Внеклассное мероприятие по теме: «Информационные и компьютерные технологии в автотранспорте»
1. Вступление.
Информационные и компьютерные технологии сделали громадный шаг вперед, и широко используются в автомобильной индустрии. В настоящее время эти технологии в автомобильной сфере применяются при проектировании, изготовлении автомобиля и его повседневной эксплуатации.
При создании автомобиля компьютерные технологии позволяют моделировать дизайн и конструкцию автомобиля на мониторе компьютера и создавать опытные образцы автомобиля на основании наиболее удачных виртуальных моделей. При производстве на автозаводах давно используются роботы и автоматические линии, управляемые суперкомпьютерами.
На современном автомобиле информационные и компьютерные технологии реализовываются в виде электронных устройств, гаджетов и систем. Еще недавно считавшиеся роскошью бортовой компьютер и микропроцессорные системы, сейчас считаются такой же важной частью, как двигатель или шасси. Автомобили уже давно могут тормозить и разгоняться без участия человека, а также определять расстояние до объектов и определять свое местоположение. В транспортных средствах устанавливают различные системы помощи для водителя, такие как радар, камеры, ультразвук, системы GPS и т.д. Они успешно там нашли свое применение.
Слайд №1
Тема презентации
Слайд №2
1. Информационные технологии в проектировании автомобилей.
Компьютерный дизайн и компьютерное производство произвели революцию в проектировании автомобилей. В наше время, создавая модель на компьютере, дизайнеры достигают большей точности в проектировании и в производстве, чем когда-либо прежде. Вместо того чтобы помещать глиняные модели в ветряные туннели, чтобы оценить их аэродинамические характеристики, проектировщики могут подвергнуть модель компьютерному тестированию и удостовериться в ее устойчивости. Точно так же прочность машины может быть проверена без затрат на разрушение автомобиля. Компьютеры могут тестировать машины и на такие факторы, как вибрация, теплопроводность, видимость. Даже внутреннее строение машины может быть спроектировано на компьютере, что позволяет достичь более эффективного дизайна двигателя и пассажирского салона.
Слайд №3
Дизайн корпуса
Основная роль в дизайне автомобиля принадлежит компьютеру. Графика предоставляет дизайнерам большую подвижность и точность по сравнению со старыми глиняными моделями.
Слайд №4
Симуляция видимости
Компьютер может вычислить и показать поле видимости с места водителя.
Слайд №5
Аэродинамика
Устойчивость машины, экономия горючего и некоторые другие показатели зависят от того, как воздух обтекает корпус машины во время движения. Линии, обозначающие потоки воздуха справа и внизу, показывают области высокого и низкого давления. Чтобы проанализировать сложные водовороты воздушных потоков, требуется суперкомпьютер (супермощный, суперскоростной компьютер).
Слайд №6
Части и компоненты
После того как разработан внешний стиль машины, необходимо определить место для внутренних узлов и компонентов. Раньше эта задача осуществлялась при помощи двухмерных чертежей, однако компьютер может тестировать различные устройства, передвигать компоненты и исследовать взаимосвязь между ними в трех измерениях.
Слайд №7
Симулированное столкновение
Прочность машины может быть проверена имитированием столкновения на компьютере.
Слайд №8
2. Компьютерные технологии в современных автомобилях.
Практически вся электроника современного автомобиля имеет микропроцессорное управление.
Для начала рассмотрим микропроцессорные системы управления различными узлами и системами автомобиля.
Современный автомобиль оснащен множеством электронных систем управления, позволяющих ему соответствовать современным требованиям к комфорту, безопасности, экологичности и пр. Каждая электронная система современного автомобиля управляется электронным блоком управления ЭБУ. Еще ЭБУ называют контроллер. Они относятся к тормозам, трансмиссии, подвеске, системе охраны, климатической установке, навигации и прочему. По набору функций ЭБУ подобны друг другу настолько, насколько подобны соответствующие системы управления. Фактические отличия могут быть велики, но вопросы электропитания, взаимодействия с реле и прочими соленоидными нагрузками идентичны для самых разных ЭБУ.
Например, бюджетный авто Пежо-206 содержит 27 контроллеров фирмы NEC
Слайд №9
Иллюстрация к слайду №8 - Основные узлы автомобиля, управляемые контролерами.
Слайд №10
Контролер представляет собой автомобильный мини компьютер. Он принимает информацию от множества входных датчиков, обрабатывает ее в соответствии с определенным алгоритмом и формирует управляющие воздействия на исполнительные устройства управляемой системы.
Конструктивно контролер объединяет аппаратное и программное обеспечение.
Аппаратное обеспечение включает ряд электронных компонентов, основным из которых является микропроцессор. Аналоговые сигналы ряда датчиков преобразуются в цифровые сигналы, понятные микропроцессору, с помощью аналого-цифрового преобразователя.
Слайд №11
Программное обеспечение контролера объединяет два вычислительных модуля – функциональный и контрольный. Функциональный модуль получает сигналы от датчиков, производит их обработку и формирует управляющие воздействия на исполнительные устройства. Контролирующий модуль проверяет выходные сигналы и при необходимости производит их корректировку.
Контролер имеет два вида памяти:
- Программируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ). Содержит в себе управляющую программу. Данная память не стирается при отключении питании и является постоянной;
- Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ). Представляет собой временную память, в которой хранятся ошибки системы, измеряемые параметры. Данная память стирается при отключении питания.
В контроллерах используются известные программистам операционные системы MS Embed, Wind River, Palm и др., а также языки программирования C, C++, Assembly и пр.
Рассмотрим электронные системы автомобиля, управляемые контролерами.
Все электронные блоки по функциональному назначению могут быть классифицированы на три основные системы управления: двигателем; трансмиссией и ходовой частью; оборудованием салона и безопасностью автомобиля.
Слайд №12
Система управления двигателем
В мире разработано и серийно выпускается большое разнообразие систем управления двигателями. Эти системы по принципу действия имеют много общего, но и существенно отличаются.
Система управления бензиновым двигателем обеспечивает оптимальную его работу путем управления впрыском. топлива, углом опережения зажигания, частотой вращения коленчатого вала двигателя на холостом ходу и проведения диагностики. Система электронного управления дизельным двигателем контролирует количество впрыскиваемого топлива, момент начала впрыска, ток факельной свечи и т.п.
Слайд №13
ABS - антиблокировочная система.
Ее задача - предотвращение блокировки притормаживаемых колес автомобиля, сохранение ее курсовой устойчивости и управляемости.
Когда колеса заблокировались и машину вот-вот \"понесет\", электронный блок несколько раз \"отпускает - прижимает\" тормозные колодки, благодаря чему колеса проворачиваются. Эффективность в значительной степени зависит от ее настройки. При слишком раннем срабатывании может увеличиться тормозной путь.
Слайд №14
Иллюстрация к слайду №13
Слайд №15
ESP (Electronic Stability Program) система динамической стабилизации автомобиля.
Задача ESP заключается в том, чтобы контролировать поперечную динамику автомобиля и помогать водителю в критических ситуациях — предотвращать срыв автомобиля в занос и боковое скольжение. Блок электронного управления использует информацию от датчиков. Которые отслеживают работу мотора и трансмиссии, скорость вращения каждого из колес, давление в тормозной системе. Угол поворота руля, поперечное ускорение. Ситуация оценивается, вычисляется усилие торможения для каждого колеса, исполнительные механизмы получают команду.
Слайд №16
Вернуть автомобиль на нужный курс система может, давая команду на выборочное подтормаживание одного или нескольких колёс. Какое из них надо замедлить (переднее колесо или заднее, внешнее по отношению к повороту или внутреннее), система определяет сама в зависимости от ситуации. Одновременно на блок управления двигателем поступает команда на сокращение подачи топлива и уменьшение, соответственно, крутящего момента на колёсах.
Слайд №17
Система управления (АКПП) автоматической коробкой передач.
Система управления АКПП включает в себя блок управления, входные датчики, исполняющие механизмы. В систему управления входят датчики, определяющие:
положение рычага селектора;
частоту вращения на входе коробки и выходе из нее;
температуру масла;
а также датчики режимов «кик-даун» и «типтроник», если АКПП имеет ручной режим.
Блок управления на основе информации, получаемой с датчиков, определяет порядок, в котором происходит переключение передач так, как заложено в программе. Помимо входных датчиков, блок управления получает данные от других систем автомобиля: АБС, электронной системы управления двигателем (ЭСУД), рулевого управления и климат-контроля.
Слайд №18
Система пассивной безопасности
Система пассивной безопасности применяется для защиты пассажиров и водителя от травм при аварии. Система должна обеспечивать защиту не только пассажиров и конкретного автомобиля, но и других участников дорожного движения.
Современная система пассивной безопасности автомобиля имеет электронное управление, обеспечивающее эффективное взаимодействие большинства компонентов. Конструктивно система управления включает входные датчики, блок управления и исполнительные устройства (натяжители ремней безопасности; активные подголовники; подушки безопасности;аварийный размыкатель аккумуляторной батареи).
На основании сравнения сигналов датчиков с контрольными параметрами блок управления распознает наступление аварийной ситуации и активизирует необходимые исполнительные устройства элементов системы.
Слайд №19
Иллюстрация к слайду №18
Слайд №20
3. А теперь рассмотрим прочие электронные компоненты автомобилей, управляемые программируемыми микрочипами и микропроцессорами.
Бортовой компьютер
Компьютер, дисплей которого расположен прямо перед водителем обычно на панели приборов или на средней консоли, обычно называют бортовым или трип-компьютером.
В его функции входит в основном контроль важных параметров автомобиля и двигателя таких как: - текущий и средний расход топлива; - управляемые одометры обычно два - для контроля пробега с момента последней заправки или последнего ТО; - температура ДВС и внешней среды; - средняя скорость движения.
Помимо этого, бортовой компьютер выводит на дисплей диагностические и предупреждающие текстовые или графические сообщения, например, возможен гололед, не закрыта одна из дверей, необходима заправка и т.п. В последнее время автопроизводители расширили возможности бортового компьютера, добавив в него актуальные сегодня навигационные функции и громкую связь по мобильному телефону через Bluetooth.
Слайд №21
Иллюстрация к слайду №20
Слайд №22
Контроль доступа в автомобиле
Ключи современных автомобилей содержат в головке встроенный транспондер (чип), считыватель которого расположен в замке зажигания. Идентификатор в транспондере ключа управляет работой иммобилайзера - модуля, блокирующего контролер двигателя при попытке угона.
Слайд №23
Цифровые тахографы
Тахограф выполняет роль черного ящика в автомобиле. Электроника непрерывно фиксирует информацию от датчиков, позволяя при необходимости с точностью до секунды воспроизвести события на любом временном отрезке пути.
Детальная обработка накопленных данных помогает автоматизировать учет, снизить эксплуатационные расходы и оптимизировать работу водителя. Как показал опыт, применение тахографов на 25-30% снижает аварийность, дисциплинирует водителей и исключает конфликты с дорожной полицией.
Слайд №24
Голографический информационный дисплей
Его задача выводить информацию непосредственно на лобовое стекло. На данный момент существуют модели, способные выводить информацию о скорости, направление движения и другую, меньше отвлекая внимание водителя от дорожной ситуации. Такая система будет весьма полезна при неблагоприятных погодных условиях, например в дождь.
Слайд №25
Система помощи при парковке
Во многих автомобилях получила распространение система помощи при парковке, позволяющая без участия водителя припарковать автомобиль на стоянке. Данная система работает с помощью различных датчиков, которые сообщают автомобилю о препятствии.
Слайд №26
Адаптивный свет
Подобные технологии подразумевают отсутствие необходимости водителю самому заниматься переключением света фар. Его интенсивность и направление будет изменяться, в зависимости от текущей ситуации на дороге. К примеру, при появлении машины на встречной полосе, дальний свет автоматически сменится на ближний.
Система адаптивного света, которой сейчас начали оснащать автомобили Audi, подразумевает еще и подсвечивание внутренних зон при поворотах, а также рассеивание и уменьшение интенсивности света при движении за другой машиной.
Слайд №27
Система контроля усталости водителя
Attention Assist (Внимание Помощь) и DAC (Driver Alert Control (Управление предупреждением водителя) – системы контроля усталости, выполняют функцию слежения за возможностью водителя физически управлять транспортным средством и при необходимости подает сигнал о прекращении движения для отдыха.
Блок управления системы обрабатывает входные сигналы и определяет:
стиль вождения (анализ скорости, продольного и бокового ускорения в течение 30 мин. после начала движения);
условия вождения (анализ времени суток, продолжительности поездки);
использование органов управления (анализ использования тормоза, подрулевых переключателей, кнопок на панели управления);
характер вращения рулевого колеса (анализ скорости, ускорения);
состояние дорожного полотна (анализ бокового ускорения);
характер движения автомобиля (анализ продольного и бокового ускорения).
Слайд №28
Иллюстрация к слайду №27
Слайд №29
Спасибо за внимание
