當(dāng)前位置:首頁 > 工業(yè)控制 > 電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化

1 引言


制冷系統(tǒng)已成為的現(xiàn)代汽車重要配置,制冷系統(tǒng)內(nèi)的冷媒量和冷媒純度都是影響制冷效果的關(guān)鍵因素,需要按期進(jìn)行系統(tǒng)檢測(cè)和冷媒更換。冷媒的更換過程分為冷媒回收、抽真空、注冷凍油和冷媒加注四個(gè)步驟。目前我國的汽車制冷系統(tǒng)的維修和維護(hù)的手段,大多仍是人工操作,其工作過程繁雜,效率低下,常因操作不當(dāng)導(dǎo)致系統(tǒng)損傷。

作者完成的汽車制冷系統(tǒng)維護(hù)的自動(dòng)化設(shè)備研制,有效地提高了維修效率和維護(hù)質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)了汽車制冷系統(tǒng)冷媒更換的全自動(dòng)操作,使用簡便,界面友好。

全自動(dòng)冷媒加注控制系統(tǒng)采用16位單片機(jī)MSP430F149為核心控制器,采用了ALTERA公司新型CPLD器件EPF10K10A,并實(shí)現(xiàn)了外存數(shù)據(jù)加密,整機(jī)功能完備、可靠性高。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及控制流程

全自動(dòng)冷媒加注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要由嵌入式控制系統(tǒng)、電子秤、真空泵、壓縮機(jī)、多個(gè)狀態(tài)檢測(cè)傳感器、執(zhí)行開關(guān)和電磁閥等組成。如圖1所示。

圖1 冷媒加注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

冷媒加注系統(tǒng)自動(dòng)控制的工作流程有:車輛信息輸入、加注信息查詢、冷媒識(shí)別和回收、抽真空、加冷凍油、加冷媒及結(jié)果打印八項(xiàng)內(nèi)容,如圖2所示。


(1)車輛信息輸入在將被檢修車輛的冷媒管道同冷媒加注系統(tǒng)正確連接之后,操作員通過操作面板鍵盤輸入車輛的生產(chǎn)廠家、車輛型號(hào)和年月信息等參數(shù)。

(2)加注信息查詢 控制系統(tǒng)根據(jù)輸入的車輛信息,在車輛加注信息數(shù)據(jù)庫中查找對(duì)應(yīng)該車的冷媒類型、冷凍油加注量、冷媒加注量及其它控制參數(shù)。

(3)冷媒識(shí)別 發(fā)控制信號(hào)啟動(dòng)冷媒分析儀,冷媒分析儀提取車輛冷媒試樣進(jìn)行類型分析,識(shí)別結(jié)果提交控制系統(tǒng)。要求冷媒加注系統(tǒng)儲(chǔ)存罐內(nèi)與被加注車輛的冷媒類型相同,否則系統(tǒng)給出報(bào)警提示,調(diào)換與之相同類型的冷媒儲(chǔ)罐后,繼續(xù)下一步工作。

(4)冷媒回收控制相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu),依靠車輛冷媒管路內(nèi)自身的壓力進(jìn)行冷媒回收,回收的冷媒經(jīng)凈化處理后,導(dǎo)入冷媒儲(chǔ)罐。

(5)抽真空 回收壓力平衡后,控制打開真空泵,抽取車輛冷媒管路中殘余的冷媒氣體,直至接近零壓。關(guān)閉真空泵,真空傳感器監(jiān)測(cè)車輛冷媒儲(chǔ)存室壓力。以確定的時(shí)間內(nèi)壓力值得變化,檢測(cè)冷媒管路是否存在泄漏。若無泄漏,進(jìn)入下一步工作,否則需先對(duì)冷媒管路進(jìn)行維修,確保冷媒管路密封良好。

(6)加冷凍油按照控制流程,向車輛制冷系統(tǒng)加入對(duì)應(yīng)該車的定量冷凍油。

(7)冷媒加注向車輛加入相應(yīng)量的同類型冷媒。

(8)打印加注結(jié)果系統(tǒng)配置的微型打印機(jī)打印本次"加注工作"的有關(guān)項(xiàng)目和參數(shù),提交用戶和存檔。至此,完成冷媒加注的全過程。
依據(jù)上述的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和控制流程,全自動(dòng)汽車?yán)涿郊幼⒖刂葡到y(tǒng)設(shè)計(jì)重點(diǎn)研究和解決了四個(gè)問題:第一,系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠和較強(qiáng)的抗干擾能力;第二,人機(jī)接口設(shè)計(jì)友好、直觀和操作方便;第三,實(shí)現(xiàn)嵌入式車輛冷媒加注信息數(shù)據(jù)庫系統(tǒng);第四,研制高精度電子秤,保證冷媒重量的精確計(jì)量,實(shí)現(xiàn)冷媒加注量的準(zhǔn)確控制。

3 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

冷媒加注系統(tǒng)屬于"汽保"設(shè)備,工作環(huán)境比較惡劣,電磁干擾較大。本著穩(wěn)定可靠、線路簡單,同時(shí)要求功能完備、技術(shù)新穎的設(shè)計(jì)目標(biāo),全自動(dòng)汽車?yán)涿郊幼⒖刂葡到y(tǒng)的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。


主要組成部件有:MSP430F149單片機(jī)、復(fù)雜可編程邏輯器件(CPLD)、壓力傳感器及其調(diào)理電路、串行接口的液晶顯示器和冷媒分析儀、鍵盤、微型打印機(jī)、開關(guān)量輸入輸出控制、并口E2PROM等組成。

(1) MSP430F149單片機(jī) M

SP430F149是全自動(dòng)汽車?yán)涿郊幼⑾到y(tǒng)的控制中心,完成傳感器數(shù)據(jù)結(jié)果處理,開關(guān)量信號(hào)的檢測(cè),鍵盤的識(shí)別,USART0和USART1兩個(gè)串口通信的管理,與CPLD器件的通信與控制。德州儀器(TI)公司的MSP430F149單片機(jī)是FLASH類型單片機(jī),內(nèi)置60KB+256字節(jié)FLASH,2KB RAM。冷媒加注系統(tǒng)采用液晶顯示界面,程序中含有大量的界面和菜單、動(dòng)畫數(shù)據(jù),MSP430F149中60KB的FLASH ROM滿足系統(tǒng)程序?qū)Υ鎯?chǔ)空間的需求;2KB的內(nèi)部RAM保證了數(shù)據(jù)采集、處理、顯示等臨時(shí)數(shù)據(jù)和大量的系統(tǒng)全局變量需求;豐富的I/O資源實(shí)現(xiàn)了鍵盤的擴(kuò)充和開關(guān)量信號(hào)的輸入檢測(cè),以及CPLD器件的通信和控制。

(2) CPLD器件擴(kuò)展單片機(jī)通過CPLD器件外接了存儲(chǔ)器X28C512,8路固態(tài)繼電器和微型打印機(jī)。其中X28C512為64K并口E2PROM,用來保存車輛加注信息數(shù)據(jù)庫。8路固態(tài)繼電器發(fā)出驅(qū)動(dòng)輸出信號(hào),控制各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。CPLD器件選用ALTERA公司的EPF10K10A,解決了3V工作的單片機(jī)和5V工作器件的接口問題;EPF10K10A的端口驅(qū)動(dòng)能力滿足了固態(tài)繼電器對(duì)驅(qū)動(dòng)電流的要求;實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)口線的擴(kuò)展,精簡了電路;EPF10K10A內(nèi)部含有6144 Bits RAM,可實(shí)現(xiàn)加注信息數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)加密。

(3) 壓力傳感器及其調(diào)理電路冷媒加注系統(tǒng)采用應(yīng)變式壓力傳感器實(shí)現(xiàn)電子秤功能。傳感器檢測(cè)平臺(tái)上冷媒罐及其內(nèi)部冷媒的重量,據(jù)此控制冷媒加注過程的進(jìn)行,由下式表示:Q = (q1+q0) - (q2+q0)式中:Q 已加注冷媒量,q0 冷媒罐重量,q1 加注前冷媒重量,q2 當(dāng)前冷媒重量。

傳感器輸出毫伏級(jí)應(yīng)變信號(hào),經(jīng)過放大、調(diào)零、濾波等調(diào)理后,送至模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ICL7135進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,輸出的數(shù)字信號(hào)送單片機(jī),完成壓力信號(hào)的檢測(cè)。單片機(jī)根據(jù)處理結(jié)果的值域范圍,進(jìn)行查表,實(shí)現(xiàn)分段線性化,將傳感器信號(hào)同冷媒重量對(duì)應(yīng)。冷媒加注系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的電子秤量程為0~50千克,精度為10克。

(4) 串口通信MSP430F149單片機(jī)有USART0和USART1兩個(gè)串行通信口,冷媒加注系統(tǒng)外接了三個(gè)串口通信設(shè)備,串行接口的智能型LCD、冷媒分析儀和上位計(jì)算機(jī)。其中冷媒分析儀和上位機(jī)復(fù)用USART1通信口。RS232接口芯片選用了3V-5V兼容的MAX3232。

(5) 鍵盤和開關(guān)量檢測(cè)利用MSP430F149的P1、P2口實(shí)現(xiàn)。P1 、P2口具有中斷功能,能夠?qū)崟r(shí)的捕捉觸發(fā)事件。

4 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

全自動(dòng)汽車?yán)涿郊幼⒖刂葡到y(tǒng)軟件包括監(jiān)控程序、中斷程序以及數(shù)據(jù)處理程序等。監(jiān)控程序的主要作用是及時(shí)的響應(yīng)用戶的服務(wù)請(qǐng)求,有效地管理設(shè)備自身的軟硬件及人機(jī)一體化聯(lián)系設(shè)備,并在系統(tǒng)出故障時(shí),提供相應(yīng)的處理信息。主要有:系統(tǒng)初始化管理、鍵盤管理、顯示管理、通信管理、儀器各個(gè)功能模塊的管理、中斷管理等。本系統(tǒng)用到的中斷源有:串行口中斷、外部中斷、軟件定時(shí)器中斷。
冷媒加注控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能主要有:自動(dòng)加注、手動(dòng)加注、電子秤計(jì)量、加注信息數(shù)據(jù)庫管理、系統(tǒng)設(shè)置,如圖4所示。


(1)自動(dòng)加注模式下冷媒加注系統(tǒng)自動(dòng)地完成冷媒加注全過程;(2)手動(dòng)加注模式下操作員可有選擇的完成冷媒識(shí)別、回收、抽真空、加冷凍油、加注冷媒中的一項(xiàng)或多項(xiàng)操作;(3)電子秤功能可以檢測(cè)稱重平臺(tái)上物體的質(zhì)量;(4)數(shù)據(jù)管理功能實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛加注信息數(shù)據(jù)庫的維護(hù),包括數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)瀏覽、記錄的增加、修改和刪除,另外,冷媒加注系統(tǒng)還提供了數(shù)據(jù)庫更新功能,利用控制系統(tǒng)同上位機(jī)通信實(shí)現(xiàn),在單片機(jī)控制下寫入存儲(chǔ)芯片X28C512;(5)系統(tǒng)設(shè)置功能包括設(shè)備信息設(shè)定、用戶信息設(shè)定、冷媒信息設(shè)定、運(yùn)行參數(shù)設(shè)定等。

冷媒加注系統(tǒng)人機(jī)接口控制中,軟件實(shí)現(xiàn)了各個(gè)液晶顯示函數(shù)模塊和輸入法程序,能夠進(jìn)行數(shù)字、英文和漢字的輸入,這些基本模塊在人機(jī)接口操作中被調(diào)用。
5 結(jié)論


本文研制的冷媒加注控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了汽車?yán)涿郊幼⒌娜詣?dòng)控制,提高了汽車制冷系統(tǒng)維護(hù)效率和維修質(zhì)量,控制系統(tǒng)完成各項(xiàng)功能并達(dá)到各項(xiàng)精度指標(biāo),性能穩(wěn)定,可靠性高,設(shè)備操作簡單方便。


參考文獻(xiàn)
1、胡大可 編,MSP430系列FLASH型低功耗16位單片機(jī),北京,北京航空航天大學(xué)出版社,2001.11.
2、徐志軍 編,大規(guī)模可編程邏輯器件及其應(yīng)用,成都,電子科技大學(xué)出版社,2000.11.

本站聲明: 本文章由作者或相關(guān)機(jī)構(gòu)授權(quán)發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點(diǎn),本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實(shí)性等。需要轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系該專欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益,請(qǐng)及時(shí)聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車的華為或?qū)⒋呱龈蟮莫?dú)角獸公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關(guān)鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國汽車技術(shù)公司SODA.Auto推出其旗艦產(chǎn)品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認(rèn)證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車。 SODA V工具的開發(fā)耗時(shí)1.5...

關(guān)鍵字: 汽車 人工智能 智能驅(qū)動(dòng) BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來越多用戶希望企業(yè)業(yè)務(wù)能7×24不間斷運(yùn)行,同時(shí)企業(yè)卻面臨越來越多業(yè)務(wù)中斷的風(fēng)險(xiǎn),如企業(yè)系統(tǒng)復(fù)雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務(wù)連續(xù)性,提升韌性,成...

關(guān)鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報(bào)道,騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對(duì)日本游戲市場(chǎng)的投資。

關(guān)鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)開幕式在貴陽舉行,華為董事、質(zhì)量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關(guān)鍵字: 華為 12nm EDA 半導(dǎo)體

8月28日消息,在2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)上,華為常務(wù)董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱,數(shù)字世界的話語權(quán)最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關(guān)鍵字: 華為 12nm 手機(jī) 衛(wèi)星通信

要點(diǎn): 有效應(yīng)對(duì)環(huán)境變化,經(jīng)營業(yè)績穩(wěn)中有升 落實(shí)提質(zhì)增效舉措,毛利潤率延續(xù)升勢(shì) 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務(wù)引領(lǐng)增長 以科技創(chuàng)新為引領(lǐng),提升企業(yè)核心競(jìng)爭力 堅(jiān)持高質(zhì)量發(fā)展策略,塑強(qiáng)核心競(jìng)爭優(yōu)勢(shì)...

關(guān)鍵字: 通信 BSP 電信運(yùn)營商 數(shù)字經(jīng)濟(jì)

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺(tái)與中國電影電視技術(shù)學(xué)會(huì)聯(lián)合牽頭組建的NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研討會(huì)上宣布正式成立。 活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng) NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)...

關(guān)鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會(huì)上,軟通動(dòng)力信息技術(shù)(集團(tuán))股份有限公司(以下簡稱"軟通動(dòng)力")與長三角投資(上海)有限...

關(guān)鍵字: BSP 信息技術(shù)
關(guān)閉
關(guān)閉