Дипломная работа (бакалавр/специалист) на тему Разработка технического проекта системы климат-контроля автобуса на основе CAN интерфейса с целью зонального управления климатом, с снижения затрат на электропроводку.

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ 2
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ КЛИМАТ-КОНТРОЛЯ 7
1.1. Понятие системы климат-контроля автобуса 7
1.2. Система кондиционирования воздуха на примере ВОЛВО-12В 13
1.3. Основные принципы действия системы климат-контроля 19
1.3. Системы климат-контроля автобуса на основе CAN интерфейса 24
ГЛАВА 2. КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 34
2.1. Описание объекта автоматизации 34
2.2. Разработка технических требований к системе 37
2.3. Разработка технических характеристик системы, которые необходимы для разработки чертежей 40
2.4. Разработка вариантов конструкции элементов автоматической системы управления микроклиматом салона автобуса………………………………….47
2.5. Расчет и выбор компонентов электрической схемы 51
3. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЕКТА 71
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 72
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 73

Введение:

Высокие требования к комфорту со стороны заказчиков и пассажиров привели к тому, что выработка оптимальной концепции контроля температуры в автобусах является совсем непростой задачей. Здесь очень важно учитывать требования в зависимости от специфики модели автобуса (сочлененный автобус, двухэтажный автобус, односекционный автобус, городской автобус и туристический автобус), назначения автобуса и условий его эксплуатации (к примеру, имеет значение климат страны). Одним из решений стала установка в автобусах систем, работа которых заключается в поддержании температуры в салоне транспортного средства.
Принцип работы системы климат-контроля заключается в смешивании теплого и холодного воздуха с целью достижения комфортного климата для пассажиров.
Два основных требования – есть наличие отопительной и вентиляционной системы в автобусах:
• Обеспечение комфортного климата;
• Очистка окон от мороза и влаги.
Комфорт также зависит от других переменных факторов:
• Индивидуальный статус машины:
• Активность или бездействие
• Одежда.
• Система климат-контроля
• Температура воздуха
• Скорость воздуха и.
• Конструктивное оформление пассажирского пространства:
• Радиационная температура
• Температура прилегающих территорий
Другими важными переменными для комфорта являются продолжительность пребывания, плотность людей в районе (на заполненных автобусах, например) и многое другое. Эти факторы должны быть адаптированы друг к другу в то время, когда люди находятся в пассажирском пространстве, так что комфорт должен быть гарантирован.
Системы климат-контроля могут использоваться для воздействия на территорию, температуру, скорость воздуха и обмен воздуха по площади.
Внимание специалистов в основном уделяется массе системы, которая должна обеспечить оптимальный микроклимат в салоне, а также его распределению в автобусе. Во многих туристических автобусах в целях разгрузки заднего моста системы контроля температуры размещаются в передней секции. Их масса также постоянно уменьшается.
Из-за многих факторов, влияющих на комфорт, нелегко создать один климат, чтобы удовлетворить всех людей. Это создает желание индивидуального контроля возможностей с регулируемыми клапанами, вентиляторами или форсунками в непосредственном управлении пассажиров.
Используя эту электронику, можно освободить водителя от ручного управления кондиционером, чтобы он мог сосредоточиться на фактической работе с рулем. Управление температурой осуществляется электроникой в соответствии с указанными контрольными характеристиками.
Исследования относительно комфорта или субъективного благополучия людей показывают, что
• температурная стратификация в пассажирском пространстве («теплые ноги — холодная голова») не должно превышать 40 ° C
• зависимость между внутренними и внешними температурами желательны.
Применение электроники позволило добиться зонального регулирования климата в салоне транспортного средства. В зависимости от числа температурных зон различают следующие системы климат-контроля: однозонный, двухзонный, трехзонный и четырехзонный.
В случае автобуса целесообразно проектировать трехзонную систему климат-контроля с отдельно регулируемыми параметрами климата для кабины водителя, внешнего стекла кабины и пассажирского салона автобуса.
Из-за различной требуемой надежности уже имевшиеся системы управления автобусов были настроены на использование несколько линий управления. Это привело к огромному количеству проводов. Из-за стоимости и веса количество проводов подлежало уменьшению.
Для того, чтобы построить эффективную систему электронного управления (ECU) и иметь расширяемость и устойчивость к ошибкам узлы, и был в начале 1980-х годов разработан Controller Area Network (CAN). CAN есть протокол связи по последовательной шине. Это привело к разумным затратам, коротким задержкам при передаче сообщений между узлами и высокой скоростью передачи данных. На рисунке 1 ниже показано уменьшение проводки в сети CAN.

Рис. 1. Влияние CAN на уменьшение количества проводов.

Заключение:

Проведен практический анализ системы кондиционирования воздухом автобуса Вольво. Обнаружены практические преимущества применения CAN-контроллеров для построения систем климат-контроля автобуса.
Проведен анализ нормативных требований и вариантов возможных конструкций для системы автоматизированного климат-контроля с функциями энергосбережения для автобуса Волжанин-52851. Автоматизированное поддержание благоприятного теплового режима в салоне и на рабочем месте водителя обеспечивает безопасность при перевозке пассажиров, способствует экономии электрической проводки и топлива, расходуемого на отопление и охлаждение салона. Зарубежные системы климат-контроля и их программное обеспечение разрабатываются для конкретных иностранных марок автотранспортных средств и имеют высокую стоимость. Разработка отечественных систем климат-контроля в сотрудничестве с российскими производителями кузовов будет способствовать учету влияния особенностей аэродинамики и теплоинерционных свойств кузова транспортного средства на алгоритм управления микроклиматом.
Рассмотрены два варианта системы климат-контроля с CAN и без CAN контроллеров. Различия только в количестве потраченной проводки, разница 57, 5 метров.

Фрагмент текста работы:

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ КЛИМАТ-КОНТРОЛЯ

1.1. Принципы кондиционирования воздуха

Система кондиционирования воздуха управляет температурой в транспортном средстве независимо от температуры наружного воздуха. Ее основными функциями являются охлаждение, обогрев и вентиляция.

Рис. 1.1. Принципы функционирования системы кондиционирования воздуха:
• А Хладагент (холодильный агент) в конденсированном состоянии при высоком давлении
• В Хладагент в жидком состоянии при высоком давлении
• С Хладагент в жидком состоянии при низком давлении
• D Хладагент в конденсированном состоянии при низком давлении
• E Охлаждение воздуха, поступающего в конденсатор
• F Теплый воздух после прохождения конденсатора
• G Воздух, поступающий в систему кондиционирования воздуха
• H Холодный воздух, направляемый в транспортное средство
1. Компрессор
2. Конденсатор
3. Бак хладагента
4. Фильтр-влагоотделитель
5. Терморегулирующий вентиль
6. Испаритель
Вентилятор направляет теплый воздух в систему кондиционирования воздуха. Затем он охлаждается, фильтруется, сушится и направляется в транспортное средство через трубопроводы и вентиляционные сопла. В системе кондиционирования воздуха хладагент в виде пара всасывается в конденсатор из испарителя. В процессе его сжатия температура и давление растут (в результате повышается точка кипения хладагента). Горячий пар под высоким давлением подается в конденсатор. В конденсаторе горячий испаренный хладагент проходит через воздух, засасываемый вентилятором снаружи.
В результате хладагент переходит из парообразного в жидкое состояние при высоком давлении. Хладагент в жидком состоянии под высоким давлением поступает из конденсатора в испаритель через топливный бак, фильтр-влагоотделитель и терморегулирующий вентиль (расширительный клапан), понижающий давление хладагента.
Такое понижение давления и частичное выкипание хладагента приводят к снижению его точки кипения. В испарителе хладагент закипает, тем самым отводя тепло из воздуха, обтекающего испаритель. Воздух охлаждается и направляется внутрь транспортного средства. Хладагент возвращается в систему на повторный цикл.

Рис. 1.2. Теоретические функции кондиционирования воздуха:
• А Состояние хладагента
1. Начало сжатия — окончание испарения
2. Окончание сжатия – начало конденсации
3. Окончание конденсации — расширение
4. Расширение — начало испарения
• B Диаграмма фазовых превращений при охлаждении
• Als= работа компрессора
• Alr= Работа без расширения
• q= Тепло, выделяемое конденсатором
• q0= Охлаждающее действие
• qw= Потери охлаждающего действия
Процесс охлаждения в системе кондиционирования воздуха основан на испарении сжиженных газов. Сопровождающее процесс испарения понижение температуры идет на поглощение тепла из окружающей среды. Хладагент в блоке кондиционера специально подобран так, чтобы обеспечить максимально возможную эффективность охлаждения пассажирского салона. На фазовой диаграмме системы пар/жидкость показаны точки кипения и конденсации.
На диаграмме фазовых превращений при охлаждении показан цикл кондиционирования воздуха. На диаграмме показаны фазовые изменения среды и подводимая энергия. Линия 1–2, сжатие — давление и температура газа растут, работает компрессор. Линия 2–3, конденсация — при постоянном давлении происходит распределение тепла, и газ переходит в жидкое состояние — конденсатор высвобождает тепло в окружающую среду. Линия 3–4, декомпрессия — изменение давления на клапане, жидкость превращается в смесь жидкости и газа (кипение), преобразование энергии.Линия 4–1, испарение жидкость полностью переходит в парообразное состояние за счет поглощения тепла из воздуха, обтекающего испаритель (охлаждение) — энергия берется из окружающей среды.
В ходе нормальной работы разность температур в хладагенте составляет примерно 70 °C. Конкретные значения температур зависят от условий работы. Система подгоняет давление в конденсаторе и испарителе таким образом, что конденсация происходит при температурах на 20–30 °C выше, чем температура окружающей среды, а испарение – при температурах на 20–30 °C ниже, чем температура воздуха, обтекающего испаритель.
Системой климат-контроля регистрируются все значимые параметры и определяется правильная температура и объем нагнетаемого воздуха. Это обеспечивает в салоне заданную температуру.
Обезвоженный воздух системы контроля температуры высушивает запотевшие стекла надежнее и быстрее, чем воздух, который нагнетается обыкновенным вентилятором отопителя, и в салоне всегда оптимальный микроклимат.
Климат-контроль позволяет просто задать температуру салона и отрегулировать по своему усмотрению распределение потоков воздуха.