Применение ЭВМ в технике

Размещено на http://www.allbest.ru/

НУБиП Украины "Прибрежненский аграрный колледж"

Реферат

"Применение ЭВМ в технике"

Выполнил: Даценко Александр

2012

Использование ЭВМ при диагностировании

В мировой практике автосервиса уже накоплен определенный опыт использования ЭВМ в комплексе с диагностическими устройствами. Так, советскими специалистами разработан диагностический комплекс "Диагноз", который полностью исключает субъективный фактор в процессе диагностирования. Автомобиль проверяется по многим десяткам параметров, а пишущая машинка печатает материалы на бланке. Причем, "неблагополучные" показатели печатаются красным шрифтом. Более того, ЭВМ может даже прогнозировать выход из строя какого-либо механизма. "Диагноз", разработанный казанскими специалистами, может обследовать один грузовой автомобиль за 25 минут. Комплекс проверяет и легковые автомашины.

Из зарубежных заслуживает внимание известная фирма "Гамильтон стандарт" по производству автомобильных диагностических систем, разработавшая диагностическую установку с использованием ЭВМ для различных видов обслуживания автомобилей. Основное преимущество установки заключается в ее способности быстро указывать механику, какие работы необходимо произвести для устранения дефекта, обнаруженного при диагностировании. От датчиков, устанавливаемых на автомобиле перед проверкой, в ЭВМ подаются сигналы, которые сравниваются машиной со стандартными показателями, приводимыми заводами-изготовителями. Машина печатает результаты сравнивания, указывает дефекты и необходимые меры для их устранения. Установка может применяться как для грузовых, так и для легковых автомобилей. Узел памяти может содержать показатели и их предельные значения для автомобилей различных марок и моделей.

Полная диагностическая проверка занимает около 10 минут. После устранения дефектов, обнаруженных при диагностировании, автомобиль подвергается вторичной проверке.

Недостатком такой схемы диагностирования является необходимость установки датчиков перед каждой проверкой. Кроме того, данная методика не предусматривает прогнозирования.

Заслуживают внимания диагностические установки и системы, используемые западногерманскими автомобильными фирмами "БМВ" и "Фольксваген". На автомобилях "БМВ" на передней панели кузова и на двигателе размещены два штепсельных разъема, предназначенные для включения программного стенда. Разъемы соединены с датчиками, установленными в различных точках системы электрооборудования и других систем двигателя. Контролируется 32 параметра по определенной, заранее разработанной программе.

На автомобилях фирмы "Фольксваген" монтируются в процессе изготовления их на заводе бортовые системы датчиков с общим кабелем и разъемом. Поскольку фирма выпускает много различных моделей автомобилей, каждый снабжается таблицей, в которой указан шифр, определяющий особенности схемы и порядок проведения диагностических операций для автомобилей данной модели.

Последовательность диагностирования задается программой, зафиксированной на перфокарте, которая выбирается механиком из имеющихся в наличии, в соответствии с табличкой данной модели автомобиля. На перфокарте, кроме закодированных данных программы, закодированы требуемые величины и показатели проверяемых узлов и агрегатов, с которыми сравниваются получаемые затем данные измерений. Всего программа диагностирования состоит из 88 пунктов. Для проведения диагностирования автомобиль устанавливается рядом со стендом, кабель которого при помощи многополюсного разъема подключает систему датчиков к приборам стенда. Кроме того, вместо масляного щупа двигателя устанавливается датчик температуры масла.

Первый этап диагностирования заключается в визуальном осмотре агрегатов и узлов механиком. Результаты вводятся в накопительное устройство стенда при помощи устройства для ручного ввода. На первом этапе проверяются зазоры в механизмах управления, тормозной системе, сцеплении, утечки жидкостей из картеров, уровень масла и другие параметры.

Затем при помощи системы датчиков в соответствии с программой диагностирования проверяются: состояние аккумуляторных батарей, исправность приборов освещения и сигнализации, параметры систем зажигания, электрооборудования и т. д. Результаты диагностирования по каждой из 88 операций автоматически печатаются на бумажной ленте, являющейся протоколом проверки технического состояния автомобиля. Против каждого из пунктов указана полученная при измерении величина с отметкой "+" (в порядке) или (не в порядке). Полученный протокол дает объективную картину технического состояния автомобиля, на основании чего можно проводить требуемые работы по техническому обслуживанию или ремонту. Время проверки - не более 30 минут.

Преимуществами описанной системы диагностирования являются: возможность осуществления контроля технического состояния автомобиля по развернутой программе в короткий срок; объективность контроля; возможность быстрого оформления заказа по различным подразделениям ремонтного предприятия или станции технического обслуживания; получение в результате диагностирования письменного документа-протокола, в котором фиксируется техническое состояние автомобиля.

Диагностические устройства и системы, включающие ЭВМ, находят широкое применение и в ряде других развитых стран. Так, японская фирма "Тойота" предполагает оснащать свои автомобили специальной панелью электрических сигналов. Автомобиль при этом снабжается электронной системой, в которую входят ряд датчиков, установленных в разных местах и связанных с панелью. С помощью специальной диагностической установки и панели электрических сигналов можно быстро и точно определить повреждение или другую неисправность, например, понижение уровня масла, топлива, перегрев н т. д.

Известная английская фирма "Криптон" создала новую систему диагностики, которая включает анализатор, вычислительную машину, проверочную электропроводку, считывающее и печатающее устройство и ряд других узлов. Система позволяет производить сбор сравнительной информации, переработку ее в простейшем логическом счетно-решающем устройстве с накоплением в нем всех данных для анализа и обобщения результатов многократных испытаний.

Таким образом, наиболее предпочтительным направлением развития структуры диагностирования технического состояния автомобилей следует считать применение датчиков, объединенных в одну сеть, и использование вычислительных устройств, работающих в комплексе с диагностическими установками. электронный вычислительный диагностический

Применение ЭВМ для оперативного планирования ТО 1, ТО 2 и диагностирования

В целях максимального приближения фактической периодичности ТО автомобилей к нормативной и сокращения расчетной работы, выполняемой вручную, в последние годы разрабатываются и применяются программы на ЭВМ по составлению оперативных планов постановки автомобилей на ТО и диагностику. Примером таких программ может служить программа на ЭВМ "Минск 22", разработанная Саратовским филиалом института ОМТПС Минстроя России [55].

Программа разрабатывалась для АТП, которые обработку путевых листов осуществляли на ЭВМ "Минск 22", ежедневный пробег по каждому автомобилю записывался на магнитную ленту, а затем использовался при работе программы по оперативному планированию постановки автомобилей в ТО и диагностику, проведение которой предусмотрено за два дня до планового ТО 2. Для выполнения расчетов по программе подготавливается нормативно справочная информация по конкретному предприятию: гаражные номера автомобилей, с указанием марки автомобиля, пробега с начала эксплуатации до последнего ТО 2, количество выполненных после него ТО 1 и пробег после ТО 1; среднесуточные пробеги по маркам автомобилей и нормативные периодичности ТО 1, скорректированные согласно "Положению"; пропускная способность зон ТО 1 и ТО 2.

Использование GPS навигаторов в автомобилях

Среди всевозможных GPS устройств, представленных на рынке, автомобильные GPS навигаторы остаются самыми востребованными. GPS навигаторы сейчас можно увидеть во многих автомобилях. Большинство автопроизводителей изначально планируют дизайн салона с учетом наличия в нем GPS навигатора.

Автомобильный GPS навигатор - это компактное устройство с плоским экраном, крепящееся на присоске или другим способом к ветровому стеклу либо в других местах салона автомобиля. На экране автомобильного GPS навигатора отображается трехмерная перспектива местности, на которой находится автомобиль с учетом данных из топологических карт, доступных устройству. В других моделях на экране может отображаться двухмерный схематичный вид местности. Практически все современные GPS навигаторы могут быть настроены водителем для отображения того вида, по которому легче ориентироваться пользователю, и имеют ряд дополнительных функций.

Почти во всех моделях GPS навигаторов есть возможность вывода на экран устройства средней и максимальной скорости движения автомобиля, время остановок и другие данные. Автомобильные GPS навигаторы используют стандартный алгоритм вычисления координат, который позволяет выбрать в качестве точки назначения любой населенный пункт, здание или любой другой объект. Во время движения по направлению к выбранному пункту назначения, GPS навигатор постоянно анализирует скорость движения, отклонения от маршрута и другие доступные данные, после чего выводит на экран время прибытия с учетом текущих данных движения автомобиля по местности.

Большинство GPS навигаторов работает под управлением операционной системы Microsoft Windows CE .Net 5.0., что позволяет выполнять несколько задач одновременно, например, слушать музыку и листать карты. Дисплеи современных GPS навигаторов имеют большой угол обзора и хорошую яркость, а матовое покрытие, применяемое во многих моделях, сводит к минимуму блики от солнечных лучей, проникающих внутрь салона во время движения автомобиля. GPS карты, которые используются в автомобильных GPS навигаторах могут быть обновлены с сайта производителя в случае выпуска корректировок или других обновлений. При использовании GPS навигатора в Москве и других крупных городах появляется возможность проложить маршрут, который с максимальной точностью рассчитает время прибытия и сэкономит топливо, так как карты крупных городов составлены очень точно и в них заложены данные покрытие дороги, данные о дорожных знаках и разметке. Но независимо от того, где находится автомобиль с установленным GPS навигатором на борту, в крупном мегаполисе или на проселочной дороге, можно утверждать, что заблудиться водителю будет очень сложно, так как существующие карты местности смогут более-менее точно указать местонахождение автомобиля и координаты ближайших населенных пунктов. Чтобы не отвлекаться постоянно на экран навигатора, во всех моделях предусмотрено голосовое оповещение о событиях. Если GPS навигатор рассчитал правильный маршрут, а водитель ошибся поворотом, то он будет об этом проинформирован строгим женским или мужским голосом.

Вместе с улучшением всевозможных характеристик автомобильных GPS навигаторов, повышается спрос на эти устройства, и как следствие все больше и больше производителей бытовой электроники ориентируют свое производство на изготовление различных GPS устройств, в том числе и автомобильных GPS навигаторов.

Как работает GPS навигатор

В настоящее время благодаря внедрению системы GPS получили широкое распространение точные и недорогие навигационные приемники. Каким же образом эти маленькие "умные" помощники узнают, где Вы находитесь?

Основной принцип, лежащий в основе всей системы GPS, прост и давно используется для навигации и ориентирования: если Вы точно знаете местоположение какого-либо реперного ориентира и расстояние до него, то можно начертить окружность (в 3-х мерном случае - сферу), на которой должна быть расположена точка Вашего положения. На практике, если вышеуказанное расстояние, т.е. радиус, достаточно велик, то можно заменить дугу окружности отрезком прямой линии. Если провести несколько таких линий, соответствующих разным реперным ориентирам, то точка их пересечения укажет Ваше местоположение. В GPS роль таких реперов играют две дюжины спутников, движущихся каждый по своей орбите на высоте около 17 000 км над поверхностью Земли. Скорость их движения весьма велика, однако параметры орбиты и их текущее местонахождение с высокой точностью известны бортовым компьютерам.

Важной частью любого GPS-навигатора является обычный радиоприемник, работающий на фиксированной частоте и постоянно "прослушивающий" сигналы, передаваемые этими спутниками. Каждый из спутников постоянно излучает радиосигнал, в котором содержатся данные о параметрах его орбиты, состоянии бортового оборудования и о точном времени. Изо всей этой информации данные о точном бортовом времени являются наиболее важными: GPS-приемник с помощью встроенного процессора вычисляет промежуток времени между посылкой и получением сигнала, затем умножает его на скорость распространения радиоволн и т.о. узнает расстояние между спутником и приемником. Результатом последующих вычислений являются координаты Вашего местоположения.

Нестабильность часов приемника

Из описанного выше принципа видно, что для определения местоположения достаточно поймать сигналы от двух спутников и построить две пересекающиеся прямые. Однако на практике точность такого метода была бы недостаточной из-за наличия ошибки часов приемника. Дело в том, что спутники, находящиеся на орбите, имеют на борту очень точные и, естественно, дорогостоящие атомные часы. Что же касается GPS-приемников, особенно бытовых, то использование таких часов было бы неоправданно в смысле габаритов и стоимости. Это было одной из серьезных проблем, с которыми столкнулись разработчики - ведь неточность хода часов всего в одну тысячную секунды приводила бы к ошибке более 250 км! Для решения этой проблемы и для возможности использования в GPS-приемниках обычных кварцевых часов (аналогичных тем, которые используются в быту) было предложено использовать не два, а три реперных ориентира, т.е. три пересекающиеся прямые. Как же это работает?

Предположим, что часы GPS-приемника немного спешат, т.е. измеренное время прохождения радиоволн будет больше реального. Это означает, что обе рассчитанные линии, и, следовательно, точка их пересечения будут находиться на большем расстоянии от ориентиров (спутников), чем на самом деле. Если же часы отстают, то точка пересечения переместится ближе к спутникам. Возьмем теперь третий ориентир (спутник). Легко видеть, что пересечение трех линий даст нам треугольник, размеры и положение которого могут меняться в зависимости от хода часов. Если же в качестве искомого местоположения взять геометрический центр треугольника, то его смещение будет достаточно мало, особенно если третий спутник расположен в противоположном от наблюдателя направлении. Более того, учитывая, что неточность часов для всех трех сигналов будет практически одинаковой, можно автоматическиподобрать такую величину коррекции, которая обеспечит пересечение всех трех линий в одной искомой точке.

Точность системы

Учитывая вышесказанное, мы видим, что для устранения нестабильности хода часов приемника и определения точного местоположения в двумерном пространстве (т.е. по широте и долготе) нам необходимо получить сигналы мимнимум от 3-х спутников. К счастью, сегодня количество GPS-спутников достаточно велико даже для того, чтобы в любой точке земного шара определить не только двумерные, но и трехмерные координаты - широту, долготу и высоту над уровнем моря. Для этого нужно получать сигналы минимум от 4-х спутников. При этом, чем больше спутников "видит" Ваш GPS- приемник, тем точнее он может определить координаты местоположения - вплоть до максимального предела, определяемого точностью системы. Из этого, в частности, следует, что точность работы GPS-навигатора снижается, если сигналы от некоторых спутников экранируются местными предметами (рельефом местности, деревьями с плотной кроной, высокими зданиями и т.п.).

Как известно, спутниковая GPS-система оплачивается и находится под контролем Департамента обороны США, который зарезервировал предельную точность исключительно для своих военных целей. Для этого передаваемый спутниками сигнал кодируется с помощью специального Р-кода, который может быть декодирован только военными GPS-приемниками. В дополнение к этому, в сигналы времени от спутниковых атомных часов добавляется случайная ошибка, которая искажает полученные значения координат. В результате точность гражданских GPS-премников ухудшается более чем в 10 раз по сравнению с военными и составляет около 50-150 м.

Дифференциальная GPS

Для того, чтобы в ряде случаем можно было "обойти" ограничения, наложенные Департаментом обороны США, некоторые специальные службы (например, Береговая Охрана США) установили сеть фиксированных т.н. "дифференциальных" радио-буев. Каждый из них постоянно регистрирует сигналы GPS-спутников и сравнивает расчитанные координаты со своим известным постоянным местоположением. Вычисленная таким образом ошибка передается радио-буем на фиксированной частоте (обычно в 2-х метровом диапазоне) в виде специального сигнала. Если этот сигнал поймать с помощью дополнительного т.н. "дифференциального" приемника, подключенного к GPS-навигатору, то последний может внести соответствующую поправку и определить координаты с точностью около 1 метра. В последнее время такие службы получают все большее распространение в западных странах, однако их услуги часто бывают платными.

Использование одной частоты

Способ радиообмена между спутниками и GPS-премником также достаточно необычен. Дело в том, что все спутники вещают одновременно на одной и той же частоте. Для того чтобы GPS-приемник мог определить, от какого спутника исходит данная информация, бортовые передатчики посылают в составе своего сигнала стандартный идентификационный код, которыйсравнивается с кодами, находящимися в памяти приемника. Т.о. независимо от того, сколько и каких спутников находятся в поле зрения приемника, последний может без труда идентифицировать источники сигналов. Такой подход не только упрощает схему GPS-приемника, но и, несмотря на малый уровень радиосигналов, позволяет использовать в них малогабаритные, а, значит, не очень эффективные приемные антенны.

Каждый путешественних скоро будет иметь GPS-приемник.

Размещено на Allbest.ru