автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Автоматическая система управления стеклоочистителем перспективного автомобиля

г

МОСК ОВС КИЙ

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ АОТОМОбИЛЬНО - ДОЮЖНЫЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

ШД)В Сергей Михайлович

АВТОМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА УПРАМЙШ СГКЮЮ0ЧИСТИ1№М ШРСПЕКГШЮГО АВ1Ш)ВИЛЯ

Спяшиахьность 05.09.03 - Элвтгротвхничэегою комплексы

и системы, акяичвя ш управление н регулирование

АВТО РЕвНРАТ

дассертвцна ма г.оногаип» уч&ной степени яанаидато т»хи»г»сяттх наук

лесосад 1991

Рабогв выполнена ■ НПО"Автоэлвктрокякак.

Научный руководитель - доктор технических иауи,

профессор Н.Н.®вс8ико

Официальные оппоненты - доктор технических неук,

профессор 9.в.Барсов* К8НДКД&Т Т«ПНИЧвОК*Я МвуК,

А.А.&йдянов

Ведудев предприятие - Каиукскяй завод «втадотовявитро-

оборудования ш96Ц-явткя Октября (КЗАЮ)

Защита состоится " 1991г. в _____ час

к вуд. ______ на заседании специализированного совете Ю53.Э0.08

при Иосковском ордене Трудового Красного Зкшвня автомобнльмо-дорскиом институт«.

Отзывы я двух экземплярах, здмрвкниа печать», проспи направлять по адресу института.

С диссертацией ьсгшо овнакомяться в библиотеке НАДИ. Адрес имститута: 125829, ГСП, Москва, Ленинградский проспект 64. КАДИ, Ученому секретаре.

Телефон для справок 155-03-28,

Автореферат разослан " " 1991р.

УчатЛ секретарь стголиизмрованного сомга

Ю53.Э0.08 ^^

кянд.тФжя.науя, г,оцент "7 Г.И.Асколов

ОВДАЯ ХАРАКИУИСША РАБО'Ш

¿атуальность темы. При разработке современник автомобилей стоят радами максимально автоматизировать процесса, связанные с управлении« автомобилем, и обеспечить водителя достоверной информацией о дорожной обстановке. 1!о мере улучшения профиля дорог и комфортабельности автомобилей, водитель начинает все больше зависеть от единственного органа чувств - зрения, вместо большого сенсорного комплекса. Таким образом, по мэре совершенствования автомобильной техники, вопроса*, очистки стекол будет уделяться все большее внимание. Автоматизация процесса управления стеклоочистителем позволит исклочить участив водителя в этом процессе, что будет способствовать повышению безопасности дорожного движения и комфортабельности авто: обиля.

Анализ состояния вопроса по автоматизации процесса очистки с.хь кол автомобиля убеждает, что задича создания высокозЭДективних систем автоматического управления очисткой стекол является актуальной и представляет практический и теоретический интерес.

Данная работа выполнялась в 1110 "Автоэлектроникь" в рамках Комплексной программы электронизации автомобильной и сельскохозяйственной техники на XII пятилетку и на период до 2000 года, утвержденной Минавтосельхозмаяем (ЯУ,

Целью работы является разработка автоматической системы управления стеклоочистителем (ас/с) для перспективного автомобиля, обаскв-чивапцэй автоматический контроль и поддержаниз чистоты поверхности стекла автомобиля для повышения безопасности дорожного движения и комфортабельности автомобиля. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- проведение аналитического обзора сущесгвупцих датчиков наличия загрязнения (ДНЗ) и разработка модели датчика, чувствительного х различным видам загрязнения стекла автомобиля;

• разработка функциональной схемы АСУС, обеспечивапдей контроль м поддержание свегопропускания стекла автомобиля а пределах обсспе^-ния комфортного наблюдения с места водителя;

- разработка методили объективного определения качества очистки стекла щеткой стеклоочистителя и ксследомнхе влкгняя схорости движения щетки на качество очистки стекла;

- исследование влияния частоты очистки на умлкчение динвмичес-ко! составлявшей нагрузки ка привод стеклоочистителя;

- разработка методы» ороекткроьаимя АСУС.

Катоды исследования. При решении задач использованы основные положения ; еории оптоэлектронных преобразователей на основе управляемых световоднш структур.теория электропривода, методика расчета крквошилно-шагуншх механизмов. В основе разработанного объективного метода контроля качества очистки стекла лежит принцип сравнения фотометрических величин.

Автор защищает:

- автоматическую систему управления стеклоочистителем, обеспечивающую контроль и поддержание заданного светолропусканкя стекла автомобиля;

- математическую модель оптоэлектронного ДНЗ, учигывапдуи влияние вещества загрязнителя;

- методику проектирования АСУС на базе оптоэлектронного датчика наличия загрязнения;

- функциональные схемы АСУС, обеспечивающие контроль и поддержание заданного светопропусквкия наружной или внутренней поверхностей стекла автомобиля, либо обеих одновременно;

- способ объективной оценки качества очистки стекла щетками стеклоочистителя;

- конструкции оптоэлектронного ДКЗ, интегрированную с основанием зеркала заднего вида автомобиля.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- разработана математическая модель оптоэлектронного датчика наличия загрязнения;

- впервые экспериментально определены коэффициенты экстинхции для различных видов автостекла и коэффициенты, опиоывалдие вещество загрязнителя (капли воды, конденсат , грязь);

- обоснована структура системы и разработаны функциональные схевы АСУС, обеспечивающие контроль и поддержание заданного свето-пропусканкя стекла при загрязнении нарукной или внутренней поверхностей стекла автомобиля, либо обеих одновременно;

- ло результатам исследований влкяния скорости двюения щетки на качество очистки стекла получена неизвестные ранде зависимости и возможность обоснования каксгааальноЯ частоты для электропривода стеклоочистителя (на примере однощеточной схемы очистки);

- разработана методика проектирования АСУС, обеспечивающая по нскодкш даниш (площади зоны контроля, евзтопропускыот по относительному загрязнению и г.д.) расчет основных конструктивных параметров к режимов оптоэлектронного ДНЗ, блока управления и элекгро-гркводА стеклоочистителя.

К результатам paf.uvij, кмеацим ирактичегкур миниимисгь .можно отнести:

- методику проектирования АСЗ/С;

- функциональную и принципиальную схемы АСУС, ооеснечивапцие контроль и поддержании заданного снетонропускания о.текли автомобиля;

- методику объективного контроля качества очистки стекла;

- конструкцию оптоялектронного датчика загрязнения стекла, упрощаоце го монтаж датчика на стекли.

Реализация результатов. Разработанная в диссертации методика проектирования АСУ С, оптическая опт ДНЗ и функциональная схема АСУС использованы на Волжском автозароде при разработке автоматической системы управления стеклоочистителе» персмекгииных автомобилей семейства ВАЗ-Ülli). РазраОоганныН в диссертации метод объективного контроля качества очистки стекла использовался отделом 4ÜU HílO "Автозлоктроника" при выполнении работ по теме

Апробация раооты. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и получили одобрение на НТО в Управлении Главного конструктора ВАЗа (г.Тольятти, 1УЬ7 г.), на научно-технических конференциях п Московском Автомеханическом институте (19Ь7 г. и 19Ь9 г.), на научно-технической конференции "Новые электронные приборы и устройства" (г.Москва, ЦДНТИ, 19Ь& г.), на научно-технической конвенции "Датчики на основе технологии микроэлектроники" (г.Москва, ОДНТЛ, Í9U9 г.), на Всесоюзной конференции НТО "Ириборгром" (р.Киев, И11 АН УСХР, 19fcfc г.).

Иуолинации. Но ыатериалам диссертационной работы опубликовало восемь статей, получено авторское свидетельство и три положительных решения по эачвкам на изобретения.

05-ьем работы. Работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и прилояений. Содержит 146 страниц машинописного тенета, 80 рисунков, 5 таблиц и список литературы иэ 107 наименований. Общий объем работы - 219 сгралиц.

В первой глпре на основе анализа современного состояния систем очистки стекол автомобилей обоснована актуальность работы, рассмотрены тенденции их развития и сформулированы цель и основные задачи, решаемые в диссертационной работе.

Во второй главе проведен аналитический обзор суцествуЕЩ.' ДНЗ и обоснована разработка АНУС на базе оптоэлектронного ДНЗ. Рассмотрена оптическая схема ДНЗ. Разработаны функциональные схеюа АСУС, обеспачивапцие контроль и поддержание чистоты одной из поверхностей стекла или одновременно наружной и внутренней.

Третья глава посвядена разработке математической модели оп-тоэлекгронного ДНЗ и ее теоретическим исследования«. Рассмотрена математическая модель исполнительного электропривода стеклоочис-теля с плавным управлением частотой вращения и реверсированием направления вращения.

Четвертая глава посвящена экспериментальным исследованиям элементов системы (световода, вещества загрязнителя, датчика, электропривода, щеток) и влияния внешних воздействий на работоспособность АСУС.

Пятая глава содержит методику проектирования и монтажа оптоэлектронного ДНЗ, рекомендации по отладке АСУС. Даны рекомендации по практическому применении АСУС в народном хозяйства.

В заключении излагаются основные выводы по работе и рекомендации по дальнейшему совершенствовании АСУС.

ОСНОВНОЙ ООДЬРМНШ

Сущоствущке систеиы очистки стекол автомобилей предусматривает ручное вклвчение и ступенчатое регулирование частоты очистки, что отвлекает водителя от управления автомобилем, особенно при переменной интенсивности осадков или скорости движения (например, в городской цикле). АСУС позволяет автоматизировать процесс включения стеклоочистителя в зависимости от наличия осадков или грязи т поверхности стекла. Чувствительность системы задается пороговым эдеионтои и имеет зону регулирования с учетоц психофизических особенностей водителя. Электропривод стеклоочистителя иожет иметь одну частоту вращения, которая будет определять скорость двизения цетки по стеклу, а время паузы в цикле очистки будет определяться иятен-сивносгыз загрязнения стекла и регулировкой порога срабатывания'

/

системы. В спнзи с ростом номинальных скоростей антотранспорта, следует увеличить частоту электропривода стеклоочистителя.

Распространение потоков воздуха но поверхности ветроього ствк-яа для больштства легковых автомобилей происходит таким образом, ч?о относительная скорость потока в малой нормативной зон« очистки равна скорости о верхней центральной части стекла в зоне расположен:».;! виутрисалонного зеркила заднего вица. Во время движения процесс загрязнения поверхности ветрового стекла описывается равно-дарным законом распределения. Таким образом, загрязненность стекла в малой нормативной зоне очистки н в верхней центральной части ветрового стекла буд»т.одинаковой. Местом для расположения ДНЗ, харак-теризувцим загрязненность малой нормативной зоны, является участок стекла, очицаемый щетками стеклоочистителя и находящийся за внутренним зеркалом заднего вида. Расположенный здесь датчик не ухудшает обзорность с места водителя.

Наиболее сложным элементом является датчик, который долиен быть чувствительшм к любым видам загрязнения стекла, не ухудшать обзорность с мзста водителя, обладать надежность» и невысокой стоимость» в условиях массового производства.

В 60-х годах ведущие фирмы приняли участие в разработке таких систем. Так, фирма "Крайслер" применяла АСУС ни базе электрического резисгивного датчика, фирма "Ниссан" представляла в 1963 г. на автосалоне в Киото систему с пьезодатчиком, фирма " УдО" в 19Ь9 г. в Москве представляла АСУС на базе емкостного ДНЗ. Всг перечисленные ДНЗ чувствительны лишь к осадкам. Реально стекло загрязняется не только осадками, поэтому необходим универсальный датчик, чувствительный к любым видам загрязнения стекла.

Любое вещество, находяаееся в контакте с поверхностьо стекла, вызовет поглощение части ультразвуковой волны или' оптического излучения. Высокая стоимость ультразвуковой аппаратуры не позволяет использовать ультразвуковые ДНЗ в массовом производстве. Н&кболов предпочтительно использовать оптический датчик, работа которого основана на принципе модуляции потока излучения в световоде при изменении эффективного показателя преломления на границе световод-внешняя среда. В качестве световода в датчике используется контролируемое стекло автомобиля. Контроль чистоты всей поверхности .

стекла (г. вводом-выводом излучения через торцы) затруднен, тик как потребует мо'.цных излучателей. G достаточной степенью точности о наличии загрязнения на поверхности стекла можно судить но участку поверхности стекла. При этом мояно использовать дешевые и долговечные электронные светоиялучатели. lia рис.1 показана оптическая схема оптозлектронного ДНЗ. Элекгронньши компонентами ДИЗ являются полупроводниковый светодиод и фотодиод. Свэтодиод (ИИ) характеризуется мощностью излучения i'nn и диаграммой направленности. Для более полного ввода всей мощности излучателя используются собирающие лин.*ы (Л1, Л2). Для ввода-вывода излучения в светом rfi (2) используются призмы 11,3). Они имеют одинаковые параметры и характеризуются углом у основания Ы, , величиной катета б?» и шириной Т> . Фотокриемник (1Ш характеризуется интегральной чувствительностью S-рл . Светщюд характеризуется частном зоны контроля L » толщиной d и шириной зоны контроля, которая определяется диаметром лкнз у НИ п ФИ. Показатели преломления световода и призм, а также клеевого слоя ме-вду ними принимаем равным . Загрязнитель характеризуется показателем преломления , a окружающая среда - f}a . Направление распространения излучения характеризуется углом $f , отсчитываемым от нормали к плоскости световода. Он выбирается таким образом, чтобы выполнить условна полного внутреннего отражения (11В0) луча для внешней среды с показателей преломления . Для защиты внутренней поверхности световода or загрязнения внутренний участок меяду призмами защицен светоотра-ксяцкм покрытием (4). Такой датчик осудоствляет контроль только карукной поверхности стекла.

При условии ПВО мощность излучения, поступающего на фогоприе«-:тк, ог.ределлогсл «овдостью излучателя и величиной постоянных оптических потерь (К-спт. ), определяемых потерями на отражение при вьоде/шводз излучения (фреюлевекпо потери), и потеря«!! d натери-сло сеотооода за счет поглощения » рассеяния:

вш = рии • ¿V -- /?,,'//- Яч>М]2е;

(1)

р . //Wa }2 гдо А р - { f) + ft j ~ френоловскиэ потери для коллкми-

' * рссаиного излучения;

ь

,0 \

\ /I /IV// у

а:

Пг+П,

Рис.1. Оптическая охомл оптогш'ктронного дптчика

Т<рп £0

И

зо

{О

Рис.2. Потери излучения п мптчрилле еяетотюпов:

1-онтическоо стекло марки К-А',

2-сгекло триплекс пптомобиля ЗАГЯМ:;

3-гг'!кло1 птллинят пвтомоЗиля НАМСе;

4-летермальное стоило ф.

о—

¡о

с/л

¿г ■ 5ес & - путь луча в световоде;

Эб - коэффициент якогинкции, характеризующий затухание излучения в материале снетоппда.

В случае нарушения условия 11В0, которое возникает при наличии загрязнения, модность излучения, поступапцего на фотоприемник, уменьшится на величину потерь на отражение в световоде:

(2)

Ок

где К - коэффициент, характеризупций наведенные загрязнением потери на отражение

* Ць1^,)*;

РпМ)

- У/7/-' . (3)

/Г/ Л) ' &> - &

Ь « I / '

Через величину интегральной чувствительности фотоприемника •%/? иохио записать выражение для фототока:

0 > !ф\), ■¿<рп " ^ни ' -^'рп ~ '^"рп копг ' Я б,) . (41

Величина постоянных оптических потерь с оптической схеме ио.«ег легко быть определена, если известен коэффициент зкетинкции ( Э? ) лг.1 данного световода. В справочной литературе донных по зтому коэффициенту для стекол, применяемых в автомобилестроении, не имеется. Эксг.еричсьхШ5ьно исследовались потери излучения о различных тиг.д.-: стекол, результаты представлены на рис.2. С учетом того, что велнч1ша является для контролируемого световода постоянно»! величиной I! она определялась из запискносги Хфп = 1 (Ь) . Для стекла триплекс автомобиля ЗА3-1102 дв. = 0,21 см-*, для сгегслг сталичнт автомобиля ЗЛЗ-968 - 0,23 , для дегар:,-,ального стекла

фирмы " Be.i£е.* " - ü,bb см'Ч Потери излучения в автомобильных с го к л ах оказались значительно тлве, чем в оптических ( Эе =» 0,14 сы-* для стекла марки К-b). Это объясняется менее высокими требованиями к автостеклу по оптической однородности, бессиилыгости и свето-поглоцннию, что позволяет делить его более делеиым.

Воспользовапаись выражением (3 и <П моино определить величину фототока при условии чистого световода и полностью покрытого веде-стеом с показателем преломления ^г . Ьыло проведено теор^тичиеко» исследование математической модели ДНЗ, задачей которого было определение влияния конструктивных параметров ДНЗ на его характеристики. К таким параметрам были отнесены угол у основания призмы (для коллимированного излучения он равен углу ввода излучения &/) и протяженность зоны контроля L . фи проведении анализа били построены зависимости 1фн =* и определен диапазон углов,

обеспечивающих максимальный перепад фототока при чистом евзговоде ( /?г я Оа* I) и полностью покрытом водой ( Ol =■ 1,33), который составил Bi я 42° + Ь6°. При определении протяженности зоны контроля учитывалось отношение сигнал-шум, обеспечииапцее заданную вероятность ошибок срабатывания системы. Так, приняв вероятность ошибок КГ*^, разность фототоков при чистом и полностьи загрязненном световодах а 1фп > 12,71щ, гдеЛш - величина сигнала шума. Были определены протяженности зоны контроля для ветрового стекла автомобиля ЗА3-1102, которые составили 6ür90 мм, для стекла автомобиля ÜA3-96b - ЪО+ЬО мм, для оптического стекла марки К~Ь -мм при использовании иэлучауеля Р«^ =» бмВг, В реальных условиях загрязнение стекла осуществляется не полностью всей поверхности, а отдельными каплями. Паятому для учета этого факта» по аналогии с законом Бугера-Ламберта для погло'да»-щих сред, в математическую модель введен экспоненциальный множитель , где Кгр - коэффициент, окисываиций вещество загрязнения, а SS - относительная площадь загрязнения, определяемая зааисккостьт'

Я с - 'S*"* #*•<=/* • С

£S * TföTSZfT'' (5)

где dx - диаметр основания капли загрязнителя;

С - количество капель;

J/i, - диаметры линз излучателя и фотоприемни^п

Выражение (4) для фототока приыаг вид:

1гп- .

Проведено экспериментальное исследование математической модели, учитывающей влияние вещества загрязнителя. При этом исследовалась чувствительность оптоэлектронного ДНЗ к загрязнении каплями грязи и дистиллированной воды (Рис.З). Определена зависимость 1фп Грязь, составленная по методике ГОСТ 24349-ЬО, является более эффективным загрязнителем, чем чистая вода, гак как обладает не только преломлявшими, но и поглощающими свойствами (Кгр я 10). Загрязняющие свойства воды во многом зависят ог диаметра основания капли. Это объясняется тем, что прошедший из световода в крупнуа каплю поток излучения отразится на границе капля-воздух и возвратится в световод. Таким образом, крупные капли являются наименее эффективным загрязнителем (Кгр « 1,9). Конденсат является достаточно эффективным загрязнителем (Кгр « 5,6). Методом экспертных оценок для статического состояния автомобиля ВАЗ-2107 по наименее эффективною^ загрязнителю была определена зона ком|юртной видимости (составляет 0-2з1 относительной плодади загрязнения) и зона регулирования чувствительности системы

Экспериментальные работи с оптозлектронши ДНЗ позволили определить допуск по угловому рассогласованию готически* осой ИИ и <Ш, которое составляет не более + Позтону при монтаже призм на

стекла необходимо использовать специальный шигаттный шаблон. Длл упрощения ыонгаяа ДНЗ была разработана конструкция, в которой элементы ввода-вывода излучения выполнены в вида одной оптической до-тади, которая может изготовляться методом литья под давленном, например, из оптического поликарбоната (1У6-0Ь-2И-93В-9Ь). 11ри этом протяженность золы контроля ДНЗ будет определяться участком прилегающей к стеклу поверхности оптической детали, на которой нанесено светоотражающее покрытие. Причем эта оптическая деталь мотет одновременно служить основанием зеркала заднаго вида, которое на современных автомобилях приклеивается к стеклу.

При эксплуатации фотопркемнкк ДНЗ может облучаться внешними источниками освещения, солнечным светом. Исследование влияния фо-ноных засветок фотоприемнкка показало, что при некоторых углах ?;аден*,'я облучен!« величина фоновой зассзтки соизмерима с величиной

ЯК!

Зависак'остй величина фототока от отнооптзльной плсладя загряэпаная при загрязнения отекла ¿5 рпзяячнимя гпдама загрязиеппЛ:

1 - клали вода дтмзтром Б-8 ш;

2 - капли вода гиомвтром 2-5 ш}

3 - копля года дикдотром 0,5-2 гм;

4 - пспитатолышя грязь по ГОСТ

полезного сигнала. ¡Ьэтому в АУСУ (рис. 4) нстэчм$?к излучения пишется иыпульсно (ГИ). Для исключения попадании посгеят-ж ссс*ьа-ляг ;их фотосигнала в схему вводится еыносп'ый фк~ьгр ¿иходксЗ сигнал оптоэлектронного ДНЗ определяется 2&вксимосгьа:

Паи г 1% • ' к'>> • ^г ■ в • 17)

где Ау - коэффициент усиления усилителя У& .

Компаратор (К) череклочпагся от + 1/еш.пт* ДО - 1/вия. жл* когди сигнал с ДНЗ 1/аИ уменьшается швее значения порогового напрякения 1/сп • Усилитель тока ( } черэз коммутатор (ШО обеспечит включение стеклоочистителя (1Щ). Посла цикла очистки система возвратится в исходной состояние, в котором будз? находиться до тех пор, пока загрязнитель, попадая на поверхность стекла ¡; нарушая условие 11В0 в оптической измерительной схвие ДИЗ, но вызовет повторного включения стыклоочистителя.

Однако стекла автомобиля подвержены загрязнению на только сна-ру«и, но и изнутри (например, запотевание). На рис.Ь представлена Функциональная схема АСУ0, обеспечивающая одновременный контроль загрязнения наружной и внутренней поверхности стекла. На поверхности стекла (I) расположен излучатель (ИИ) и два фотонрнеыника

и , находящиеся в зоне действия диаграммы направленности ИИ. Между ИИ и одним ФИ расположено на поверхности стекла свето-отраиапцее покритие (2). При загрязнении стекла в зоне контроля . геличина сигналов ФИ будет,уменьшаться, причем на только при •>агря:швнии наружной поверхности, а 411^ - как внутренней, так и наружной. В общем случае напряжение на выходе усилителя У/ оп-родоляется оависиыостьв:

Уаы ~ ' ' Мопг' ^У/' е • ; <ь)

где К,,^ - постоянные оптические потери при условии ПВО в тракта: ИИ - световод-отражатель -^нар.коэффициент, характеризующий вед наружного загрязнения; относительная площадь нарувного загрязнения.

А«*

¿ZIü.

mJ !

■1

í

Ul

¡'t

Um

-> К I

M

ßl

а

I'I'C. '1. '5уМКПИ01!?Ш,НЯЯ СХПМ.1 ЛСУС, ОС^СПС'ШГСШЦПЛ КОНТРОЛЬ

i¡ поппоржяние чнетоти onitoíl из иопсрхноотпй стоили; i-контролируемо« стскло, Я-стштпотряяотсль.

'К...

. -jdJ!

lili f

! У< г

У ti

СЖЗ—

№

Ik,

i'v.fí, !•„ ?7ш;п;!01'лл?,!гпя схемп АСУС, сбпспечипчг/пя оинсир^-геиш'5 контроль а пошшрглние чзстати мяруглюЯ и апутрснноП г01"-"рхтюстг:Ч г.тт'.т'

I-Кен греля ру»мо1 еттле, 2- 0р'П00тр-1:?мтг

Напряжение на выходе усилителя К ог^ед&ляерсп гиаытомъш

(Ja» = fiyS^t^t-Áí'e -е ; ^ ■

гди КйПу- постояннее оптвдесгсиа потеря при условии 1Ш0 б Tpwti©;

ИИ - световод - i&lL,;

Krp.Blf - коэффициент, харакгериэуоцнй вид с.чутрй иного загрязнения ;

£вн. - относительная площадь внутреннего загр.гнвшут.

Используя выра«ения(b) и(tí),можно определить величину «¿лрдкення на выходе делителя Д:

if " с I/" . is ¿t-f/iea-bSsa,

II i/ i/ ' Копт «A yí'Q _

ubtíx ' кпр ' 7гг~ = л/у» • 7 ' у tí0)

Van Оуэд,' Копт

где КПр - козффициент преобразования делителя.

Таким образом, напряжение на выходе делителя Огш*будет сравниваться с Uetii « и как только оно станет мэньие ¡/<¡ni , состояние компаратора &¿ изменится на противоположное и через блок BJt¿ ш;л1>-чится привод внутренней очистки ЦЦ^ (например, отопитель или обогреватель стекла). При'одновременной загрязнении обеих поверхностей стекла будет происходить параллельное выделение сигналов на очистку обоих поверхностей,

йтоклоочистительше сисгош современных легковых автомобилей ВЛ&-21Ш, ГАЗ-3102, 3hZ-UQ'¿ и Иосквич-2141, а также перспективных автомобилей BA3-2II0,, ГЛЭ-3105, ЗАЗ-ИОо, 1Ьсквич-214£ выполнены по общей схема. Переключатель имеет 4 фиксирование и одно нефиксированное (для вклшения омывателл) положения. Два фиксиро-ранних положения служат для управления двухскоростныц «оторедукто-ром, одно - для включения электро.лого рэло цикличности

и одно - пврковое положение стеклоочистителя. Введя в схеыу ДНЗ с блоки,« управления, можно исключить реле цикличности и упростить конструкцию иоторедухгора, сделав ого односкоростньш. Рост нош!- . 1ш;ьга« скоростей автотранспорта ставит задачу повышения частоты (.чистки, Для определения пределов повышения частоты очистки проводились исследования зависимости иоаэнта нагрузки на привод стеклоочистителя от частоты очистки п исследовалась зависимость качества очистки стекла от скорое»« двигенмя щетки.

Исследования проводились на (>азе однодоточного стеклоочистителя автомобили ЗАЗ-ШК. т.к. в сдио:цеточннх стеклоочистителях применится рычаги и четки Оольмих рам мерой и их угловые скорости шли«, чеп в дв.удеточннх системж очистки.

С помощью тензодатчиков, расположении* па рычаге стеклоочистителя, определялся момент, создаваемый -деткой стеклоочистителя при различных скоростях дпижения детки. Изменение скорости движения цетки достигалось изменением напряжения питания моторедуктора стеклоочистителя. I1, и скорости движения щетки 3,33 мс~А, что в «¿,3 раза выше номинальной для данного стеклоочистителя наблюдалось увеличение ликовыл значений момента нагрузки о некоторых положениях рычага стеклоочистителя до 6,9-Ь,0 Км. Однако нрочностный расчет стеклоочистителя всзде;с.'я по пусковому моменту,который состапляет 2.2,5 Нм.

Исследование- тлг."я»<ия скорости движения щетки на качество очистки стихла осуди гул? пось нп фотометрическом стенде для объективного контроля качесг- чистки стекла (рис.6). Загрязнение (вода) подавалось через сопл'.; распылителя мелкими каплями диаметром 0,5-2 мм с расколом 16 мл/с. Сгонд позволяет по величине фототока оценить ::ччество очистки стекла за один цикл очистки. Последовательно увеличивая напряжений питания привода стеклоочиститоля и, тем самым, уво-.тичипшт скорость дшгаения щогки по стеклу, получили зависимость относительного спегипропусканил чзроз стекло от скорости движения л^^/о^) ¡До 2,Ь не"1 псо щетки, за исключением 13 2 (после ресурсных пепы-.'яни!0 обеспечивает качественлуо очистку стекла. Изношенная шогка

2 практически не очвдает стекло при лпбьк частотах очистки. 1'эха-ника процесса очистки стекла загслячаотся з ¡сдавливании поды с поверхности стекла губой резиколеиты. При дшпенин цвтки губа четки образует с поверхность:» сгз:;ла угол г5 (оптимальный угол наклона С упэлкчением скорости щетки згот угол уменьшается и ухудиа-птс;1 очггжтдкз свойства дотки (пне.7).

Проведенные исследования позволили определить доиусгикшэ ua.itсI!-чалммо частоту очистка для стеклоочиститоля автомобиля ЭА3-1102, которыа составляет 70 г«:н~^ (с серийной щеткой) и 75-60 кшГ* 'с гмпорткюп г;с?-:а!.'лО.

Проведстгко послсдопаш-л и составленная цатемагпчсскал модель опгозлектрониого ДНЗ позволили разработать гэгодику прсоптрровпшп АСУС, основными этапами которой ясляегсл:

№

15

JVfl i/

TT fo ~

SO

25

-4 . a,*,

I

-f

I

io ¿,o 3,o

¡'но. 0. Влияний спорости движения щотки ai кл'к-стио очистки

о'гскл) шш щеток: 1и2 - произвопстаи завопп АУП/ 3- проняноистпа ф."Вилео",' 4- пронзвоиотвл ф."Тиат",

i"¡ic, 7. Работа стирпщей кратки цатки на стьклс (авижеиле хкл влево).

1) i) зависимости от объекта контроля, выбор функциональной с хеш АСУС и места установки ДНЗ;

2) определешнз основных оптических параметров конт,.олируо-иого стекла ( О, и se );

3) выбор типа излучателя и фотоггриешшка;

4) расчет оптической схемы и определение величин:

6,; А у ^/ ; «'-у э;

Ь) определение расстояния ке.тду излучателем и приемником в зависимости от требовании по протяженности зоны контроля и Цгя, из соотношения сигнал/шум;

6) расчет оптических потерь при условии 1Ш0;

7) расч»? величины фоготока при чистом световода;

m расчет величины фототока при условии пзпонения fli ;

')) опредзлвкие величины опорного сигнала компаратора;

¡0) расчет зявиянгов принципиальной электрической схемы;

Ш выбор типа коммутатора в зависимое?!! от применяемого электропривода исполнительного органа.

lio ра;рйбого)ша-'! езтодигго спроектированы и изготовлены макет-¡■¡JQ сбрапцч АСУС для автоотбилой ¡ÍA3-II02 и BA3-2I07, обеспечипа-пцие контроль и поддержание чистоты наружной поверхности стекла. При этом достигнута унификация по элементной базе. Насса блока упраэяения - 210 г, датчика - 29 г. Быстродействие системы - 20 г/а, что на г.орлдок меньше времени реакции водителя. Образцы успешно прошли испытан;:.!, ц том числе на автомобиле. В настоящее время проводится разрабогяа АСУС для перспективных автомобилей ВАЗ, ЗАЗ

ü лззк.

Оспозшяз роэультаты работи:

1, Разработана цатеиатнчоская модоль оптоэлекгрогаюго датчик* наличия загрязнения, чувствительного к лсбим овдам загрязнения стекла автомобиля ц учигьгвапзал влияние пецестпа загрязнителя и лотери излучения в структуре контролируемого éreiwa.

2. Разработали функцкоиалыщз схеьы АСУ С, абоспечипапцио контроль и поддзржанно свотопропускания стоила автомобиля на ячл.ан-но.ч уровне при загрязнения одной из поверхностей сгсгла или дзуг поверхностей едновраганио.

3. t'a ifiuooruHa методика ооьенуивного колг>-.>ля качигтиа очкспги стекла, основанная аа принципа i|iotou«t;jK4cckop:j срапнонич с.п'кшт»,

4. Исследовано влиянии частоты очис-.чси на мхичину (¡игру!* на приьод стеклоочистителя к качество очистки стоила. инроцигина

максимально допустимая частота очистки для одно,неточного стекло» очистителя автомобиля ЬаЗ— L Iüü.

ti. Гнзраоогана методики проектирования А СУ С, позволяющая на основе ис*одны.< даиш\ рассчитать оптическую сх ему ДНЗ у, определись конструктивные параметры ДНЗ л блока управления. По данной ыего-дике иэготонлиии и испытаны макетные образцы йОС.

6. Показано, что АСУ С интегрирована с члектрической схемой системы очистки стекол сощюмемш и шрспектинныч автомобилей ЬA3, ГАЗ, ЗАЗ и АЗД|£, поэтому мокет устанавливаться как дополнительное оборудование на серийных моделях автомобилей.

?. Рапройотшш конструктивная схема ДПЗ, полноляоцал упростить монтаж деталей датчика на стекле автомобиля, интогрировалияя со штатным оборудованием автомобиля (зеркалом заднего вида).

Ь. Создано лабораторное оборудование и проведены исглнцованкя:

- интенсивности затухания изучения в структурах автомобильных стекол ;

- влияние скорости двикенил цетки на качество очистки стекла;

- зависимость момента нагрузки на привод стеклоочистителя от частоты очистки;

- влиянии вида загрязнения на чувствительность ДНЗ;

. - определение критерия комфортного наблюдения с места водители автомобиля BA3-ÜI07;

- влияние фоновой -засветки фогоприемника на работоспособность АСУС;

- влияние пульсации напряжения питания в Соргсеги автомобиля на работоспособность АСУС.

Основные положения диссертации опубликованы в следуюцих работах:

1. Гароина А.Б., Шведов С.И. Автоматизация режимов работы стеклоочистителей. Автомобильная промышленность, 19Ь7, № 9, с.J7-Йведов С. U. Автоматизация процесса управления ствклоочист? зеы ни основе оптоэлектронных датчиков (Тр./ШИАЭ - 19Ь6-вып.60 с.1а4-164).

i С.

3. Бусуркн В.И., Шведов G.ii« Устройство управления сксгемоП автоматической очистки оптических поверхностей //Об.конф.-Н. кИ.Дэержинского, 19Ь8, с„£>0-63.

4. Иведов С.П., Дьяков Б.В., Бусурии В.И. Автоматическая сис-Рч«а управления стеклоочисткой ка баче оптоэлектронного датчик» наличия загрязнения //Тр./ННИАЭ - IS€f9 - вып.Ьб,- с. 107-122.

Ь. Шведов С.И., Дьяков Б,В. Методика проектирования и особенности отладки автоматической система управления стеклоочистителем //fy./НИИАЭ - 1990 - вып.67,- с. 134-143.

6. Шведов Ü.M. Разработка и исследование автоматической скс-гекы очистки стекол автомобиля // Сб.докладов /Н.:ИАМИ, 1&Ü,

с. 95-96.

7. Щведов С.И. Автоматически! система управления стеклоочистителем автомобиля //Об.дояладов/Ы. :МАНИ, 196?, с.224-226.

Ь. Шведов С.И., Порто Э.В. Вопросы Bttfopa схемы очистки ветрового сгзкла автокодиля: - Дапонкр.рукопись., реф.опубл.И. :ВИНИТИ, I««, 5> 7 (201), с.101.

9. A.c. » 1435996, йгздов С.U., Порто Э.Б. Устройство для проверки щеток стекло- я фароочкстигэяя транспортного средства. Ь.И.» iebh, t) 41.

lü. Полстеигвльь'ов родангэ по ззяпке Р 4248864/11, Бупурин D.H., Шя«?доо С. К. Автокагкчзская енстег^а очистки ипткчвскет пэвзр^постей, игрека 2э.05.Ь7.

И. Полс^нтельссе ревзикэ ста яадвкя Р 4-157ЬЗ/2б. Еусуркн В.И., атдоо U.U. Датчик coctoсчттеспсЗ поверхности, подг.ка В.В.ОД.

12» 1Ьлсгсит!?лы:со рязсряз гз залога J> '1529491/25, Вупуркп D.H., Шведов C.U. 3?p«ü!sa swsmpo п?<да, содвя» 2.01.69.