Sistem automat de comandă a ștergătoarelor de parbriz

1. Generalități, introducere

Tema proiectului constă în realizarea unui sistem automat de comandă a ștergătoarelor de parbriz .

Cerințele de proiectare sunt următoarele :

- tensiunea de alimentare: 11,65 V - 15,5 V;

- suportarea unor tensiuni accidentale de 18V timp de 2 secunde;

- comenzi de acționare a vitezei ștergerii în 3 trepte şi o comandă liniară ȋn funcție de cantitatea de umiditate căzută pe parbriz;

- senzori de umiditate ;

- comanda actuatorului realizată printr-o punte H, adecvată motorului ;

- gama de temperaturi de funcționare între -30 grade și + 100 grade;

- temperaturi de stocare între -40 grade și +105 grade ;

- elemente de protecție pe partea de alimentare;

- utilizarea oricărui microcontroler .

Sistemul de ștergere al parbrizului este un sistem de siguranță, acesta fiind indispensabil în cazul deplasării pe timp de ploaie sau zăpadă.

Sistemul de antrenare al ștergătoarelor este alcătuit dintr-un motor electric comandat de un comutator instalat la postul de conducere, o serie de pârghii și portraclete pe care se instalează lamele de cauciuc ce vin în contact cu parbrizul.

Motorul electric prezintă un sistem de reducere aturației, oferind două sau mai multe trepte de viteză pentru ștergătoare ,dar și un contact cu camă ce asigură revenirea portracletelor la poziția inițială.

Beneficiile unui sistem ștergător cu senzor de ploaie sunt cele mai evidente în timpul ploii inconsecvente sau zapadă, atunci când un sistem ștergător standard, necesită o atenție constantă de către conducătorul auto pentru a menține parbrizul clar. În aceste condiții, sistemul cu senzor de ploaie se adaptează la perioadele de ploaie sau zăpadă și mărește viteza de ștergere. În perioadele secetoase, atunci când parbrizul este clar, ștergătoarele se pot opri complet.

2. Schema bloc a sistemului

3. Descrierea funcțională a schemei bloc

Pentru schema aleasă, senzorul, alimentat la tensiunea de 12 V furnizată de acumulatorul autovehiculului, emite semnale pulsatorii către modulul de semnale de intrare, respectiv ADC-ul microcontrolerului, care, de asemenea culege şi semnale de la maneta de acţionare a sistemului de ştergere, instalată la postul de conducere, dar şi de la contactul camei, instalate pe motorul ce acţionează sistemul de ştergere. Ȋn funcţie de semnalul provenit de la maneta de conducere, se va lua decizia funcţionării sistemului ȋn mod manual sau automat.

ADC-ul microcontrolerului prelucrează informaţia analogică primită de la intrare, şi furnizează unităţii de procesare, semnalul digital obţinut. Informaţia este folosită ȋn continuare de către blocul PWM care variază factorul de umplere ȋn vederea reglării valorii medii a tensiunii de alimentare a motorului, din componenţa mecanismului de antrenare. Blocul PWM va comanda modulul semnalelor de ieşire, modul format dintr-un convertor de curent continuu-curent continuu de tip BUCK alimenta de la acumulatorul vehiculului, convertor ce va acţiona direct motorul ştergătoarelor. Montajul poate funcţiona şi ȋn mod manual, prin acţionarea selectorului instalat pe panoul de comandă, achiziţia de informaţii pe canalul ADC corespunzător senzorului fiind ȋntreruptă.

Senzorul se conectează la ADC-ul microcontrolerului ȋn vederea convertirii semnalului analogic ȋn semnal digital. De asemenea cu ajutorul butoanelor prezente pe placa de dezvoltare, se simulează acţionarea manetei instalate la postul de conducere.

Odată convertit semnalul provenit de la senzor, acesta este prelucrat de modulul PWM care va comanda mai departe driverul integrat, care la rândul său va “ataca” poarta tranzistorului din componenţa convertorului instalat pentru comanda motorului.

S-a optat pentru folosirea acestui tip de circuit integrat deoarece dispune de un număr de intrări suficiente pentru comanda unei punţi (H) .

Dioda realizează descărcarea curentului ȋnmagazinat ȋn ȋnfăşurarea motorului la intrarea ȋn blocare a tranzistorului. Ȋn timpul ȋn care tranzistrorul este ȋn conducţie, dioda este blocată.

Deoarece tranzistorul folosit este cu canal P, modul de lucru PWM este “activ low”.

Condensatorul are rol de atenuare a riplului de tensiune, ȋn timp ce inductorul are rolul de a atenua riplul de curent. Ȋntrucât curentul absorbit de motorul de current continuu este mare, am stabilit instalarea unui radiator pentru a disipa eventuala putere care s-ar acumula pe componente. De asemenea, alimentarea convertorului se face direct din conectorul de alimentare al plăcii pentru a nu forţa traseele cablajului.