Расчет пропускной способности перепускного клапана.Для сохранения работы двигателя в заданных производителем режимах перепускной клапан должен быть выполнен с сохранением параметра пропускной способности рабочей среды (воздуха). Для выполнения этого условия были учтены размеры сечений и условный проход оригинального клапана системы регулирования прогревочных оборотов D1=11мм.
Выбор и расчет СервоприводаВыбор сервопривода в качестве исполнительного устройства был обусловлен не высокой ценой детали, точностью позиционирования вала привода и простотой управления.
В качестве сервопривода для прототипа системы выбрана модель производителя Futaba S3003 как хорошо зарекомендовавшая себя при работе условиях повышенных нагрузок и широком температурном диапазоне
Характеристики сервопривода:
Система управления: широтно- импульсная модуляция.
Внутренний интерфейс: аналоговый с частотой 50Гц.
Рабочее напряжение: 4,8В-6В.
Диапазон рабочей температуры: от-20*с до+60*с.
Скорость поворота вала при 4.8Вольт питании: 0.23сек/60 град.
Усилие на валу при 4.8Вольт питании: 3.2кг/см
Предельные углы поворота вала: 0-180градусов.
Ток холостого хода при 4.8Вольт питании: 7.2 мА
Выбор и расчет датчиков температурыВ качестве элемента получения информации для измерения температуры охлаждающей жидкости двигателя, температуры охлаждающей жидкости на выходе радиатора и температуры наружного воздуха применены терморезисторы с отрицательным температурным коэффициентом «NTC термисторы серии MF52»с сопротивлением 10кОм при 25 градусах по Цельсию.
Выбор обусловлен высокими характеристиками:
• Диапазон рабочих температур: от -30 до +125 градусов по Цельсию
• Высокая точность до ±0.25°C
• Малые размеры, быстрая реакция
• Устойчивая работа в течение длительного времени
• Хорошее качество согласованности и обмена информации
• Широкий ассортимент, отличное отношение цена/качество
Принцип действия термистора основан на изменении сопротивления элемента при воздействии на него измеряемой среды- при увеличении температуры среды, сопротивление термистора уменьшается.
Для измерения температуры с применением термистора микроконтроллеру необходимо измерить его сопротивление путем подключения термистора в качестве нижнего плеча делителя напряжения.
При использовании микроконтроллера с 10-битным АЦП и опорным напряжением АЦП=5вольт, результат измерения (при 25 градусах по Цельсию) составит:
Vo = R1 / (R1 + NTC 10K) * Vcc
где Vcc - это напряжение источника питания (5В),
R1 –верхнее плечо делителя напряжения,
NTC 10K –Сопротивление терморезистора.
Расчет значения АЦП микроконтроллера:
ADC = R1 / (R1 + 10K) * 1023
R = 10K / (1023/ADC - 1)
ADC = 10000/(10000+10000)*1023 = 0.5*1023=511.5
R=10000/(1023/511.5-1)=10000/1 = 100000 Ом.
Для преобразования сопротивления терморезистора в температуру использовано уравнение Стейнхарта-Харта, которое позволит реализовать достаточно достоверную аппроксимацию конвертированных значений.
Выбор и расчет датчика освещенностиВ качестве элемента получения информации для измерения уровня освещенности салона автомобиля и корректировки степени яркости подсветки LCD-экрана предусмотрено применение фоторезистора «VT935G»
Расчет делителя напряженияДля измерения напряжения бортовой сети автомобиля с помощью АЦП микроконтроллера реализован делитель напряжения
Для вычисления значений резисторов применена формула расчета резистивного делителя напряжения:
Где Uin- входное напряжение делителя в вольтах
R1- сопротивление верхнего плечо делителя в омах
R2- сопротивление нижнего плечо делителя в омах
Расчет делителя предусматривает максимальное напряжение бортовой сети в 20В и опорное напряжение АЦП микроконтроллера 5В.
Из приведенной выше формулы значения резисторов R1=10кОм, R2=3,3кОм
4,962=3300*20/(10000+3300)
Моделирование перепускного клапанаПрототип модели перепускного клапана был смоделирован в программе SolidWorks с учетом условий эксплуатации и предъявленных требований при расчете параметров системы
Исполнительный механизм (вал сервопривода) приводит в движение заслонку клапана в линейной зависимости от измеренной температуры охлаждающей жидкости двигателя. При температуре охлаждающей жидкости двигателя менее 5 градусов Цельсия –клапан полностью открывается, прогревочные обороты максимальны. При температуре охлаждающей жидкости более 5 и менее 85 градусов Цельсия- клапан регулирует степень открытия в зависимости от температуры. При температуре охлаждающей жидкости более 85 градусов Цельсия- клапан полностью закрывается
