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        汽車自動空調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計分析

        2016-12-31 00:00:00呂龍福覃柱人
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2016年10期

        摘 要:在社會不斷發(fā)展的過程中,汽車用戶越來越多,人們對汽車的舒適性也提出了越來越高的要求,汽車空調(diào)作為關(guān)鍵的舒適性功能件,不能只停留在簡單的制冷、制熱功能上。傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)缺乏良好的溫度穩(wěn)定性,不僅操作較為繁瑣,還存在功能性過于單一和汽車能耗高的弊端,這就迫切的需要對汽車自動空調(diào)控制系統(tǒng)進行進一步的優(yōu)化。本設(shè)計分析基于PIC單片機,總結(jié)了汽車自動空調(diào)控制系統(tǒng)的設(shè)計流程,介紹了系統(tǒng)的各個單元功能性,借助良好的軟、硬件設(shè)計方案來增強汽車自動空調(diào)控制系統(tǒng)的可靠性。

        關(guān)鍵詞:汽車;自動空調(diào)控制系統(tǒng);設(shè)計分析

        引言

        近年來,汽車市場消費呈現(xiàn)逐漸增長的趨勢,消費者也越來越看重汽車的整體性能,要求盡可能的改善汽車的駕駛環(huán)境,提高駕車體驗。汽車空調(diào),作為汽車的一個關(guān)鍵舒適功能件,其當(dāng)前的主要調(diào)控方式為手動控制和少量自動控制,總體上檢測性不高,控制效果較差。針對這一問題,必須要強化對汽車自動空調(diào)控制系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā)力度,實現(xiàn)汽車自動空調(diào)控制系統(tǒng)性能的最優(yōu)化。

        1 汽車自動空調(diào)控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成分析

        本研究中汽車自動空調(diào)控制系統(tǒng)的控制核心為PIC單片機,包括人機交互、執(zhí)行驅(qū)動、傳感器及控制芯片四個單元,在控制芯片和CAN總線的作用下,控制系統(tǒng)的執(zhí)行驅(qū)動單元、傳感器能夠有效的聯(lián)系起來。

        同傳統(tǒng)的汽車空調(diào)控制系統(tǒng)相比,研制的汽車自動空調(diào)控制系統(tǒng)一方面具有手動控制的功能,另一方面還應(yīng)該具備良好的自動調(diào)控性能。當(dāng)汽車自動空調(diào)控制系統(tǒng)處在自動調(diào)控的情況下,系統(tǒng)內(nèi)部的傳感器能夠?qū)ζ噧?nèi)/外部溫度、光照強度、車內(nèi)濕度、蒸發(fā)器及發(fā)動機水溫等狀況進行實時性的監(jiān)測,綜合把握多方面的狀況,根據(jù)周圍環(huán)境各項參數(shù),對汽車內(nèi)部的溫度環(huán)境進行優(yōu)化調(diào)整[1]。此外,當(dāng)汽車內(nèi)含有較多的有害物質(zhì)或人工設(shè)置的溫度狀況與實際狀況不統(tǒng)一時,在控制系統(tǒng)芯片的作用下,借助驅(qū)動單元能夠使各個機構(gòu)高效的運行,將相關(guān)參數(shù)一一呈現(xiàn)在汽車自動空調(diào)控制系統(tǒng)的顯示面板中,便于更好的了解和掌握自動空調(diào)控制系統(tǒng)的實際狀況。

        2 汽車自動空調(diào)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計

        2.1 溫度檢測電路設(shè)計

        本研究中汽車自動空調(diào)控制系統(tǒng)的溫度傳感器動包括五路,分別發(fā)揮對車內(nèi)部、外部溫度進行實時性的采集,對發(fā)動機溫度進行采集,對蒸發(fā)器溫度進行采集的功能,除了發(fā)動機溫度采集電路系統(tǒng)之外,其他的溫度傳感器電路相一致。由瑞士盛思銳企業(yè)所提供的SHT11系列貼片型溫濕度傳感器是溫度監(jiān)測電路的關(guān)鍵構(gòu)成,該電路中設(shè)置的溫濕度傳感器為建立在CMOSensTM技術(shù)基礎(chǔ)上的單片全校準(zhǔn)溫濕度傳感器。汽車自動空調(diào)控制系統(tǒng)的溫度檢測電路可以將數(shù)字量通過直接的方式輸出,聚合體濕度敏感、溫度敏感兩大元件共同構(gòu)成了溫度檢測電路的芯片,前者為電容式,能夠使?jié)穸绒D(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺笳邞?yīng)用的原料為能帶隙材料,電信號通過溫度轉(zhuǎn)化而來[2]。

        在設(shè)計控制系統(tǒng)溫度檢測電路的過程中,在微弱電荷信號放大器的作用下,可以對電信號進行放大處理,之后利用模數(shù)轉(zhuǎn)換器(14位)進行進一步的操作,最后到達單片機同步串口。

        2.2 控制芯片設(shè)計

        汽車自動空調(diào)控制系統(tǒng)中的控制芯片為pic18f2480-iso單片機,在接收由傳感器傳送的信號后,對其進行處理和有效的轉(zhuǎn)化,生成操控系統(tǒng)部件的控制信號,對系統(tǒng)執(zhí)行機構(gòu)進行相應(yīng)的控制,例如:新風(fēng)、混合或模式風(fēng)門,為系統(tǒng)控制功能的實現(xiàn)奠定堅實的基礎(chǔ)[3]。自動空調(diào)控制電路中使用的單片機主要涵蓋模數(shù)轉(zhuǎn)換通道(分辨率為10位,共十三路)、可編程定時器/計數(shù)器(8位一個,16位3個)及輸入捕捉/輸出比較/脈寬調(diào)制模塊(兩路)。

        2.3 鼓風(fēng)機控制電路設(shè)計

        鼓風(fēng)機控制電路也是汽車自動空調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計的重要部分,該電路中使用的是直流鼓風(fēng)電機,在實際調(diào)控風(fēng)量的過程中,需要通過調(diào)節(jié)直流電機轉(zhuǎn)速的方式來實現(xiàn)。本研究對電機運行轉(zhuǎn)速進行控制的主要途徑就是脈寬調(diào)制,脈寬調(diào)制信號能夠從芯片脈沖寬度調(diào)制端口獲取,該信號具有占空比可調(diào)的特點,直流電機正反轉(zhuǎn)和調(diào)速軍利用L298N進行調(diào)控,將電機的風(fēng)速控制在有效的范圍內(nèi)。

        2.4 空氣質(zhì)量檢測電路設(shè)計

        設(shè)計空氣質(zhì)量檢測電路時,為了最大限度的降低車內(nèi)有害物質(zhì)對用戶健康的損害,需要嚴格的監(jiān)測有害氣體的含量是否超出了標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,并及時性的通風(fēng),增大空氣的更換率[4]??梢詰?yīng)用新型的三電極體系電化學(xué)氣體傳感器,根據(jù)相應(yīng)電阻數(shù)值的大小對二氧化碳、一氧化碳及碳氫化合物、氮氧化物等氣體含量進行測試,提高空氣的質(zhì)量。

        2.5 風(fēng)門驅(qū)動控制電路設(shè)計

        在系統(tǒng)風(fēng)門驅(qū)動控制電路中,可以通過開關(guān)調(diào)節(jié)混合風(fēng)門的方式,實現(xiàn)冷、熱風(fēng)比例的最優(yōu)化,從而使用戶設(shè)置的溫度參數(shù)與實際狀況相符,保證輸出合理的溫度。直流電機是混合風(fēng)門的主要運行動力,該執(zhí)行機構(gòu)包括除霜、吹腳除霜、吹腳/頭等多個檔位,能夠調(diào)整成內(nèi)/外循環(huán)、百分之三十新風(fēng)等新風(fēng)風(fēng)門檔。電機位置信號信息可以被芯片所獲得,如果電機實際狀況同設(shè)置規(guī)定不符,會通過SH-2043芯片的控制指令做出相應(yīng)的調(diào)整。

        3 汽車自動空調(diào)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計及測試結(jié)果

        通過C語言編寫程序?qū)ζ囎詣涌照{(diào)控制系統(tǒng)進行開發(fā)設(shè)計,使得系統(tǒng)軟件的后期升級操作簡便化,方便進行調(diào)試,且可讀性良好。汽車自動空調(diào)控制系統(tǒng)的關(guān)鍵控制程序分為以下幾個部分:控制鼓風(fēng)機、控制風(fēng)門、檢測參數(shù)/按鍵和初始化等。完成初始化操作后,系統(tǒng)要先對車內(nèi)部和外部的溫度進行檢測,得到有關(guān)風(fēng)門、蒸發(fā)器等部件的溫度信息,對按鍵值進行掃描操作[5]。如果用戶與實際的參數(shù)數(shù)據(jù)不同,需要應(yīng)用到鼓風(fēng)機、風(fēng)門的調(diào)節(jié)子程序,使執(zhí)行機構(gòu)進行有效的運行。在制冷情況下,對控制系統(tǒng)進行測試,表明本研究中的控制系統(tǒng)能夠?qū)ζ噧?nèi)部的溫度進行高效的調(diào)控。

        綜上所述,基于PIC單片機基礎(chǔ)上的汽車自動空調(diào)控制系統(tǒng)具有良好的性能,通過相應(yīng)的設(shè)計開發(fā)方案,可以保障系統(tǒng)的實用性,有效的提高了系統(tǒng)的整體可靠性,能夠?qū)崿F(xiàn)精細化的調(diào)控和管理,提高用戶的滿意度,獲得了較大的效益。

        參考文獻

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