Система автоматического управления надува автомобильных камер

Введение

Рынок электроники широкого применения в России постоянно расширяется и новое время диктует новые стандарты оборудования. Пришло время всерьез браться за развитие электроники. Но как это сделать, не имея больших капиталов? Для этого надо наладить выпуск пользующихся спросом продукции при малых затратах на его организацию. Одну из таких возможностей предоставляют изделия на базе современных микроконтроллеров.

Как правило изделия выполненные на базе микроконтроллеров отличаются простой схемотехникой, надежностью, технологичностью. Они должны иметь низкую стоимость и обеспечивать возможность безболезненной модификации выполняемых функций.

Часто при разработке таких электронных устройств приходится увязывать противоречивые требования:

-  простоту схематики при большом выборе выполняемых функций;

-  малое энергопотребление при высоком быстродействии;

-  малые затраты на подготовку производства для обеспечения серийного выпуска изделий.

Целый ряд современных микроконтроллеров отвечает таким требованиям. Разработка изделий с их применением не требует больших капиталовложений и специального оборудования, может быть выполнена достаточно быстро и принести хорошие коммерческие результаты.

1 ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

Техническое задание ТЗО – разработать систему автоматического управления надува автомобильных камер и проверки их герметичности.

Основанием для разработки является необходимость закачивания шин автомобилей в «полевых» условиях дороги.

Целью является автоматическая закачка шин воздухом до определенного давления и последующая их проверка. С целью получения данных, необходимых для разработки системы управления, произведем анализ процесса как объекта управления. Технологическая схема объекта управления представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Технологическая схема объекта управления

         Система накачки воздуха в шины включает в себя Объект Регулирования 1, датчик давления 2, микроконтроллер с задатчиком 3, усилитель постоянного тока 4, компрессор для нагнетания воздуха 5. Давление воздуха на выходе из компрессора  должна быть в пределах 2 ± 0,1 атм, что равно 0,2 ± 0,01 МПа . Технологические параметры объекта управления представлена в таблице 1.

Таблица 1 - Технологические параметры объекта управления

Давление в шине (атм)	2
Напряжение питания (В)	12
Время накачивания шины (мин)	<10
Мощность установки (кВт)	<1

Ручное управление компрессором требует постоянного внимания со стороны обслуживающего персонала, что уменьшает комфорт в обслуживании шин. Кроме того, ручное управление не обеспечивает требуемой точности выдерживания давления ± 0,1атм (имеет место отклонение ± 0,2атм) и не может проверить шину на целостность резины.

Таким образом, необходима система автоматического регулирования, обеспечивающая выдерживание давления в заданных пределах при действии указанных выше возмущающих воздействий.

Выходным параметром объекта управления является давление воздуха в автомобильной шине. Управляющим воздействием является количество воздуха нагнетаемого компрессором, который может изменяться, путем изменения тока проходящего через него.

2  РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

2.1    Выбор элементов системы управления

Используем классическую систему управления с обратной связью. Для обеспечения работы такой системы необходимо измерять регулируемый параметр, сравнить его с заданным значением, определить величину ошибки и ее знак; рассчитать по выбранному алгоритму управления управляющее воздействие; подать управляющее воздействие через исполнительный механизм на объект управления.

Для разрабатываемой системы необходимы следующие элементы:

-  датчик давления;

-  регулятор с задатчиком, элементом сравнения и алгоритмом управления;

-  компрессор, обеспечивающий нагнетание воздуха в шину;

-  усилитель мощности для обеспечения согласования регулятора и компрессором;