Кадырбаев Чингисхан Каликанович1,
Медетов Нурлан Амирович2
Костанайский государственный университет имени А. Байтурсынова
Структура мехатронной
системы управления стеклоочистителем
Сущность мехатронного подхода состоит в том, что он
направлен на интеграцию конкретного класса элементов (механических,
электронных, компьютерных, электротехнических, интерфейсных и др.), которые
имеют принципиально различную физическую природу и предназначены для реализации
сложного функционального движения [1]. Аппаратное объединение элементов в
единые конструктивные модули должно обязательно сопровождаться разработкой
интегрированного программного обеспечения. Программные средства МС должны
обеспечивать непосредственный переход от замысла системы через ее
математическое моделирование к управлению функциональным движением в реальном
времени. Таким образом, проектирование МС предполагает разработку комплекса
аппаратнопрограммных средств, ориентированных на конкретные прикладные задачи
[2].
В состав мехатронной системы входят следующие основные
компоненты:
- механическое
устройство, конечным звеном которого является рабочий орган;
- блок приводов,
включающий силовые преобразователи и исполнительные двигатели;
- устройство
компьютерного управления, верхним уровнем для которого является
человек-оператор, либо другая ЭВМ, входящая в компьютерную сеть;
- сенсоры,
предназначенные для передачи в устройство управления информации о фактическом
состоянии блоков машины и движении МС.
Таким образом, наличие трех обязательных частей –
механической (точнее электромеханической), электронной и компьютерной,
связанных энергетическими и информационными потоками, является первичным
признаком, отличающим мехатронные системы [3].
В качестве привода мехатронной системы управления могут
быть использованы мотор — редуктор либо высокомоментный двигатель в качестве
законченного конструктивного модуля. Питание привода производится от
аккумуляторной сети, что требует стабилизатора напряжения в диапазоне 1014 В
[4].
В качестве исполнительного механизма системы
управления стеклоочистителем используются разнообразные щетки. Основные функции
щетки заключаются в равномерном распределении силы прижатия к стеклу через
систему рычагов и сопротивлении всплыванию при движении по стеклу. Важную роль
в обеспечении чистоты стекла и комфорта движения играет структура и свойства
материала резинового элемента щетки стеклоочистителя.
Датчиками включения для данной системы могут выступать
оптические или емкостные датчики дождя. Ввиду узости рабочих частот регулирования
колебаний щеток стеклоочистителя возможности их использования для
интеллектуального управления системой ограничены. Также в системе используются
концевые датчики положения щетки и сенсоры контроля режима работы двигателя[5].
Двигатель стеклоочистителя
В качестве двигателей для стеклоочистителей
используются электродвигатели постоянного тока с постоянными магнитами. В
системах очистки ветрового стекла обычно используется механизм червячной
передачи. Законодательные требования по применению двигателей для
стеклоочистителей допускают эксплуатационную частоту вращения для первой
очистки, равную 45 мин’1 и 65 мин’1 для второй
очистки.
Двигатели с электромагнитным возбуждением имеют
параллельное, последовательное и смешанное возбуждение. Регулирование частоты
их вращения может осуществляться введением резистора в цепь возбуждения или
якоря, переключением полюсов обмотки возбуждения.
Электродвигатели малой мощности (до 60 Вт) выполняются
двухполюсными, пакеты статора и якоря выбираются из стальных пластин.
Применение постоянных магнитов упрощает конструкцию электродвигателя. В
автомобильных электродвигателях используются магниты из гексаферрита бария
изотропные 6БИ240, М6БИ230Ж, анизотропные 24БА210, 18БА220, 14БА255. Последние
три цифры в наименовании магнита указывают на величину коэрцитивной силы по
намагниченности в кА.
Коллекторы выполняются штамповкой из медной ленты или
трубы с продольными пазами на внутренней поверхности и спрессовываются
пластмассой [6].
В электродвигателях используются щетки марок Ml, 96,
960, ЭГ51. В двухскоростных электродвигателях между двумя основными щетками
устанавливается третья. Частота вращения электродвигателя с возбуждением от
постоянных магнитов зависит от числа рабочих проводников обмотки якоря,
заключенных между щетками.
Коэффициент полезного действия зависит от их мощности,
но обычно не превышает 60 %. Технические данные некоторых типов электродвигателей
с электромагнитным возбуждением приведены в табл. 1, а свозбуждением от
постоянных магнитов — в табл.2.
|
Таблица 1
Технические данные некоторых типов электродвигателей с электромагнитным
возбуждением
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
Примечание: дробью представлены параметры
двухскоростного двигателя.
|
Таблица 2
Технические данные некоторых типов электродвигателей с возбуждением от
постоянных магнитов
|
Библиографический список
1. Автомобильный справочник Bosch. Изд. 2-е, перераб.
и доп. – М.: За Рулем,2002.
2. Агунов А. В. Схемотехника систем
автоматизации: Учебное пособие Издательство: СПбМТУ, 2005
3. Александров В.В. Несколько слов о
мехатронике // Мехатроника. 2001. №1. С.4.
4. Андриевский Б.Р., Фрадков A.JI. Элементы
математического моделирования в программных средах MATLAB 5 и Scilab (учебное
пособие). СПб: Наука, 2001
5. Антонов Б.И., Филимонов Н.Б. Не «обо
всем», а о мехатронике (о границах проблематики журнала) // Мехатроника. 2000.
№ 6. С.43-47.
6. Артоболевский И.И. Теория механизмов. М.:
Наука, 1963. 776 с.