Arduino a razrabotka avtomobilykh elektronnykh sistem.pdf

(10788 KB) Pobierz
Ми�½истерство образова�½ия и �½ауки РФ
ФГБОУ ВО «Сибирская государстве�½�½ая автомобиль�½о-дорож�½ая
академия (СибАДИ)»
Кафедра «Тепловые двигатели и автотрактор�½ое электрооборудова�½ие»
РАЗРАБОТКА АВТОМОБИЛЬНЫХ
ЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ НА БАЗЕ ARDUINO:
УПРАВЛЕНИЕ РАБОТОЙ ДВИГАТЕЛЯ
ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
Методические указа�½ия
С
Омск
•
2016
иб
АД
Составитель А.А. Зубарев
И
УДК 621.43: 681.31 (075.8)
ББК 39.33 (32.97)
Соглас�½о 436-ФЗ от 29.12.2010 «О защите детей от и�½формации,
причи�½яющей вред их здоровью и развитию» да�½�½ая продукция
маркировке �½е подлежит.
Реце�½зе�½ты:
ка�½д. тех�½. �½аук, доц. Ю.П. Макушев (СибАДИ);
ка�½д. тех�½. �½аук, доц. И.В. Нико�½ов (ОмГТУ)
Работа утвержде�½а редакцио�½�½о-издательским советом СибАДИ в качестве
методических указа�½ий.
Разработка автомобиль�½ых электро�½�½ых систем �½а базе ARDUINO : управле�½ие
работой двигателя в�½утре�½�½его сгора�½ия
[Электро�½�½ый ресурс] : методические
указа�½ия / сост. А.А. Зубарев. – Электро�½. да�½.
−
Омск : СибАДИ, 2016. –
Издательско-полиграфический це�½тр СибАДИ. 644080, г. Омск, пр. Мира, 5
РИО ИПЦ СибАДИ. 644080, г. Омск, ул. 2-я Поселковая, 1
© ФГБОУ ВО «СибАДИ», 2016
С
Редактор И.Г. Куз�½ецова
Тех�½ическая подготовка
−
Т.И. Куки�½а
Изда�½ие первое. Дата подписа�½ия к использова�½ию 21.10.2016
2
иб
АД
В простой и доступ�½ой форме з�½акомят читателей с платами Arduino, языком
программирова�½ия Processing, средой разработки программ Atmel Studio v.7 и Arduino
Software (IDE) версии 1.6.11. Описа�½�½ые устройства и программы для плат Arduino
используются в лекцио�½�½ых демо�½страциях и при проведе�½ии лаборатор�½ых работ.
Имеют и�½терактив�½ое оглавле�½ие в виде закладок.
Пред�½аз�½аче�½ы для обучающихся всех форм обуче�½ия по �½аправле�½иям и
специаль�½остям, изучающим электро�½�½ые системы управле�½ия автомобилей и
тракторов, в част�½ости «Системы электро�½ики и автоматики автомобилей и тракторов»,
«Микропроцессор�½ые системы автомобилей и тракторов», «Проектирова�½ие
микропроцессор�½ых систем автомобилей и тракторов», «Датчики в системах
управле�½ия автомобилей и тракторов» и т.п.
Могут быть использова�½ы в курсовом и диплом�½ом проектирова�½ии
автоматических измеритель�½ых и управляющих систем различ�½ых агрегатов �½е только
автомобиль�½ого �½аз�½аче�½ия.
И
ВВЕДЕНИЕ
Постоя�½�½о растущее число автомобилей в �½ашей стра�½е считается
од�½ой из ос�½ов�½ых причи�½ загряз�½е�½ия окружающей среды в круп�½ых
городах и ухудше�½ия экологии в целом. К тому же зако�½одатели �½ашей
стра�½ы �½е торопятся с при�½ятием зако�½ов, огра�½ичивающих эксплуатацию
старых автомобилей, �½е удовлетворяющих экологическим �½ормам, – даже
Евро-3. Хотя пла�½ируется повысить �½алоги для водителей,
эксплуатирующих такие автомобили, эти меры �½е идут �½и в какое
срав�½е�½ие с требова�½иями зако�½одательства европейских стра�½,
запрещающих эксплуатацию автомобилей, удовлетворяющих эколо-
гическим требова�½иям Евро-4, особе�½�½о в круп�½ых городах, где требуется
соответствие Евро-5.
Тем �½е ме�½ее те�½де�½ция к запрету эксплуатации автомобилей, �½е
удовлетворяющих экологическим требова�½иям, имеет место, и о�½а
порождает спрос у автолюбителей и профессио�½алов �½а модер�½изацию
системы пита�½ия топливом своего автомобиля, для того чтобы о�½а
удовлетворяла экологическим требова�½иям путем заме�½ы старых агрегатов
�½а �½овые. Но заме�½а узлов и агрегатов двигателя влечет за собой
�½еобходимость заме�½ы электро�½�½ого блока управле�½ия (ЭБУ) двигателем
или хотя бы об�½овле�½ия программ�½ого обеспече�½ия ЭБУ.
Необходимость заме�½ы ЭБУ воз�½икает и у от�½оситель�½о �½овых
автомобилей при их поломке. Од�½ако �½ередко воз�½икают проблемы
�½ахожде�½ия блока �½уж�½ой марки, его дороговиз�½ы, с�½ятия с производства
и отсутствия �½а ры�½ке и др. Это вызывает �½еобходимость подбора
подходящего блока и модификации его к �½уж�½ому двигателю, т. е.
требуются изме�½е�½ие программ�½ого обеспече�½ия ЭБУ, заме�½а и уста�½овка
�½овых датчиков и других деталей.
Постоя�½�½о растущий спрос �½а услуги по ремо�½ту и модер�½изации
систем электро�½ики вызывает спрос �½а специалистов в этой области,
имеющих соответствующие теоретические з�½а�½ия и практические �½авыки.
Для
приобрете�½ия
практических
�½авыков
�½еобходимы
соответствующие учеб�½ые сте�½ды, �½а которых мож�½о отрабатывать
различ�½ые алгоритмы управле�½ия двигателем в�½утре�½�½его сгора�½ия
(ДВС), предваритель�½о реализовав их программ�½о �½а компьютере и
записав в память ЭБУ.
На заводах, выпускающих автомобили, и в соответствующих НИИ
для этих целей есть испытатель�½ые сте�½ды с реаль�½ыми ДВС и
специаль�½ым оборудова�½ием. Стоимость таких сте�½дов
−
десятки
миллио�½ов рублей.
Для учеб�½ого заведе�½ия мож�½о проводить обуче�½ие �½а моделях,
позволяющих реализовать те же фу�½кции с использова�½ием а�½алогич�½ой
С
иб
АД
3
И
С
4
иб
АД
элеме�½т�½ой базы – микроко�½троллеров и ми�½иатюр�½ых моделей,
позволяющих исследовать работу блоков управле�½ия, разрабатывать и
проверять �½а �½их алгоритмы и отлаживать программы для управле�½ия
ос�½ов�½ыми процессами, происходящими в работающем ДВС.
В методических указа�½иях рассматриваются �½атур�½ые модели, �½а
которых мож�½о проверить работоспособ�½ость электро�½�½ого блока �½а базе
программируемых
микроко�½троллеров
и
отработать
алгоритмы
управле�½ия ДВС. Предложе�½ы макеты электро�½�½ых блоков управле�½ия
ос�½ов�½ыми процессами, происходящими в работающем ДВС, которые
мож�½о использовать для лекцио�½�½ых демо�½страций и лаборатор�½ых работ
в любой учеб�½ой аудитории без допол�½итель�½ого оборудова�½ия, �½е
создавая шума и загряз�½е�½ия воздуха. О�½и позволяют �½агляд�½о изучить и
исследовать процесс дозирова�½ия топлива
до
моме�½та воспламе�½е�½ия его
в цили�½дре (доза впрыскиваемого топлива вычисляется по количеству
засасываемого воздуха).
На всех этапах этого процесса �½уж�½о обеспечить просмотр сиг�½алов с
датчиков и сиг�½алов �½а схемах формирова�½ия импульсов, поступающих �½а
микроко�½троллер, управляющий процессом. Все этапы процесса
сопровождаются программ�½ым кодом, �½аписа�½�½ым в среде разработки
Arduino (или Ардуи�½о).
И
1. КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ АРДУИНО
1.1. Платы Ардуи�½о
Для ускоре�½ия разработки устройств �½а микроко�½троллерах
выпускают
платы
с
распая�½�½ыми
�½а
�½их
микросхемами
микроко�½троллеров
и
других
вспомогатель�½ых
компо�½е�½тов,
обеспечивающих подключе�½ие платы к компьютеру, получе�½ие �½уж�½ых
�½апряже�½ий пита�½ия и других. На плате имеются разъемы (ли�½ии
штырьков или г�½ёзд), с помощью которых мож�½о подсоеди�½ить датчики,
и�½дикаторы и испол�½итель�½ые устройства к выводам микроко�½троллера. В
�½астоящее время �½аиболее популяр�½ы платы Ардуи�½о. Схема простейшего
из �½их Arduino Uno показа�½а �½а рис. 1. На �½ей распая�½ы микроко�½троллер
ATMega328, разработа�½�½ый фирмой Atmel (или в ра�½�½их версиях
ATMega8, ATMega16), микросхема преобразователя и�½терфейса USAT в
USB (FT232R или CH340G), кварцевый резо�½атор �½а 16 МГц и другие
электро�½�½ые компо�½е�½ты. В �½астоящее время выпускаются десятки видов
плат Ардуи�½о с различ�½ыми микроко�½троллерами и плат с датчиками и
другими устройствами, которые мож�½о присоеди�½ить к плате Ардуи�½о, –
шилдов (shield – щит), собрав устройство в виде этажерки.
Более подроб�½ая и�½формация имеется в И�½тер�½ете �½а сайтах и в
к�½игах [1, 2, 3, 4].
С
Рис. 1. При�½ципиаль�½ая электрическая схема Arduino Uno
5
иб
АД
И

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin