Технологическая революция в автопромышленности началась более века назад. Любая технология признана упрощать людям (нам) жизнь. С момента появления первых автомашин наша жизнь стала разнообразней и интересней. Ведь с помощью автотранспортного средства мы можем преодолевать большие расстояния. Появление автоматической трансмиссии упростило нам переключение передач. Круиз-контроль дает возможность отдыхать нашим ногам. Есть множество других технологий делающих поездку на машине истинным отдыхом.
Предлагаем нашим читателям ознакомиться с шестью новыми автотехнологиями в автомобилестроении, которые традиционно и как принято продолжают упрощать для водителя эксплуатацию современного автомобиля. К нашему сожалению, в большинстве автомобилях пока еще отсутствуют представленные нами в данном списке эти новейшие разработки. Для того чтобы та или иная технология конкретно прижилась в автопромышленности необходимо, чтобы прошло какое-то время, за которое данная (любая) разработка доказала бы свою необходимость и стала бы дешеветь по себестоимости.
Не смотря на то, что представленные нами технологии установлены сегодня на немногие еще марки автомобилей, все-равно, по крайней мере этот список дает возможность нашим читателям заглянуть вместе с нами в будущее, где возможно, когда-то, все эти технологии станут обыденным привычным фактором и будут применяться практически на всех без исключения машинах.
1) Автоматический ассистент парковки.
Для многих из нас выходные дни или праздники связаны с поездками в различные торговые центры и магазины, где, как Вы знаете на автопарковке творится просто какой-то тихий ужас. Поиск места для стоянке для своей машины часто оборачивается в головную боль. Даже если Вы и нашли место чтобы припарковаться, то Вы тратите на это не мало времени, которого обычно вечно не хватает. Вам это знакомо друзья? Мы не сомневаемся. Для этого сегодня существует новейшая современная технология от компании "Ауди", которая предлагает автомобилисту свою .
Как это работает? Давайте подробно разберем. Подъехав к торговому центру или магазину Вы выходите из автомобиля около входа, а автомобиль с помощью специальной системы самостоятельно найдет место для стоянки и припаркуется без вашего участия и даже в ваше отсутствие. Когда Вы, после шопинга или посещения магазина при помощи смартфона и специального программного обеспечения, соберетесь сообщить или сообщите своему автомобилю, что вы вышли из ТЦ, для того чтобы он самостоятельно подъехал к месту вашей высадки, то программа с помощью этой системы моментально выполнит вашу команду. Фантастика, не правда ли? А вот и нет. Не так давно представитель компании "Ауди" официально заявил, что данная разработка завершена и начнет в скором времени устанавливаться на некоторые модели автомобилей.
Для ориентации в пространстве автомобиль использует лазерные дальномеры (LIDAR), высокочувствительные видеокамеры для правильной навигации на парковке и спутниковую навигационную систему, которая определяет место нахождение ТС в пространстве. Единственное но, которое мы считае существенным. Для того чтобы данная система полноценно функционировала и не сбивалась необходимо следующее, чтобы на такой автопарковке присутствовали внешние датчики, которые будут сообщать автомобилю координаты свободного места на стоянке.
Со временем, когда такие системы получат массовое распространение, собственники большинства торговых центров наверняка оснастят свои парковки подобными электронными датчиками.
Напомним своим читателям, что во многих современных автомобилях уже похожая система применяется, правда работает она в присутствии водителя, которому необходимо самому нажимать педаль газа и тормоза. Для полуавтоматической парковки необходимо подъехать к свободному парковочному месту, включить ассистент помощи при парковки, а далее нажимая на педаль тормоза или газа по необходимости уже дождаться пока машина сама не припаркуется (руль будет поворачиваться автоматически). Данный ассистент помощи парковки устанавливается на автомобили и .
2) WiFi точка доступа в автомобиле.
Еще несколько лет назад интернет в нашей жизни играл не так уж важную роль. Сегодня же все изменилось. Мы не мыслим жизни без интернет-сети, будь мы на работе или дома. Правда еще остались у нас такие моменты в жизни, когда мы очень редко пользуемся интернетом. К примеру,- в автомобиле. Конечно мы можем войте в сеть со своего смартфона и далее проверить свою электронную почту или зайти на какой-нибудь сайт, допустим- "Одноклассники". А что, если Вам захочется зайти в интернет с определенной целью с которой Вы выходите в сеть со своего стационарного компьютера, или ноутбука, или планшета? Тогда, как быть?
Для таких целей компания " конкретный модуль- 3G/4G, который может раздавать WiFi нескольким электронным гаджетам на расстояние в 150 метров.
Это начинание (ноу-хау) уже подхватили многие автопроизводители. Так например, компания стала оснащать свои автомобили сотовыми модулями, которые раздают WiFi. В том числе такой WiFi модуль сегодня доступен в автомобиле
Компания "General Motors" в течение 2014 - 2015 годов планирует оснастить большинство своих машин такими же сотовыми модулями 4G LTE и высокоскоростной системой раздачи WiFi.
3) Безвоздушные шины.
Так у 80% всех автолюбителей давление в колесах не соответствует их установленным нормам. Причина проста, заключается она в простой лени или в незнании, как проверить давление в колесах или как накачать колесо. Помимо увеличения расхода топлива накачанные не должным образом колеса представляют еще и угрозу безопасности на дороге. Так же часто давление в шинах изменяется и из-за определенных перепадов температур на улице. Если шины недостаточно накачены, то это приводит их к преждевременному износу. Как можно решить проблему, чтобы постоянно не заниматься накачкой колес?
Сегодня для этого есть решение, которое непосредственно связано с новейшей разработкой компании "Bridgestone". После нескольких лет исследований производитель резины создал . Вместо воздуха внутри этих шин имеется микросетка из жесткой резины. которая по сути и сохраняет свою форму и форму колеса даже при экстремальных нагрузках. Поскольку шине не нужен воздух, то при проколе колеса (шины) автомобиль может свободно продолжать свой путь без всякой опасности. Термопластичный материал использующийся при изготовлении безвоздушных шин (в том числе и протектор) изготовлен из вторичного сырья, в результате чего эти концептуальные шины являются экологически чистыми и значимыми по сравнению с обычной традиционной резиной.
Пока компания "Bridgestone" не сообщает о точной дате начала массового производства этих инновационных шин. Но есть шанс, что такие экологичные шины уже в ближайшие 5 -10 лет будут устанавливаться на многие марки автомобилей.
4) Система индикации заполнения шин воздухом.
Пока мы мечтаем о безвоздушных шинах компания " " разработала новую систему уведомления о заполнении воздухом шины (колеса). Так например, на автомобиле Altima 2014 (2015 Nissan Teana) появилась новая система, которая показыват водителю при накачке шин внутреннее их давление, или когда это давление достигнет нормы. А как это работает? Ничего сложного. Если Вы решили накачать колесо возле своего дома, или работы, или на АЗС, то подсоеденив насос напрямую к колесу Вы сразу же увидите, как начали моргать передние противотуманные фары или поворотники (в зависимости от модификации).
Пока будет накачиваться колесо противотуманная(ые) фара(ы) будет(ут) мигать и сообщать вам о том, что колесо (шина) накачивается. Как только давление в колесе достигнет необходимой нормы в соответствии с заданными параметрами от производителя, то автомобиль сам подаст сигнал клаксоном а мигание лампочки в противотуманной(ых) фаре(ах) прекратиться. Вот и весь секрет.
5) Умные фары.
Вождение автомобиля ночью во время дождя или когда идет снег занятие трудное и очень напряженное, так как видимость на дороге при таких условиях очень плохая и желает оставлять лучшего. А дело все в том, что наши автомобильные фары освещают не только саму дорогу, но и капли дождя или частицы снега, что создает нашим глазам большую существенную помеху для четкого обозрения (обзора) дороги. Исследователи из Университета Карнеги-Меллона разработали определенную систему фар, которые позволяют улучшить Ваш обзор видимости в плохие погодные условия. Данная система состоит:- из видеокамеры, проектора, лазерного делителя луча и компьютерного блока на базе процессора Intel.
Для того, чтобы снег или дождь не создавал Вам при свете фар больших помех для обзора видимости, то камера сама определяет в верхнем поле вашего зрения, где будет падать капля дождя или снега и далее, самостоятельно уже проецирует перед Вашими глазами полностью обесцвеченную помеху в виде этих осадков. Весь этот процесс занимает 13 миллисекунд.(!) Как заявляют сами разработчики скорость такого проецирования можно и увеличить.
Технологии связанные с автомобильными фарами развиваются не так быстро, как допустим, тажа электроника. , которые максимум что умеют, это поворачивать линзы фар при повороте вправо-влево и автоматически выключать дальний свет при приближении к вам встречного автомобиля. К сожалению друзья, но факт остается фактом, чтобы фары стали действительно "умными" необходим какой-то существенный скачок технологий. И кто знает, может именно разработка ученых из Университета Карнеги-Меллона станет этим ожидаемым прорывом в технологиях автомобильных фар. Поживем и подождем.
6) Гидрофобное покрытие автомобильных окон.
Некоторые новые модели автомобилей Cadenza 2014 года производитель впервые оснастил гидрофобными боковыми окнами. Что это такое? Обычное стекло автомашины покрывается специальным гидрофобным покрытием, которое защищает стекло от сколов или повреждений, то есть не дает стеклу загрязняться и пачкаться теми же каплями воды. Покрытие отталкивает воду и весь собирающийся конденсат. Данное покрытие достаточно улучшает видимость в дождливую погоду и облегчает процесс сушки стекол после мойки.
К нашему сожалению пока нам больше ничего не известно, какие автопроизводители оснащают сегодня свои машины этими гидрофобными окнами.
Вы наверно удивлены друзья, что именно на Корейском автомобиле была впервые применена технология гидрофобных окон? Или не очень? Но в этом как-раз и нет ничего удивительного. Автомобильные технологии, развивающиеся последнее время удвоенными темпами часто стали появляться совсем на недорогих марках и моделях машин. И связано это в первую очередь с тем, что многие новые технологии становятся по своей себестоимости сегодня не такими уж дорогими и не требуют от производителей многомиллиардных вложений.
Представляем вам новые технологии в автомобилестроении , которые в ближайшее время могут стать неотъемлемой частью в автомобилестроении. Суперпластмассы - порождение новой эпохи.
Суперпластмассы.
Когда появилась возможность вплетать углеродные нити в различные материалы, стало возможным создание сверхпрочных пластмасс. Такие материалы способны выдержать большую силу удара при том, что их вес значительно ниже обычных противоударных деталей. при столкновениях и способствовать экономии веса.
Некоторые западные компании трудятся над разработкой гибридного материала - пластмасса с вплетением стального кабеля. Этот недорогой материал будет использоваться при создании элементов кузова, внутренней отделки, бамперов. Такие сверхпрочные армированные суперпластмассы действительно обладают высокой прочностью, но пока что выглядят не очень красиво. Наверняка этот недостаток вскоре будет исправлен.
Зарядка от качения автомобиля.
Гибридные автомобили до сих пор не не так популярны, как заслуживают того. А все потому, что в мире есть такие вредные снобы, которые постоянно опосаются, что заряда батарей не достаточно для полноценной поездки. Заткнуть за пояс таких скептиков должна развивающая инфраструктура и увеличивающийся объем аккумуляторов. Ряд передовиков труда в автопромышленности, такие как Audi, BMW и Mazda трудятся на интересной разработкой - генератор для выработки электричества на аккумулятор, который приводится в движение от качения автомобиля при езде.
Электромоторы в ступицах.
В «лохматые» годы Фердинанд Порше уже подумывал о том, что электрический движок машины должен располагаться в ступицах, что значительно бы расширило пространство в автомобиле для пассажиров и аккумулятора. До сих пор эта идея витает в воздухе, но производители боятся располагать так моторы, потому что увеличение неподрессоренной массы может сказаться на управляемости и плавности при движении по пыльным и гравийным дорогам. Однако, фирма Protean Electric и Lotus Engineering проводит исследования, в рамках которых два идентичных автомобиля Lotus проверяются сотрудниками компании на маневренность и управляемость.
Один из них оборудован моторами в ступицах. По результатам тестов получается, что для среднестатистического водителя разница незаметна. Небольшие огрехи в управлении устраняются небольшими подстройками подвески. среднестатистический водитель не заметит снижения производительности связанной с дополнительной неподрессоренной массой, а должная дополнительная настройка поможет побороть большую часть побочных эффектов связанных с управляемостью.
Никель-цинковые батареи.
Современное городское интенсивное движение требует экономии топлива. Обычное дело сегодня - в пробке или на светофоре заглушить двигатель, чтобы не «коптить небо». Беда в том, что свинцово-кислотный аккумулятор под капотом не способен выдержать несколько агрессивных циклов «стоп-старт» - он быстро разряжается, если поездить вы не успели, а заводились несколько раз подряд. Данная проблема была решена еще в 1901 году, когда Томас Эдисон придумал никель-цинковый.
Такой аккумулятор не теряет разрядку так быстро, если вы вынуждены глушить и заводить мотор несколько раз подряд. Кроме того, такие аккумуляторы имеют больший срок службы. Современная компания Power Genix заявляет, что никель-цинковые батареи весят вполовину меньше при удвоенном времени работы. Кроме того - они более экологичны в плане утилизации.
Есть мнение, что каждые несколько минут трём людям на планете приходит в голову одна и та же идея. Одни даже не задумываются над ней, другие решают, что она слишком сложна и недостижима, а третьи берут и доводят её до реализации. Именно благодаря таким «третьим», на свете и появляются новые технологи, и совершаются грандиозные открытия.
В сфере автомобильной промышленности без нововведений не обойтись. Мировые производители стараются сделать свою продукцию более качественной, эксклюзивной. Автомобили становятся всё быстрее, мощнее, легче, безопаснее и «умнее». На смену механике и человеку приходят компютеры-автоматы. Последние годы большинство нововведений, так или иначе, нацелены на наибольшую экономичность и экологическую безопасность.
Постепенно всё большую популярность приобретают автомобили гибриды. В этих машинах для работы используются два вида источников энергии. Чаще всего это обычный двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель или двигатель, работающий за счёт сжатого воздуха. Изобретение такого вида автомобилей позволило обеспечить значительную экономичность. Последняя была достигнута путём установки топливного двигателя с меньшей мощностью, полной его остановкой в режиме холостого хода, а так же меньшим количеством необходимых дозаправок топливом и, как следствие, потерей времени на автозаправочных станциях. Эти же особенности гибридных автомобилей обуславливают и их большую, в сравнении с обычными автомобилями, экологичность – меньше вредных выбросов, реже, чем в электромобилях необходимость в новом аккумуляторе и утилизации старого.
Но помимо новшеств в энергетических источниках, активно разрабатываются новые материалы для изготовления деталей автомобилей. Так, американская компания разрабатывает новейший биопластик, на 100% состоящий из растительных компонентов, а именно – из волокон кожуры томатов, остающейся при производстве томатного кетчупа. Для этих целей производители автомобилей планируют оформить договорённость с компанией по производству кетчупов Heinz. Последние, в свою очередь, перерабатывают порядка двух миллионов тонн томатов в год для своей продукции. Представители компании Ford сообщили, что намереваются делать из нового пластика детали отделки и крепежи для проводов. Стоит заметить, что на сегодняшний день автомобильная компания уже использует растительные материалы в своём производстве, например, такие как шелуха риса или кокосовая скорлупа.
Японские производители автомобилей Маzda так же работают над производством нового вида пластика на основе растительного сырья. Основная идея заключается в том, что детали кузова, сделанные из данного пластика, не будут нуждаться в дополнительном нанесении эмали. Детали из изначально покрашенного пластического материала обладают глубоким и устойчивым цветом и совершенно зеркальной поверхностью. Помимо этого, царапины на таком материале будут практически не видны. Новинку планируется начать использовать в 2015 году для последней модели .
Немецкие специалисты компании так же не отстают и предлагают использовать для производства кузовных деталей бумажные отходы. В качестве примера они продемонстрировали экспериментальную деталь капота, выполненную из трёхслойного материала, в котором внешние слои – это композитный материал, а внутренний слой выполнен из прессованного картона. Производство автомобильных деталей из предложенного материала не только явится решением вопроса лёгкости и экономичности конструкции, но и окажет благотворительное влияние на проблему утилизации отходов и безопасности пешеходов – значительно более легкая конструкция при столкновении нанесет меньшие травмы, нежели использующаяся сейчас.
2.1. Базирование корпусных деталей при механической обработке, структура технологического процесса при обработке корпусных деталей.
Служебное назначение и конструктивное исполнение
Корпусные детали в сборочных единицах являются базовыми или несущими элементами, предназначенными для монтажа на них других деталей и сборочных единиц. Таким образом, при конструировании и изготовлении корпусных деталей необходимо обеспечить требуемую точность размеров, формы и расположения поверхностей, а также прочность, жесткость, виброустойчивость, сопротивление деформациям при изменении температуры, герметичность, удобство монтажа конструкции.
В конструктивном отношении корпусные детали можно разделить пять основных групп:
Рис. 2.1 Классификация корпусных деталей
а - коробчатого типа - неразъемные и разъемные; б - с гладкими внутренними цилиндрическими поверхностями; в - со сложной пространственной геометрической формой; г - с направляющими поверхностями; д - типа кронштейнов, угольников
Первая группа - корпусные детали коробчатой формы в виде параллелепипеда, габариты которого имеют одинаковый порядок. К этой группе относятся корпуса редукторов, коробки скоростей металлорежущих станков, шпиндельные бабки и пр., которые предназначены для установки подшипниковых узлов.
Вторая группа - корпусные детали с внутренними цилиндрическими поверхностями, протяженность которых превышает их диамтральные размеры. К этой группе относятся блоки цилиндров двигателей внутреннего сгорания, компрессоров, корпуса пневмо- и гидроаппаратуры: цилиндров, золотников и пр. Здесь внутренние цилиндрические поверхности являются направляющими для перемещения поршня или плунжера.
Третья группа - корпусные детали сложной пространственной формы. К этой группе относятся корпуса паровых и газовых турбин, арматуры водо- и газопроводов: вентилей, тройников, коллекторов и пр. Конфигурация этих деталей формирует потоки жидкости или газа.
Четвертая группа - корпусные детали с направляющими поверхностями. К этой группе относятся столы, каретки, суппорты, ползуны и пр., которые в процессе работы совершают возвратно-поступательное или вращательные движения.
Пятая группа - корпусные детали типа кронштейнов, угольников, стоек и пр., которые выполняют функции дополнительных опор.
Элементами корпусных деталей являются плоские, фасонные, цилиндрические и другие поверхности, которые могут быть обрабатываемыми или необрабатываемыми. Плоские поверхности в основном обрабатываются и служат для присоединения по ним других деталей и узлов или самих корпусных деталей к другим изделиям. При механической обработке эти поверхности являются технологическими базами. Фасонные поверхности, как правило, не обрабатываются. Конфигурация этих поверхностей определена их служебным назначением.
Цилиндрические поверхности в виде отверстий делятся на основные и вспомогательные отверстия. Основные отверстия являются посадочными поверхностями для тел вращения: подшипников, осей и валов. Вспомогательные отверстия предназначены для монтажа болтов, маслоуказателей и пр. Они бывают гладкими и резьбовыми. Эти поверхности также могут быть базами при механической обработке.
Требования к точности
В зависимости от назначения и конструктивного исполнения к корпусным деталям предъявляют следующие требования к точности изготовления.
1 . Точность геометрической формы плоских поверхностей . В данном случае регламентируются отклонения от прямолинейности и плоскостности поверхности на определенной длине или в пределах ее габаритов.
2. Точность относительного расположения плоских поверхностей .
В данном случае регламентируются отклонения от параллельности, перпендикулярности и отклонение наклона.
3. Точность диаметральных размеров и геометрической формы отверстий . Точность основных отверстий, предназначенных, в основном, для посадки подшипников. Отклонения геометрической формы отверстий от цилиндричности, крутости и профиля продольного сечения: конусообразности, бочкообразности и седлообразности.
4. Точность расположения осей отверстий .
Отклонения от параллельности и перпендикулярности осей главных отверстий относительно плоских поверхностей. Отклонения от параллельности и перпендикулярности оси одного отверстия относительно оси другого составляют.
Шероховатость плоских базирующих поверхностей составляет 0,63- 2,5 мкм, а шероховатость поверхностей главных отверстий 0,16 - 1,25 мкм, а для ответственных деталей - не более 0,08 мкм.
Приведенные требования к точности корпусных деталей являются усредненными. Точное их значение устанавливается отдельно в каждом конкретном случае.
Методы получения заготовок и материалы
Основными методами получения заготовок для корпусных деталей являются литьё и сварка. Литые заготовки получают литьем в песчано-глинистые формы, в кокиль, под давлением, в оболочковые формы, по выплавляемым моделям.
Сварные заготовки для корпусных деталей применяют в мелкосерийном производстве, когда использование литья из-за высокой стоимости оснастки нецелесообразно. Кроме того, рекомендуется применять сварные конструкции для деталей, на которые действуют ударные нагрузки.
Базирование корпусных деталей при механической обработке
Основными принципами базирования являются принцип совмещения и принцип постоянства баз.
Первый принцип заключается в совмещении при механической обработке технологической базы с конструкторской и измерительной базами.
Суть второго принципа заключается в использовании одних и тех же баз на всех или большинстве операций технологического процесса. На первых операциях базирование осуществляется по необработанным (черным) поверхностям, которые называются черновыми базами. Поверхности обработанные на этих операциях используются затем как чистовые базы. Поверхности для чистовых баз необходимо выбирать так, чтобы соблюдались вышеуказанные принципы.
Базирование призматических деталей с отверстиями по обработанным поверхностям (чистовым базам) осуществляется двумя способами: по трем взаимно перпендикулярным поверхностям, но плоскости и двум отверстиям па этой плоскости (рис. 2.2, а; б).
Рис. 2.2 Схемы базирования корпусных деталей
а – по трем взаимно перпендикулярным плоскостям; б – по плоскости и двум вспомогательным отверстиям; в – по плоскости, основному и вспомогательному отверстию; г – установочные пальцы: ромбический и цилиндрический
В первом случае на первых операциях обрабатываются три взаимно перпендикулярные плоскости. Во втором случае обрабатываются плоскость и два отверстия на ней, причем эти отверстия обрабатываются более точно, чем остальные. В качестве установочных элементов для отверстий используются два пальца: цилиндрический и ромбический (срезанный) (рис. 2.2, г).
Для корпусных деталей с фланцами в качестве баз используют торец фланца, центральное основное, отверстие или выточку на торце и вспомогательное отверстие на фланце (рис. 2.2, в).
Если надо снимать равномерный припуск на сторону при обработке основных отверстий, то в качестве черновых баз для обработки плоскости и двух вспомогательных отверстий используют основные отверстия. В эти отверстия, еще необработанные, вставляют конические или самоцентрирующие оправки. Еще одной базой является боковая плоскость заготовки (рис. 2.3, а).
При обработке основных отверстий, чтобы выдержать одинаковое расстояние от осей этих отверстий до внутренних стенок корпуса, базирование осуществляют по внутренним стенкам (рис. 2.3, б). Базированием по внутренним "поверхностям обеспечивается также заданная толщина стенки при обработке ее снаружи. Применение самоцентрирующих устройств исключает образование разностенности.
Если конфигурация детали не позволяет надежно её установить и закрепить, то обработку целесообразно вести в приспособлении-спутнике. При установке заготовки в спутнике используются черновые или искусственные базы, причем заготовка обрабатывается на различных операциях при постоянной установке в приспособлении, но положение приспособления на разных операциях меняется.
Структура технологического процесса при обработке корпусных деталей
Структура технологического процесса обработки корпусной детали зависит от ее конструктивного исполнения, геометрической формы, размеров, массы, метода получения технических требований к ней, оснащенности производствам методов его работы. В то же время структура технологического процесса обработки корпусных деталей, как и любых других, имеет общие закономерности. Эти закономерности относятся к определению последовательности обработки поверхностей в соответствии с намеченными технологическими базами, к определению необходимого числа переходов по обработке поверхностей, к выбору оборудования и пр. Независимо от вышеуказанных особенностей корпусной детали технологический процесс ее обработки включает следующие основные операции:
Черновая и чистовая обработка плоских поверхностей, плоскости и двух отверстий или других поверхностей, используемых в дальнейшем в качестве технологических баз; - черновая и чистовая обработка других плоских поверхностей;
Черновая и чистовая обработка основных отверстий;
Обработка вспомогательных отверстий - гладких и резьбовых;
- отделочная обработка плоских поверхностей и основных отверстий;
Контроль точности обработанной детали.
Кроме того, между этапами черновой и чистовой обработки может быть предусмотрено естественное или искусственное старение для снятия внутренних напряжений.
Современные «цифровые» автомобили содержат десятки контроллеров , объединенных в специальную локальную сеть. В автомобиле множество функций управления можно условно разделить на две группы:
первая группа обеспечивает надёжное функционирование основных узлов автомобиля, например, электронное управление двигателем и обеспечение безопасности: АБС, подушки безопасности и другие.
ко второй группе относятся различные электронные системы управления, обеспечивающие сервис, комфорт и развлечения пассажиров.
Например, бюджетный авто Пежо-206 содержит 27 контроллеров фирмы NEC .
Современный автомобиль, как и любую компьютерную систему с точки зрения объекта управления, можно представить состоящим из множества аналоговых и цифровых датчиков, набора исполнительных устройств и механизмов. На рис . представлены основные узлы автомобиля, для управления которыми используются автомобильные компьютеры.
Рис. Основные узлы автомобиля, управляемые компьютерами
Например, модель BMV745 использует такой микропроцессор, какPentium4.
Рис. Разрядность встраиваемых микроконтроллеров
Примеры используемых ОС во встраиваемых контроллерах. Наиболее популярным выбором является готовая коммерческая операционная система. В обзоре коммерческих операционных систем в последние годы системаMSEmbedded имела самую большую долю рынка, как видно из рисунка.
Рис. Операционные системы встраиваемых микроконтроллеров
На следующем рис. показаны распространенные языки программирования для разработки встроенных систем и,как видно, семейство языков С используется в большинстве разработок. Как видно из диаграммы находит также использование язык ассемблера для некоторых разработок.
Рис. Языки программирования встроенных микроконтроллеров
Краткая история развития микропроцессорных систем
1970 – Intel4004 - первый 4-битный МП;
1972 – Intel8008 - 8-ми битный;
1973 – Intel 8080 K580 (СССР) - аналог I8080;
Intel8085 - помимоCPUбыли таймеры, контроллер прерываний и пр.;
1976 – Intel 8048 - первый контроллер;
1978 – Intel 8051 - MCS 51 (Micro Computer System)
Середина 90-х – семейства: Intel151 иIntel251 – 8 битные, но адресуемая память: 2 20 и 2 24 .
1976 – I8086/I8088 (PCXT - IBM), К1816 (СССР) –аналог I8086.
EC1840 –CCCP–PCXT
1995 – (embedded) – разработаны однокристальные МК архитектуры Х86: 16- и 32-битные.
Основные требования к контроллерам
Коммерческие : 0 … + 70 0 С;
Расширенные : -40 … +85 0 С;
Военные : -55 … +155 0 С;
Низкая стоимость;
Высокая надежность;
Высокая степень миниатюризации;
Малое энергопотребление;
Работоспособность в различных температурных диапазонах в зависимости от применения:
Достаточная производительность для выполнения наборов функций
Архитектурные признаки контроллеров
Гарвардская архитектура (раздельная память для хранения данных (RAM) – энергозависимая и программ (ПЗУ) – энергонезависимая, сейчас популярнаflash;
Интеграция в одном кристалле всех модулей, необходимых для управляющей ЭВМ;
По разрядности контроллеры бывают:
Четырехразрядные- самые простые и дешевые;
Восьмиразрядные – наиболее многочисленное семейство(оптимальное соотношение цены и возможностей) MCS51
Шестнадцатиразрядные iMCS96 ,i80186(88) и другие, более производительные и дорогие.
32-разрядные – это обычно модификации универсальных МП, например i386, 486 и другие
64-х битные (обработка видео)
8-разрядные МК имеют очень широкое применение в различных АСУТП по следующим причинам:
Основная область применения 8-разрядных МК – устройства интеллектуального управления промышленной автоматики и бытовой аппаратуры. В данных применениях не требуется высокоразрядной арифметической обработки, большой процент логических преобразований, не требуется высокого быстродействия в жестких условиях реального времени. Таким образом, 8-битовые МК имеют свою нишу и в настоящее время широко используются промышленные контроллеры, называемые ПЛК .
Много новых применений, где МП ранее не использовалась, но МК не так заметны широкому кругу потребителей продукции, как ПК, так как они с ним не сталкиваются напрямую
МК также характеризуются двумя видами архитектуры: закрытой и открытой, Закрытая архитектура характеризуется отсутствием линий магистралей данных и адреса на внешних выводах корпуса МК, т.е.внешнее наращивание памяти программ, данных и портов не предполагается.
Режимы работы периферийных модулей контроллера настраиваются программно посредством регистров специальных функций этих модулей (таймеры, КП, АЦП, адаптеры параллельные и последовательные и др.
Режимы работы периферийных модулей современных контроллеров, их конфигурация настраиваются программно посредством загрузки кодов настройки в специальные регистры управления (SFR – special function register ).
Повышение производительности МК в рамках требуемой необходимости ведется в таких направлениях как:
Развитие архитектуры ЦПУ МК, например RISC-архитектура
Повышение тактовой частоты
Специализация команд и периферийных модулей МК
Повышение надежности
Переход на на более низкие уровни напряжения и новые технологии и др.
Широко известными фирмами-производителями МК являются Motorola,Microchip,Philips,Atmel,Simensи,Intel, др. И что очень важно – все это является теперь доступным российским разработчикам систем, примером является присутствие в нашем ВУЗе некоторых из ведущих мировых фирм(Motorola,Philipsи др.) Естественно из-за этого есть и проблемы: что выбрать?
MCS 51 является популярным семейством и ряд фирм выпускают клоны:
