Телеметрическая система для дорожных испытаний автомобильных трансмиссий

2.5 Датчик скорости автомобиля

Датчик скорости автомобиля (ДС) сконструирован по принципу эффекта Холла и предназначен для преобразования частоты вращения приводного вала в частоту электрических импульсов, пропорциональных скорости движения автомобиля, или преобразования количества оборотов приводного вала в количество электрических импульсов, пропорциональных пройденному пути автомобиля, а также для систем управления впрыском топлива. ДС устанавливается на коробке переключения передач на механизме привода спидометра.

Подсоединение датчиков к коробке передач автомобиля - резьбовое отверстие М18х1,5 глубиной 9 мм и квадрат 2,6+-0,04мм.

Датчики 2110-3843010-10 имеют дополнительный выход для подсоединения троса спидометра с наружной резьбой М18х1,5 длиной 9мм и квадратное отверстие 2,6+-0,04 мм.

Технические характеристики:

Номинальное напряжение питания постоянного тока, В 12

Максимальный ток потребления, мА, не более 1,5

Температурный диапазон эксплуатации, С -40 - +45

Количество импульсов за 1 оборот вала датчика 6/10

Подключение датчика к сети и нагрузке трёхпроводное

Габаритные размеры, мм:

341.3843.(без жгута) (для ГАЗа)

342.3843.(без жгута) (для ГАЗа)

30х45

30x45

Масса, г

344.3843.(для ГАЗа)

2110-3843010-13 (для ВАЗа)

2110-3843010-10 (для ВАЗа)

2110-3843010-30(для ВАЗа) 50

30x45

30x60

30x85<30x85>

Масса, г 150

2.6 Датчик вращения коленвала

Принцип действия датчика основан на электрической дистационной передаче вращения вала двигателя валу измерения и на преобразовании вращения вала в угловые перемещения стрелки магнитоиндукционного узла. По условия эксплуатации датчик относят к гр. 1.01 по ГОСТ В 20.39304-76, с диапазоном рабочих температур от -50 єС до +50 єС для измерителя и от -60 єС до +125 єС для датчика.

Технические характеристики:

1. Диапазон измерения от 500 до 8000 об\мин

2. Пределы допускаемой основной погрешности измерителя, об\мин в диапазоне от 500 до 1499 об\мин ±40

в диапазоне от 1500 до 8000 об\мин ±20

Вариации показаний измерителя не более абсолютного значении предела допускаемой основной погрешности. Пределы погрешности измерителя при воздействии температуры окружающего воздуха -50 єС и +50 єС,об\мин:

1. В диапазоне от 500 до 1499 об\мин ±70

2. В диапазоне от 1500 до 8000 об\мин ±50

Коэффициент датчика 1:2. Под коэффициентом датчика понимается отношение значения входной частоты вращения к значению частоты вращения, показываемой измерителем.

3.БЛОК СОПРЯЖЕНИЯ С ЭВМ

3.1 Беспроводная передача данных (стандарт Bluetooth)

Как было указано в разделе «Введение», особенность описываемой телеметрической системы для испытаний трансмиссий состоит в использовании беспроводной передачи данных от датчиков, установленных на вращающихся полуосях, в регистратор, находящийся в кабине автомобиля. Для этой цели применяются (рис. 1) семь адаптеров DBT-120 Bluetooth фирмы D-Link, образующих локальную радиосеть Piconet. Адаптер имеет свой микропроцессор с готовым программным обеспечением, приёмник и передатчик сигналов, встроенную антенну. Используемый частотный диапазон сети от 2,402 до 2,480 ГГц разбит на 78 каналов. Модули Bluetooth работают тактами (слотами) длительностью 625 мкс. Каждому модулю в пределах каждого такта назначается соответствующий частотный канал и режим передачи или приёма. Адаптер DBT-120, подключённый к регистратору данных, исполняя роль ведущего в сети Piconet, назначает шести адаптерам измерительных блоков персональные частотные каналы и времена для передачи или приёма. Частотное и временное разделение каналов позволяет исключить конфликтные ситуации в сети Piconet. В каждом такте приёма-передачи длительностью 625 мкс адаптеры DBT-120 имеют возможность передать пакет фиксированного формата, содержащий служебную информацию и передаваемые данные. Служебная информация имеет 72-разрядный код доступа, обеспечивающий, в частности, синхронизацию устройств, 54-разрядный заголовок пакета, содержащий контрольную сумму пакета и информацию о его параметрах. Поле для записи пересылаемых данных может иметь от 0 до 2745 бит. В нашей системе данные, пересылаемые из буфера измерительного блока в регистратор, могут иметь размер до 256 байт. Большие пакеты, размер которых может достигать 64 кбайт, передаются путём предварительного сегментирования.

Процедуры сегментирования передаваемого большого пакета и обратной сборки принятых сегментов реализуются автоматически с помощью программных средств адаптеров DBT-120.Скорость передачи данных в сети Piconet зависит от режима работы и может изменяться от 57,6 до 721 кбит/с.

3.2 Описание АЦП

Отличительные особенности:

1. 10-разрядное разрешение

2. Потребляемая мощность: 4.6 Вт

3. 500 мВ дифференциальные (100 Ом) или несимметричные (50 Ом, ±2 %) аналоговые входы

4. Дифференциальные (100 Ом) или несимметричные (50 Ом) входы тактирования совместимые с ECL

5. Совместимость выходов с ECL и LVDS

6. Дифференциальные выходы с синфазным сигналом, не зависящим от температуры

7. Выход готовности данных с асинхронным сбросом

8. Выходной бит «вне диапазона»

9. Выходные данные в двоичном коде или коде Грея; режим вывода NRZ

10. Выход генератора образцового сигнала (для контроля систем сбора данных)

11. Настройка коэффициента передачи АЦП

12. Настройки задержки преобразования

13. Возможность управления смещением

14. Настраиваемая функция выборочных преобразований (выводится результат преобразования 1 выборки из 4/8/16/32) для оценки функциональности в составе менее быстродействующей системы

15. Стойкость к радиоактивности

16. Устройства для совместной работы: AT89C51AC3 - 8-/10-разрядный демультиплексор (DMUX) 1:4/1:8

17. Оценочная плата с корпусом CBGA TSEV83102G0BGL

Технические характеристики:

1. Частотный диапазон 3.3 ГГц (-3дБ)

2. Постоянство коэффициента передачи: ± 0.2 дБ в диапазоне частот 0…1.5 ГГц

3. Низковольтный вход VSWR: не более 1.2 в частотном диапазоне 0…2.5 ГГц (для спаянного устройства)

4. Отклонение от линейности фазо-частотной характеристики: 0.2° (750 МГц…1.5 ГГц)

5. SFDR = -59 dBc; 7.6 эффективных бит при FS = 1.4 Gsps, FIN = 700 МГц [-1dBFS]

6. SFDR = -53dBc; 7.1 эффективных бит при Fs = 1.4 Gsps, FIN = 1950 МГц [-1dBFS]

7. SFDR = -54 dBc; 6.5 эффективных бит при FS = 2 Gsps, FIN = 2 ГГц [-1dBFS]

8. Низкая частота возникновения ошибок (10-12) при 2 GSPS

Описание сигналов:

автомобиль датчик усилитель преобразователь

4.АЛГОРИТМ ОПРОСА ДАТЧИКОВ

Первичная информация снимается с тензометрических датчиков, установленных на вращающихся полуосях. Данные, полученные после усиления сигналов и преобразования в цифровую форму, передаются по радиоканалам Bluetooth в кабину, где регистрируются на флэш-диске, а затем вводятся в ноутбук.

5.РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ АППАРАТНОЙ ЧАСТИ ССОИ

Все данные об элементах, содержащихся в системе, сведем в таблицу.

Таблица 1.

Рассчитаем интенсивность отказа каждого элемента.

где Т - время наработки на отказ. (1)

Рассчитаем суммарную интенсивность отказа.

(2)

Рассчитаем надежность программной части системы

(3)

Рис.3. График вероятности надежной работы программной части системы.

По графику видно, что при заданном уровне надежности б=0.95 система находится в работоспособном состоянии течении 500 часов.

Рассчитаем надежность аппаратной части системы

(4)

Построим график аппаратной части системы

(5)

Рис.4. График аппаратной части системы

По графику видно, что при заданном уровне надежности б=0.95 система находится в работоспособном состоянии течении 900 часов.

Рассчитаем общую надежность системы и построим график

(6)

Рис.5. График общей надежности системы

По графику видно, что при заданном уровне надежности б=0.95 система находится в работоспособном состоянии течении 750 часов.

6.ПОДГОТОВКА СТАТИЧЕСКИХ ДАННЫХ О ВРЕМЕНИ НАРАБОТКИ И ВРЕМЕНИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ КОМПОНЕНТА ССОИ. РАСЧЕТ ОЦЕНКИ СРЕДНЕЙ НАРАБОТКИ НА ОТКАЗ (Т0)

В качестве исходных данных возьмем следующие данные:

Таблица 2. Номера прерываний

Таблица 3. Время обработки запросов

На основании исходных данных (таблица 3), произведем расчет суммарного (общего) времени пребывания системы в работоспособном состоянии:

(7)

где N = 7 - суммарное за период испытаний количество прерываний работоспособного функционирования;

thl - момент времени фактического начала работы после наступления (l-1 )-го прерывания;

tkl - момент времени фактического окончания работы при наступлении l-го прерывания.

Переведем время данное в таблице в секунды и подсчитаем ТPi:

tkl - thl=39994-39600=394 (с)

tk2 - th2=40871-40403=468 (с)

tk3 - th3=42311-41303=1008 (с)

tk4 - th4=44232-42660=1572 (с)

tk5 - th5=46305-44472 (с)

tk6 - th6=50052-46525=3527 (с)

tk7 - th7=5376-50160=3600 (с)

Рассчитаем среднюю наработку на отказ по формуле:

(8)

где Tpi - суммарное (общее) время пребывания АИС в работоспособном состоянии;

k - суммарное число отказов.

k=7

Расчет оценки среднего времени восстановления.

Рассчитаем среднее время восстановления в работоспособное состояние после отказа:

(9)

где k = 6 - число отказов, после которых происходило восстановление во время испытаний;

tbi - время восстановления после j-го отказа.

tb1=40403-39994=409(с)

tb2=41303-40871=432(с)

tb3=42660-42311=344(с)

tb4=44472-44232=240(с)

tb5=46525-46305=220(с)

tb6=50160-50052=108(с)

Расчет оценки среднего времени реакции ССОИ на получение входного сигнала.

Вычислим среднее время реакции:

(10)

где m = 7 - количество замеров времени обработки запросов i-го типа (табл.4.);

tis время обработки входной информации (табл. 3.).

Расчет значения коэффициента готовности ССОИ.

Произведем расчет значения коэффициента готовности:

(11)

Расчет оценки вероятности надежного преобразования входной информации.

Вероятность рассчитывается по формуле:

(12)

где Toi и Tbi - среднее время наработки на отказ и восстановления после отказа;

Tpeaк.i - среднее время реакции

Определение значения доверительной вероятности б для интервала оценивания.

В качестве значения доверительной вероятности б возьмем значение б=0,95 для повышения точности расчетов.

Определение значения доверительной вероятности для интервала оценки Расчет нижней () и верхней () доверительных границ для показателя наработки на отказ можно произвести по формулам:

(13)

(14)

где коэффициенты r1(k,a) = 19,5 и r3(k,a) = 0,33 берутся из табл. 1.1. и 1.2. в приложении 1 [1];

Toi= 1715,4(с) - оценка

б = 0,95 - доверительная вероятность.

Расчет нижней () и верхней () доверительных границ для показателя времени восстановления работоспособности АИС производится по формулам:

(15)

(16)

где коэффициенты r1 (k,a) = 2,73 и r3(k,a) = 0,52;

= 292,2(с) - оценка.

Расчет нижней () и верхней () доверительных границ для показателя коэффициент готовности производится по формулам:

(17)

 (18)

где = 390.06 (с) - нижняя доверительная граница для показателя наработки на отказ;

=2,305Ч104 (с) - верхняя доверительная граница для показателя наработки на отказ;

= 96.4(с) - нижняя доверительная граница для показателя времени восстановления работоспособности;

= 5697.9(с) - верхняя доверительная граница для показателя времени восстановления работоспособности;

Расчет нижней () и верхней () доверительных границ вероятности надежного представления запрашиваемой выходной информации производится по формулам:

(19)

(20)

где = 390.06(с) - нижняя доверительная граница для показателя наработки на отказ;

=2,305Ч104 (с) - верхняя доверительная граница для показателя наработки на отказ;

= 96.4(с) - нижняя доверительная граница для показателя времени восстановления работоспособности;

= 5697.9(с) - верхняя доверительная граница для показателя времени восстановления работоспособности;

= 488.6(с) - среднее время реакции

7.РЕЗУЛЬТАТЫ, ПОЛУЧЕННЫЕ ПРИ ОБРАБОТКЕ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ, СВЕДЕМ В ТАБЛИЦУ

Таблица 4. Результаты обработки исходных данных.

8. ВЫВОД

Анализ графика аппаратной части ССОИ показывает, что при заданном уровне надежности б=0.95 система находится в работоспособном состоянии течении 900 часов. При этом для повышения времени работы автоматизированной системы управления, данной телеметрической системы, необходимо, например, поменять тип датчика (ДСВ). Анализ информационной части системы показывает что система находится в более длительном работоспособном состоянии(500 часов) при той же вероятности (б=0.95). Повысить этот показатель можно, усовершенствовав программное обеспечение, а так же модифицировав аппаратную часть, которая тоже вносит свой вклад в работоспособность системы.

Во второй части данной курсовой работы мы произвели расчет нижней () и верхней () доверительных границ вероятности надежного представления запрашиваемой выходной информации: они составили 0,18 и 0,975 соответственно. Значит, рассматриваемая нами телеметрическая система для дорожных испытаний автомобильных трансмиссий будет работать надежно, без сбоев в течение заданного промежутка времени.

9.СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бриндли К., Карр Дж. Карманный справочник инженера электронной техники/ Пер. с англ. - М.: Издательский дом «Додэка - XXI», 2002. - 480 с.: ил.

2. Садчикова Г. М. Расчет надежности автоматизированных систем управления как систем сбора и обработки информации на базе ЭВМ. Балаково, 2008

3. Яковлев В. Н. Справочник по импульсной технике. - Киев : Техника,1973 г. - 712с., ил.

4. ГОСТ 2.105-95. Общие требования к текстовым документам. - Взамен ГОСТ 2.105-79, ГОСТ 2.906-71 ; введ. 01.07.96. - М. : Изд-во стандартов, 1996.

5. www.cta.ru

6. www.google.ru

Размещено на Allbest.ru