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汽车空调控制系统设计:凤凰体育


本文摘要:而汽车空调系统由于受到车辆空间和车辆工况等因素的影响,且工作在环境恶劣、工作负荷较小状态下,因此对控制系统的抗干扰性和稳定性拒绝较高。1系统设计  1.1控制系统设计  汽车空调控制系统原理如图1右图,系统由传感器节点、系统主控制节点、动作节点等构成。

电路

汽车空调系统是构建车内伺乘空气环境调节的专用装置,借以符合车内乘员对乘车舒适性的拒绝[1]。车内乘员的舒适感与车内空气相对湿度、温度以及空气流速和车内物品表面温度等诸多因素涉及[2]。

因此,汽车空调系统必须对车内外各种环境参数展开感官,并根据拒绝展开适当的调节。而汽车空调系统由于受到车辆空间和车辆工况等因素的影响,且工作在环境恶劣、工作负荷较小状态下,因此对控制系统的抗干扰性和稳定性拒绝较高。一般传统的汽车空调系统皆使用手动方式或自动方式展开掌控,而这些掌控方式的掌控线路皆用于有线方式相连。

由于空调掌控功能较多,系统控制线路简单,控制精度也较低,且不存在成本高、监控系统简单、抗干扰性较好等缺点,使空调控制系统的可行性和控制精度依然受到较小影响。  ZigBee技术[3]是一种新兴的智能传感器与控制技术,是传感器技术与无线网络技术的融合,广泛应用在环境监控以及工业掌控等领域。

由于其具备低成本、体积小、实时性强劲、功耗较低、抗干扰性强劲、映射性好等特点[4],尤其限于于工作现场险恶、数据传输量小、实时性强劲、传输距离较短且布线不方便的场合。在汽车空调控制系统中,用于ZigBee技术展开空调系统的环境参数收集与传输、掌控信号的传输与掌控,防止了险恶的工业现场环境对有线传输方式的阻碍和影响(如电磁干扰、干燥、振动等),提升了控制系统的可靠性和抗干扰能力,对减少汽车空调系统的能耗和提升乘员乘车舒适性等具备一定意义。  本文融合汽车对空调系统的拒绝,设计了一种基于ZigBee的汽车空调控制系统,大大减少了控制系统的成本和复杂性,减少了系统的能耗,提升了系统控制精度和可行性。

  1系统设计  1.1控制系统设计  汽车空调控制系统原理如图1右图,系统由传感器节点、系统主控制节点、动作节点等构成。传感器节点有车内温湿度传感器、车外温度传感器、CO2浓度传感器、光照传感器、各种风门传感器等节点。动作掌控节点有压缩机掌控节点、送风机掌控节点、除霜风门、混合风门循环风门等各种风门掌控节点、变暖水阀以及加湿器掌控节点。系统将监测到的温度、湿度、CO2浓度车内外环境等数据通过传感器节点的处置,转换成数字信号后发送至主控制节点,由主节点展开适当的处置,然后将适当的指令输送到动作节点,使车内的温度、湿度和空气质量掌控在原作范围内。

    在系统设计时,系统网络结构为星形流形结构,系统主控制节点为网络控制器,其他节点均为从节点,网络拓扑结构如图2右图。将主节点设置为全功能节点(FFD),负责管理系统的管理与掌控;传感器和掌控节点设置为修改功能节点(RFD),负责管理环境参数数据采集和空调系统控制。

    1.2系统电路设计  汽车空调控制系统电路设计有:(1)环境数据采集电路,还包括车内温度、湿度以及CO2浓度收集节点、光照收集节点、车外温度收集节点、风门方位检测节点等;(2)空调系统工作和控制电路,还包括压缩机工作掌控节点、蒸发器及冷凝器风机掌控节点、风门方位掌控节点、除霜掌控节点、加湿掌控节点、采暖掌控节点等电路;(3)主控制节点电路,主要还包括掌控及表明电路、操作者控制电路等。  车内环境参数传感器基本电路如图3右图。

传感器电路由CO2浓度传感器及信号缩放电路、温湿度传感器、电源供电电路、CC2430处理器等构成。电源电压分别为5V和3V。CO2浓度检测用于TGS4161传感器,该传感器具备体积小、寿命长、选择性和稳定性好等特点,同时还具备耐高湿和耐低温的特性,可普遍用作自动通风换气系统或对CO2气体的长年监测等应用于场合[5]。CO2传感器输入的黯淡电压经放大器U3(LM386)缩放后输入至U5的P0_2展开A/D切换并存储到CC2430登录的存储单元。

PR1调整放大器的增益,使浓度输入信号电压在0~3V之间变化。为了使该传感器维持在最脆弱的温度上,必须给加热器获取冷却电压展开冷却。

    温度、湿度检测用于数字温度/湿度传感器SHT75[6](U6),该传感器具备体积小、非常简单可信、价格低、数字输入、免除调试、免除标定及互换性强劲等特点,构建A/D转换器和存储器,在测量过程中可对相对湿度自动展开标定。U6的DATA、SCK插槽分别与U5的P0_0、P0_1插槽连接,由U5的P0_1掌控U6的SCK插槽,要求从U6的存储器中朗读温度或湿度数据,然后将甘/湿度参数存储到CC2430登录的存储单元。

光照度检测用于光电二极管构成的照度测量电路,光敏元件D1经U4放大器输出到U5的P0_3展开A/D切换。  蒸发器、冷凝器、换气风扇电机以及压缩机掌控节点基本电路如图4右图。U2接管到主控制器的掌控信号后,调用处理器中的电机调压中断程序,从P0_0经光电耦合器U3输入一定频率的掌控信号,掌控Q1的导通电流大小,从而掌控送风电机的扭矩。

    系统主控制节点电路如图5右图,电路主要由主节点处理器、掌控按键和参数表明电路等构成。


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