением фокусов по разные стороны от нити накала и границей раздела между частями. Последняя соответствует форме, создаваемой светотеневой границей асимметричного светораспределения ближнего света.
Для улучшения аэродинамических качеств автомобиля необходимо, чтобы фары имели наименьшую высоту и как можно меньше занимали места в подкапотном пространстве. Это достигается изготовлением гомофокальных отражателей, получаемых объединением нескольких усечённых параболоидных элементов с различным фокусным расстоянием при совмещенных положениях их фокусов. Рассеиватели бифокальной и гомофокальной фар имеют относительно простую преломляющую структуру.