AUTOMOBILUL MODERN û SISTEM MECATRONIC
-
Upload
svetlanangy1958 -
Category
Documents
-
view
254 -
download
2
Transcript of AUTOMOBILUL MODERN û SISTEM MECATRONIC
-
7/23/2019 AUTOMOBILUL MODERN SISTEM MECATRONIC
1/21
AUTOMOBILUL MODERN SISTEM MECATRONIC_______________________________________________________________________________
CUPRINS
1. ARGUMENT..................................................................................................................................2EXEMPLE DE PRODUSE I SISTEME MECATRONICE..........................................................32. AUTOMOBILUL MODERN - SISTEM MECATRONIC........................................................4
2.1. ARGUMENTE..........................................................................................................................42.2. CRETEREA PERFORMANELOR I SIMPLIFICAREA COMPONEN-TELORMECANICE.....................................................................................................................................5
3. CAN BUS EXEMPLU DE MAGISTRAL SERIAL N AUTOMOBIL [DUM04A].....113.1.CONCEPTE DE BAZ...........................................................................................................133 2 O A CA 13
-
7/23/2019 AUTOMOBILUL MODERN SISTEM MECATRONIC
2/21
3 2 PROPIETI ALE CAN 13
AUTOMOBILUL MODERN SISTEM MECATRONIC_______________________________________________________________________________
1. ARGUMENT
Mecatronica este un domeniu transdisciplinar al ingineriei, o combinaie
sinergetic ntre mecanica de precizie, sistemele electronice de comand i control i
informatic, ce serveste proiectrii, realizrii, punerii n funciune i exploatrii de
sisteme automate inteligente. Conceptul de mecatronic s-a nascut n Japonia la
nceputul deceniului al optulea al secolului trecut. Termenul n sine a fost brevetat de
ctre concernul Yaskawa Electric Co. i a fost utilizat pentru a descrie fuziunea
tehnologic:
MECANICA - ELECTRONICA - INFORMATICA
Tot ceea ce numim astzi produs de nalt tehnicitate, este produs mecatronic.
Mecatronica este rezultatul evoluiei fireti n dezvoltarea tehnologic. Tehnologia
l i i l l i l i l i ii i
-
7/23/2019 AUTOMOBILUL MODERN SISTEM MECATRONIC
3/21
AUTOMOBILUL MODERN SISTEM MECATRONIC_______________________________________________________________________________
EXEMPLE DE PRODUSE I SISTEME MECATRONICE
Practic tot ceea ce numim produs de nalt tehnicitate este produs mecatronic.Automobilul modern, roboii, tehnica de calcul, tehnica de telecomunicaii, aparatura
biomedical, sistemele de transport inteligent, aparatura de cercetare, aparatura
electrocasnic, aparatura cine-foto i audio-video, mainile agricole moderne etc.,
sunt exemple reprezentative de produse mecatronice.
Mecatronica s-a nascut n mediul industrial. Strdaniile la nivel academic pentru a
asigura pregatirea specialitilor n acord cu cerinele noii tehnologii au condus la
conturarea principiilor mecatronice n educaie.
Aceste principii sunt:
hands on - prezen palpabil a obiectului de studiu;
learning by doing - nvarea prin practic;
interaction - interaciunea sistemelor mecanice , electronice, informatice.
Laboratoarele interdisciplinare de mecatronic constituie baza pentru
i li i i iil d i i i d i i
-
7/23/2019 AUTOMOBILUL MODERN SISTEM MECATRONIC
4/21
AUTOMOBILUL MODERN SISTEM MECATRONIC_______________________________________________________________________________
2. AUTOMOBILUL MODERN - SISTEM MECATRONIC
2.1. ARGUMENTE
Aprut n a doua jumtate a secolului al 19-lea, automobilul a revoluionat
transporturile i a concentrat cele mai semnificative eforturi tiinifice i inginereti,
pentru continua perfecionare a performanelor sale. Pn n jurul anilor 1970-1980
componentele mecanice, multe dintre ele adevrate bijuterii tehnice, reprezentau o
pondere covritoare n ansamblul unui automobil, partea electric i electronic
rezumndu-se la un numr restrns de motoare (demaror, alternator, tergtoare de
parbriz), senzori (pentru temperatura uleiului i antigelului, presiunea uleiului, nivelul
carburantului), relee (pentru semnalizare, aprindere) i becuri.
Dezvoltarea microelectronicii, materializat n circuite integrate logice i
analogice, circuite integrate de putere, procesoare numerice (microprocesoare,
microcontrollere, DSP-uri), realizarea unor sisteme de acionare, convenionale i
i l f i i i d i d hi i
-
7/23/2019 AUTOMOBILUL MODERN SISTEM MECATRONIC
5/21
AUTOMOBILUL MODERN SISTEM MECATRONIC_______________________________________________________________________________
Fig.1 - Componente electrice i electronice ntr-un automobil
Un automobil modern, dintr-o clas medie, cuprinde circa 60-70 de motoare i un
numr asemntor de senzori i sisteme senzoriale (fig.1). Un exemplu elocvent l
constituie diferenele majore dintre broscua de mare succes a firmei Volkswagen,
din anii 1960: 136 W putere maxim consumat, 150 m de cabluri electrice i circa
80 de contacte electrice i urmaul acesteia din 2001, maina New Beetle, cu un
consum de 2050 W, 1500 m de cabluri i 1200 contacte electrice.
-
7/23/2019 AUTOMOBILUL MODERN SISTEM MECATRONIC
6/21
AUTOMOBILUL MODERN SISTEM MECATRONIC_______________________________________________________________________________
Fig.2 - Ventil cu acionare electromagnetic
O alt tendin important n construcia autovehiculelor const n mbuntirea
permanent a performanelor sistemelor existente. n figura 3, este prezentat un
sistem de injecie cu actuator piezoelectric. Utilizeaz tehnologia HDI (High DieselInjection), n care o pomp alimenteaz cu motorin o ramp comun, numit
common rail, la presiuni de pn la 1500 bari. Distribuia carburantului din aceast
ramp se realizeaz cu actuatori piezoelectrici.
-
7/23/2019 AUTOMOBILUL MODERN SISTEM MECATRONIC
7/21
AUTOMOBILUL MODERN SISTEM MECATRONIC_______________________________________________________________________________
Sistemele de securitate pot fi active sau pasive i au cteva roluri foarte
importante: evitarea eficient a coliziunilor; minimizarea efectelor coliziunilor i
evitarea traumatismelor, att pentru pasagerii vehiculului, ct i pentru pietonii
implicai n accident.
Sistemele de siguran active servesc la prevenirea coliziunilor i la
minimizarea efectelor acestora. Cele mai importante sunt [Continental]: Sistemul electronic de frnare (Electronic Brake System), care include:
ABS (Anti-locking Brake System) are rolul de a controla presiunea de frnare,
pentru evitarea blocrii roilor. Proceseaz informaiile de la senzorii care msoar
viteza roilor i controleaz motorul pompei hidraulice i valvele care distribuiefluidul la frne.
Brake Assist interpreteaz informaiile de la senzorii specifici i corecteaz
manevrele de frnare ale conductorului auto.
Sistemul electronic de stabilitate (ESP Electronic Stability Program), care
-
7/23/2019 AUTOMOBILUL MODERN SISTEM MECATRONIC
8/21
AUTOMOBILUL MODERN SISTEM MECATRONIC_______________________________________________________________________________
primul furnizor global de astfel de sisteme. ACC regleaz automat viteza vehiculului,
n funcie situaia mainilor din trafic, pentru a asigura o distan adecvat fa de
vehiculul din fa. Sistemul radar utilizeaz principiul impulsuri Doppler pentru
msurarea independent a vitezei i distanei.
Distan redus de frnare (Reduced Stopping Distance), bazat pe un sistem de
frnare automat n eventualitatea unei coliziuni;
Avertizare de distan (Distance Warning);
Stop & Go, bazat pe un sistem radar n infrarou, pentru distane mici, destinat
asistenei pentru traficul urban sau pentru situaiile de pornire i oprire;
Sprijin pentru urmrirea axului drumului (Line Keeping System), cu camer
CCD i intervenie activ asupra sistemului de direcie; implic un algoritm deprocesare a imaginilor i n cazul devierii de la axul drumului, oferul este avertizat
printr-o uoar micare a volanului, pstrnd ns supremaia n manevrarea acestuia;
Controlul global al asiului (Global Chassis Control);
-
7/23/2019 AUTOMOBILUL MODERN SISTEM MECATRONIC
9/21
AUTOMOBILUL MODERN SISTEM MECATRONIC_______________________________________________________________________________
Din ce n ce mai complexe i sofisticate sunt sistemele de siguran pasive,
care au rolul de a proteja pasagerii i pietonii contra accidentelor suferite n urma
coliziunilor. Ele includ o serie de sisteme de protecie: centuri de siguran, sisteme
de tensionare, mecanisme de blocare, airbag-uri frontale i laterale, protecie a
capului i genunchilor, protecie contra rsturnrii, precum i o serie de senzori i
actuatori inteligeni: senzori pentru anticiparea coliziunilor (detecia i clasificarea
pietonilor, sesizarea condiiilor premergtoare impactului pentru acionarea adecvata sistemelor de protecie), senzori pentru sesizarea i analiza impactului (direcie,
intensitate, tip, posibilitatea rsturnrii), senzori pentru detectarea i clasificarea
pasagerilor, airbag-uri inteligente, a cror expandare depinde de fora i locul de
impact, sisteme reversibile de pretensionare a centurilor de siguran, sisteme pentruoptimizarea poziiei scaunelor i nchiderea automat a uilor i trapelor pentru
minimizarea efectelor coliziunii, sisteme de protecie a pietonilor etc.
Pentru a ilustra modul n care mecatronica a revoluionat construcia
automobilului, se va prezenta, ca un ultim exemplu, modulul de comand a unei ui,
-
7/23/2019 AUTOMOBILUL MODERN SISTEM MECATRONIC
10/21
AUTOMOBILUL MODERN SISTEM MECATRONIC_______________________________________________________________________________
n comanda uii intervin 4 motoare: unul pentru nchiderea/deschiderea
ferestrei, unul pentru blocarea/deblocarea uii n cadrul sistemului de blocare
centralizat i alte dou pentru poziionarea, dup dou direcii (x-y), a oglinzii
retrovizoare. La acestea se adaug un sistem pentru nclzirea oglinzii retrovizoare.
Un numr de ntreruptoare permit conductorului auto s efectueze manevrele dorite
pentru acionarea celor patru motoare. Multe module de comand a uilor includ i
senzori, care sesizeaz gradul de nchidere/deschidere a ferestrelor, atingerealimitelor de sus/jos, apariia unor obstacole. Modulul de comand cuprinde:
Interfaa cu ntreruptoarele i senzorii;
Circuitele de comand pentru motoare i rezistorul de nclzire a oglinzii: puni
n H (complete) pentru fereastr i blocarea uii i semipuni pentrupoziionarea oglinzii, tranzistor de comand a rezistorului de nclzire;
Circuite de comand: microcontroller i interfa CAN-Bus;
Regulator de tensiune.
Implementarea pe scar larg a unor astfel de module, la milioane i milioane
-
7/23/2019 AUTOMOBILUL MODERN SISTEM MECATRONIC
11/21
AUTOMOBILUL MODERN SISTEM MECATRONIC_______________________________________________________________________________
Fig.5 - Schem de comand a uii, cu microcontroller C505 i circuite integrate
3. CAN BUS EXEMPLU DE MAGISTRAL SERIAL N
AUTOMOBIL [DUM04A]
-
7/23/2019 AUTOMOBILUL MODERN SISTEM MECATRONIC
12/21
AUTOMOBILUL MODERN SISTEM MECATRONIC_______________________________________________________________________________
Controller Area Network (CAN) este un protocol de comunicaie serial, care
asigur controlul distribuit, n timp real, cu un mare grad de siguran. A fost
dezvoltat iniial de firma Robert Bosch GmbH, care deine i licena CAN, n ultima
parte a anilor 1980. Este standardizat pe plan internaional de International
Standardization Organization (ISO) i de Society of Automotive Engineers (SAE).
CAN de vitez mare are la baz standardul ISO 11898 (rate de transmisie de
pn la 1 Mbit); CAN de vitez mic (rate de transmisie < 125 Kbit) se bazeaz pe ISO 11519-2;
Extensii n specificaiile 2A and 2B (datorit cerinelor productorilor de
hardware) diferite lungimi ale identificatorilor (2A cu identificatori de 11 bii; 2B
cu identificatori de 29 bii); Un alt standard este CiA DS-102: standardizez ratele de transmisie (baud-rates)
i timpii impui pentru transmiterea biilor i stabilete conductorii, conectorii i
liniile de putere.
CAN n autovehicule:
-
7/23/2019 AUTOMOBILUL MODERN SISTEM MECATRONIC
13/21
AUTOMOBILUL MODERN SISTEM MECATRONIC_______________________________________________________________________________
3.1.CONCEPTE DE BAZ
Structura liniilor CAN bus line i nivelele de tensiune care corespund celor
dou stri ale magistralei dominant and recesiv, sunt prezentate n figura 7.
Fig.7 - Liniile i nivelele de tensiune ale CAN Bus (ISO 11898)
-
7/23/2019 AUTOMOBILUL MODERN SISTEM MECATRONIC
14/21
AUTOMOBILUL MODERN SISTEM MECATRONIC_______________________________________________________________________________
Dac ea transmite un nivel recesiv i magistrala monitorizeaz un nivel
dominant, unitatea pierde arbitrarea i trebuie s se retrag, fr a mai transmite un
singur bit. Acest sistem de arbitrare, conceput special pentru autovehicule, permite
rezolvarea unor evenimente de importan mai mare n funcionarea mainii, care
necesit o decizie mai rapid, prioritar fa de evenimente pentru care deciziile mai
pot ntrzia.
Multimaster: Magistrala nu presupune o ierarhizare a nodurilor; cnd magistralaeste liber, oricare unitate poate ncepe transmiterea unui mesaj. Unitatea cu mesajul
cel mai prioritar va ctiga accesul la magistral.
Siguran: Pentru a realiza cea mai mare siguran n transferul datelor, n
fiecare nod al magistralei CAN sunt implementate mijloace puternice pentrudetectarea erorilor, semnalizarea acestora i auto-verificare.
Conexiuni: Legtura serial de comunicaie CAN este o magistral la care pot fi
conectate un anumit numr de uniti. Acest numr nu are o limit teoretic, limita
practic fiind determinat de timpii de ntrziere i/sau consumul de putere pe
-
7/23/2019 AUTOMOBILUL MODERN SISTEM MECATRONIC
15/21
AUTOMOBILUL MODERN SISTEM MECATRONIC_______________________________________________________________________________
Fig.8 - Exemple de implementare a CAN [Siemens]
-
7/23/2019 AUTOMOBILUL MODERN SISTEM MECATRONIC
16/21
AUTOMOBILUL MODERN SISTEM MECATRONIC_______________________________________________________________________________
4. NORME DE PROTECTIA A MUNCII
Prin noiunea de protecia muncii se nelege ansamblul de msuri tehnice,
sanitare, organizatorice i juridice aplicate pentru ocrotirea sntii i vieii
oamenilor ce desfoar o activitate organizatoric i face parte integrant din
procesul muncii. nclcarea dispoziiilor legale privind protecia muncii i normele
PSI atrage dup sine rspunderea disciplinar, administartiv, material sau penal,
dup caz, potrivit legii.
Electrocutrile se produc ca urmare a trecerii curentului electric prin corpul
omului i pot avea loc n diverse situaii:
atingerea unor elemente aflate sub tensiune n mod normal, atingere direct;
atingerea unor elemente aflate n mod accidental sub tensiune, datorit unor
defecte ale instalaiei sau echipamentului electric, atingere indirect;
-
7/23/2019 AUTOMOBILUL MODERN SISTEM MECATRONIC
17/21
AUTOMOBILUL MODERN SISTEM MECATRONIC_______________________________________________________________________________
5. BIBLIOGRAFIE
1. Demian, T., Tudor, D., Grecu, E.: Mecanisme de mecanic fin, EdituraDidactic i Pedagogic, Bucureti, 1982.2. Dolga, V., Dolga, L.: Modelling and simulation of mechatronic systems, RevistaMecatronica 1/2004, pag. 34-39.3. Dumitriu, A., Dudi, F., Ionescu, E., Diaconescu, D., Automate de control ideservire Roboi industriali,4. Dumitriu, A.: Tehnica prelucrrii informaiilor, Universitatea "Transilvania"
-
7/23/2019 AUTOMOBILUL MODERN SISTEM MECATRONIC
18/21
AUTOMOBILUL MODERN SISTEM MECATRONIC_______________________________________________________________________________
6. ANEXE
-
7/23/2019 AUTOMOBILUL MODERN SISTEM MECATRONIC
19/21
AUTOMOBILUL MODERN SISTEM MECATRONIC_______________________________________________________________________________
ANEXA 1ALTERNATORUL AUTOMOBILULUI
________________________________________________________________________________Calificarea profesionalNumele i prenumele
-
7/23/2019 AUTOMOBILUL MODERN SISTEM MECATRONIC
20/21
AUTOMOBILUL MODERN SISTEM MECATRONIC_______________________________________________________________________________
ANEXA 2UNITATEA DIRECIEI AUTOMOBILULUI
20Calificarea profesionalNumele i prenumele
-
7/23/2019 AUTOMOBILUL MODERN SISTEM MECATRONIC
21/21
AUTOMOBILUL MODERN SISTEM MECATRONIC_______________________________________________________________________________
ANEXA 3AMBREIAJ + AMPLIFICATOR DE CUPLU HIDRAULIC
(Transmisiile automobilelor - transmisii hibrid, cel mai adesea hidromecanice)
21Calificarea profesionalNumele i prenumele