创新设计大赛开题报告

经典word整理文档，仅参考，双击此处可删除页眉页脚。本资料属于网络整理，如有侵权，请联系删除，谢谢！过程装备时间与创新大赛：夏日车辆室内智能温降器作品分组____________作品编号____________大学生过程装备实践与创新大赛研究报告课题名称夏日车辆室内智能温降器年1月8号生过程装备实践与创新大赛：夏日车辆室内智能温降器一、设计（论文）选题目的、意义及国内外研究现状1、选题目的及意义随着科技的迅速发展人们对车内驾驶的舒适度要求也越来越高，作为舒适度的重要指标车内的温度取决于车外的温度、空气的流量以及太阳的辐射大小，一般来说当车外温度高于25,车辆停泊于烈日下暴晒，封闭的车内空间温度会快速升高，导致车内温度过高，致使车主进入车后车内强烈的不适感和,高温易导致车内有害气体增加,危害乘车人员身体健康,这严重影响到了车主再次驾车的舒适度，甚至因高温对乘车人员的健康造成伤害。很多司机习惯随手将气体打火机放在中控台的置物架上，这是非常危险的，因为它在暴晒中可能发生爆炸。此外，摩丝、发胶、碳酸汽水等可能发生高温爆炸的物品尽量不要放在车里，老花镜、放大镜等能聚焦光线的物品也要清理出车厢。照相机、摄像机、备用电池等电子产品，经长时间暴晒后容易损坏。.对于一些粗心的车主，因离开时忘记将孩子带走，将孩子锁在车内而引发悲剧。2015年6月，湖南一名4岁男童被锁车内身亡，发现时车窗上满是手印2015年7月，山东一名3岁小女孩被遗忘在车内10个小时，不幸身亡，尸体脱水像蒸熟了一样。类似的事情很多，高温是引发悲剧的一个重要原因.车辆的降温系统直接影响到车主的驾车体验。为了给车主及其家人一个安全舒适的驾车环境，给出夏日车辆室内智能温降器这一构想。此系统由蓄能系统，温度传感系统，控制系统，执行系统四个系统组成。其中控制系统主要以单片机为主控核心。其工作模式分为人控模式和自动工作模式，车主根据自己的需要选择模式，在电子钥匙上设置指定温度，工作多长时间，并按下执行按钮，控制系统收到远程信号后，启动车载制冷系统，使温度降至指定温度。其整个系统电能都由蓄能系统提供。当车主启动车辆，车载制冷系统的电能则切回原供能系统提供。由此为车主及其家人提供安全舒适的驾驶环境，提高驾车舒适度的体验。2、国内外研究现状1）国外车辆智能降温系统研究现状目前国外对车辆智能降温系统的研究还是处初期阶段，多是对车内的内流场的研究。车室内流场与温度场的重要性引起世界各大汽车公司的广泛关注。通用、福特、日产及克莱斯勒公司等积极开展这一领域的研究国外一些学者对送回风口的位置送风方式考虑人体散热太阳辐射等因素进行了分析做了大量的研究工作。YujiIshiharaJunichiroHaraFluen软件在不考虑太阳辐射的情况下对车内气流分布进行了数值分析，并以1/4车模型进行实验，两者符合较好，分析得出脚部送风口对车内气流分布有很大影响。AkihiroFujita等在车内无人，考虑太阳辐射、空气泄露的情况下，用CFD软件对车内流场进行数值模拟并与实验值进行比较(实验过程也考虑太阳辐射)，以人的热感觉为标准，发现计算值和实验值的差值在人体感觉温度范围内说，明提出的模型1生过程装备实践与创新大赛：夏日车辆室内智能温降器是合理的。Chang采用CFD技术对大型空调车内的送风位置进行了讨论。Currle利用CFD、STAR-CD软件对轿车空气流场、温度场进行了计算,乘员的热物理模型考虑了自然对流、热传导及热辐射,对车内具有不同几何形状的乘员的热舒适性进行了评价。Delft大学的VanderKooi利用Phoenics软件计算了车内流场,对送风口位置进行了计算,,找出了最佳的舒适度及送风方案。其次就是在对冷凝器和蒸发器换热性能方面的优化以及压缩机效率和制冷剂方面的研究。JoseM.Corberan等对使用R134a的板翅片管冷凝器和蒸发器的压损、传热系数进行了计算和实验,对一些文献中给出的用R134a的板翅片管蒸发器和冷凝器传热系数以及由于摩擦造成的压损进行了模拟,指出由VDIAtlas提出的计算蒸发器和冷凝器的JoseM等也对使用R134a的板翅片管蒸发器的压损进行了模拟和实验。GursaranD.Mathur对车用平流式冷凝器性能进行计算,与实验值吻合较好。PhilipPrice等指出Necam蒸发器用于液化石油气汽车内是可行的。LeeKyuHyun等研究了用R134a制冷剂的U型,采用了稳态有限差分模型,计算值和实验值能较好吻合。ManelQuera等对管肋式和板肋式蒸发器的性能参数进行了计算,并与实验值进行比较。CristianCuevasa等对高级轿车内的摆盘式()压缩机进行了模拟和实验。指出压缩机的效率主要取决于压缩机的转速和压缩比。在压缩比相同,转速为1000r/min时,等熵效率和容积系数分别为0165和018;而转速为4000r/min时,则分别降为014和0135。这主要是由于压力损失引起的,因此选择合适的润滑油及其质量流量是必需的。在制冷剂方面,M.Fatouh等指出丙烷不能作为R134a的替代剂,但按一定比例混合的丙烷和丁烷的混合物可作为R134a的替代物。KhalidA.Joudi[17]等对R212R2134a、R2290、R2600a和R290/R600a的混合物进行了性能分析,指出R290/R600a混合物(62/38)是R12的最好替代物。D.B.Jabaraj[18]等指出R407c可以作为R22的替代剂,但是R407c不能与矿物油互溶,因此提出用HFC407C/HC290/HC600a的混合物来代替R22,通过对其性能参数的测定,得出该混合物可作为R22的替代物。2011-05-04株式会社丰田自动织机森英文;井口雅夫;榎岛史修;川口真广提出一种具有朗肯循环系统和用于空气调节的制冷循环系统的车辆,,朗肯,空气调节冷凝器形成制冷循环系统的一部分。朗肯冷凝器和空气调节冷凝器在车辆中2生过程装备实践与创新大赛：夏日车辆室内智能温降器布置成当从车辆前方观察时一个位于另一个上方。2）国内研究现状目前国内对车辆智能降温系统这方面研究则呈现多方向发展姿态，但也停留在初步阶段。2013-04-24武汉理工大学钱做勤、姚志、周游等人提出太阳能汽车空调系统，这一系统是一种能够降低油耗而不损失汽车动力性能的汽车空调系统。其由太阳能发电系统和半导体空调系统两大组分组成。太阳能电池组获得能量经由太阳能控制器分配到半导体空调系统和太阳能蓄电池,在满足太阳能空调系统的正常工作情况下,富余,调节车内温度,节约能源的基础上获取舒适的乘车环境。2015-05-06昆达电脑科技(昆山)有限公司许世法提供一种汽车降温装置,通过液体升华吸收车内热量以达到降温目的,喷雾装置设于该汽车内部,当将其内部的液体喷出时,,其感应汽车内部的温度,若温度大于预定温度时,温度感应模块输出第一信号,若温度小于或等于预定温度时,,若温度大于预定温度时,第一信号输入处理模块,处理模块输出第一控制信号,第一控制信号输入喷雾装置,喷雾装置被开启,若温度小于或等于预定温度时,第二信号输入处理模块,处理模块输出第二控制信号,第二控制信号输入喷雾装置,喷雾装置关闭。2016,车辆停泊于烈日下暴晒,导致车内温度过高湿度,致使车主进入车后车内强烈的不适感和,高温易导致车内有害气体增加,危害乘车人员身体健康,给出了基于51单片机的泊车后车内智能降温加湿系统2016-05-25张源提出一种全自动太阳能汽车降温系统。全自动太阳能汽车降温系统包括柔性太阳能板、蓄电池、中央控制板,汽车的全景天窗下方的盖板上安装有柔性太阳能板,柔性太阳能板与蓄电池连接,给蓄电池供电,柔性太阳能板下方设有中央控制板,中央控制板与汽车的行车电脑连接,中央控制板控制汽车的行车电脑工作。当车内温度达到设定值时,中央控制板控制汽车的行车电脑工作,将天窗打开一定的角度,将车内的热空气散出去,由于热空气比较轻,大部分从天窗散出,中央控制板控制汽车的行车电脑打开空调排气扇,先排气,等很热的空气排完后,再打开空调,将车内温度降下来,当达到设定温度时,空调关闭,节约燃油及时间。2017-05-31宁波江北臻和设计发展有限公司严小燕公开了一种汽车空气自动降温净化装置,该装置安装于汽车车厢上,包括太阳能板,进气部,出气部以及控制部,控制部设置有甲底座和乙底座,甲底座设置有导杆,导杆连接有甲导线,乙底座连接有乙导线,进气部内设置有过滤部和进气风机,进气部下方设置有甲储能部,甲储能部设置有甲蓄电池,出气部内设置有出气风机和薄挡板,薄挡板和出气风机之间设置有具有斜面的挡块,挡块上设置有磁铁吸附着薄挡板,出气部下方设置有乙储能部,乙储能部设,本发明结构简单成本低,能够自动3生过程装备实践与创新大赛：夏日车辆室内智能温降器的开启降温功能,保证汽车内部的温度处于适宜的范围之内。2017-09-01深圳市格尔通信技术有限公司余思源提出一种汽车降温装置。,其特征在于,其包括可装入汽车天窗处的壳体,在所述壳体的朝向汽车天窗的顶部设有太阳能发电板,在所述壳体内设有制冷装置和充放电控制装置,所述充放电控制装置分别与所述太阳能发电板及制冷装置电连接,所述制冷装置通过所述太阳能发电板供电而进行制冷工作,,利用太阳能发电进行工作,从而使得其可不依赖于汽车电源,而可在汽车停驶过程中依靠太阳能进行制冷,在车内温度过高时自动进行工作降温,从而可避免汽车停驶时车内温度过高的问题。二、主要研究内容通过文献调研了解车辆制冷系统的工作原理，控制原理，电力供给等方面知识，明确车辆智能温降器的构成板块，初步建立其工作原理图。（1）国内外文献调研；（2）车辆制冷系统的工作原理；（3）蓄电系统的构建以及保护；（4）传感系统的搭建；（5）以单片机为主控核心的控制系统的构建和工作；（6）车辆室内温降器如何正确工作；（7）分析与讨论可行性；三、拟采用的研究思路（方法、技术路线、可行性分析论证等）1、方法充分调研国内外车辆智能温降系统的相关资料，了解车载空调的工作原理，传感系统和控制系统的搭建，分析国内外技术方法。了解现有的技术原理，并分析技术特点。为夏日车辆室内温降器找到构建思路。2、车辆制冷系统原理4生过程装备实践与创新大赛：夏日车辆室内智能温降器图11-冷凝器2-干燥瓶3-压力开关4-鼓风机2-5-蒸发器6-膨胀阀7-压缩机汽车空调制冷系统主要是由压缩机、膨胀阀、冷凝器、蒸发器和鼓风机等组成，其间各个部件之间采用高压橡胶管和钢管连接成一个密闭的系统，在制冷系统工作时，制冷剂会以不同的状态在这个空间里循环流动，而这样的循环又分为了四个过程：1、压缩过程：压缩机吸入蒸发器出口处的低温低压的制冷剂气体，把它压缩成高温高压的气体排出压缩机。2制冷剂气体冷凝成液体，并排出大量的热量。3、节流过程：温度和压力较高的制冷剂液体通过膨胀装置后体积变大，压力和温度急剧下降，以雾状（细小液滴）排出膨胀装置。4、吸热过程：雾状制冷剂液体进入蒸发器，因此时制冷剂沸点远低于蒸发器内温度，故制冷剂液体蒸发成气体。在蒸发过程中大量吸收周围的热量，而后低温低压的制冷剂蒸气又进入压缩机。上述过程周而复始的进行，达到降低蒸发器周围空气温度的目的。其中压缩机作为汽车空调制冷系统的核心部件，具有两个重要功能:一是使系统内产生低压，二是把气态制冷剂从低压压缩至高压，并使其温度提高。压缩机是制冷系统中低压和高压、低温和高温的转换装置，其正常工作时实现热交换的必要条件。目前汽车空调系统分类独立式空调和非独立式空调，其中非独立式空调是绝大部分轿车、面包车、小巴都使用的。常用压缩机类型有旋转斜盘式压缩机、旋叶式压缩机两种，其结构特点是结构紧凑、性能可靠、工作平稳、振动噪声小。由主发动机带动压缩机运转，并由电磁离合器进行控制。接通电源时，离合器断开，压缩机停机，从而10%-15%的动力，直接影响汽车的加速性能和爬坡能力。同时其制冷量受汽车行驶速度影响，如果5生过程装备实践与创新大赛：夏日车辆室内智能温降器汽车停止运行，其空调系统也停止运行。在原有的空调系统上做进一步改进，增加一个交流电动机，当车辆处于停泊状态时，蓄电系统放电通过逆变器使交流电动机运转带动制冷系统的压缩机工作，以达到制冷目的。3、蓄电系统的构建与保护1）车载蓄电池的工作原理汽车是一个“双电源”的复合电路。当发动机未启动的时候，全车用电由蓄电池提供。当发动机启动后，全车用电由蓄电池与发电机共同提供（当发动机转速低于发电机需要的转速时，蓄电池提供电能）发动机转速高于发电机需要的转速的时候，发电机给蓄电池充电，蓄电池储存能量。当蓄电池电压升高至13.8-14.2V（蓄电池的充电终止电压）时，发电机调节器切断（或降低）励磁，使全车电压稳定在这个电压有用电设备（起动机除外）供电，同时向蓄电池充电。整体交流发电机的工作原理：N极和S极。当转子旋转时，磁通交替地在定子绕组中变化，根据电磁感应原理可知，定子的三相绕组中便产生交变的感应电动势。这就是交流发电机的发电原理。n(rpm)旋转，三相定子绕阻便感应交流电势。定子绕阻若接入用电负载，电机就有交流电能输出，经过发电机内部的整流桥将交流电转换成直流电从输出端子输出。交流发电机分为定子绕组和转子绕组两部分，三相定子绕组按照彼此相差120度电角度分布在壳体上，转子绕组由两块极爪组成。当转子绕组接通直流电时即被励磁，两块极爪形成极和SS转子绕组就会切割磁力线，在定子绕组中产生互差120度电度角的正弦电动势，即三相交流电，再经由二极管组成的整流元件变为直流电输出。当开关闭合后，首先由蓄电池提供电流。电路为：蓄电池正极→充电指示灯→调节器触点→励磁绕阻→搭铁→蓄电池负极。此时，充电指示灯由于有电流通过，所以灯会亮。但发动机起动后，随着发电机转速提高，发电机的端电压也不断升高。当发电机的输出电压与蓄电池电压相等时，发电机“B”端和“”端的电位相等，此时，充电指示灯由于两端电位差为零而熄灭。指示发电机已经正常工作，励磁电流由发电机自己供给。发电机中三相绕阻所产生的三相交流电动势经二极管整流后，输出直流电，向负载供电，并向蓄电池充电。2）蓄电池构建为了满足夏日车辆室内智能温降器的正常工作，以及不影响车辆自身设备的正常工作时所需要的电力和车辆的正常点火，对蓄电池进行改进，采用混合式充电，并进6生过程装备实践与创新大赛：夏日车辆室内智能温降器行扩容。所谓的混合式充电，就是在保留原有的充电方式情况下，与太阳能充电相结合，在车辆的天窗或后备箱盖安装太阳能电池板，车辆的外观美化交于后期的工作完成。不管是车辆是否运动都可以通过太阳能对蓄电池进行蓄电。3）蓄电保护当蓄电池处于充满状态，且车辆处于停泊状态，在人控模式下智能温降器未接到指令。此时太阳能所蓄的电量储存到备用蓄电池中。当备用蓄电池也处于充满状态，感应传感器发出信号，控制中心处理信号，发出执行信号，新增电动机正常工作带动设人控电量线是为了在人控模式下电量饱和时触发降温系统工作使电量过度降低，影响车主启动该系统）后，温降系统处于休眠状态。当蓄电池电量降至警戒值（只能满足车辆点火所需的电量值）时，感应传感器发出信号，控制中心处理信号，切断智能显示和设定车内温度，蓄电池电量）使智能温降器按其需要启动。当车辆处于行驶状感应传感器感应蓄电池是否处于饱和状态，若是，发出信号，控制中心处理信号，切断太阳能蓄电线路。4、温度传感系统搭建1）测量温度传感器的选择常用的温度计有双金属温度计、玻璃液体温度计、压力式温度计、电阻温度计、热敏电阻其中热电偶、热敏电阻、铂电阻()和温度都是测试中最常用的温度传感器。和温差电偶等。数字温度传感器：就是能把温度物理量通过温度敏感元件和相应电路转换成方便plc、智能仪表等数据采集设备直接读取得数字量的传感器。例如：DS18B20温度传感器：技术性能描述：①、独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。②、测温范围－55℃～+125℃，固有测温误差（注意，不是分辨率，这里之前是错误的）1℃。③、支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，最多只能并联8个，实现多点测温，如果数量过多，会使供电电源电压过低，从而造成信号传输的不稳定。④、工作电源:3.0~5.5V/DC（可以数据线寄生电源）⑤、在使用中不需要任何外围元件⑥、测量结果以9~12位数字量方式串行传送⑦、不锈钢保护管直径Φ6⑧、适用于DN15~25,DN40~DN250各种介质工业管道和狭小空间设备测温7生过程装备实践与创新大赛：夏日车辆室内智能温降器⑨、标准安装螺纹“M10X1,M12X1.5,G1/2”任选⑩、PVC电缆直接出线或德式球型接线盒出线,便于与其它电器设备连接。2）放大电路大的选择方案将温度传感器将温度信号转化成微弱的电信号可以用放大器将其放大进行反馈例如：运算放大器四运放差分电路进行放大：与单电源应用场合的标准运算放大器相比，它们有一些显著优点。该四放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的电源下，静态电流为MC1741的静态电流的五分之一。共模输入范围包括负电源，因而消除了在许多应用场合中采用外部偏置15个引出脚，其中“-V-”为输出端。两个信号输入端中，Vi-(-)为反相输入端，表示运放输出端的信号与该输入端的位相反;Vi+()为同相输入端，表示运放输出端的信号与该输入端的相位相同。系列由四个独立的，高增益，内部频率补偿运算放大器，其中专为从单电源供电的电压范围经营。从分裂电源的操作也有可能和低电源电流消耗是独立的电源电压的幅度。应用领域包括传感器放大器，直流增益模块和所有传统的运算放大器现在可以更系列，这是用来在数字系统中，轻松地将提供所需的接口电路，而无需额外的电源标准的5V电源电压。工作温度范围:0°Cto+70°C。3）滤波电路的设计与方案为了去掉50赫兹信号和其他噪音的干扰进行滤波电路的设计例如：AD713构成状态变量滤波器进行滤波4）A/D模数转化的方案指一个将模拟信号转变为数字信号的电子元件。通常的模数转换器是将一个输入电压信号转换为一个输出的数字信号。由于数字信号本身不具有实际意义，仅仅表示一个相对大小。故任何一个模数转换器都需要一个参考模拟量作为转换的标准，比较常见的参考标准为最大的可转换信号大小。而输出的数字量则表示输入信号相对于参考信号的大小。5）显示模块的选择方案例如：LED数码显像管led数码管（LEDSegment）由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型的器件，引线已在内部连接完成，只需引出它们的各个笔划，公共电极。led数码管常用段数一般为7段有的另加一个小数点，还有一种是类似于3位“+1”型。位数有半位，1，2，3，4，5，6，8，10位等等....，led数码管根据的接法8生过程装备实践与创新大赛：夏日车辆室内智能温降器不同分为共阴和共阳两类，了解的这些特性，对编程是很重要的，因为不同类型的数码管，除了它们的硬件电路有差异外，编程方法也是不同的。图2是共阴和共阳极数码管的内部电路，它们的发光原理是一样的，只是它们的电源极性不同而已。颜色有红，绿，蓝，黄等几种。led数码管广泛用于仪表，时钟，车站，家电等场合。选用时要注意产品尺寸颜色，功耗，亮度，波长等。下面将介绍常用LED数码管内部引脚图片。图2-led数码管6)信号传递模块实现电子钥匙屏显示无线电发射器的组成及作用无线电发射器包括:频率发生器，用于生成第一频率的信号:数字分频器电路,用于将所述第一频率分频来以生成第二频率的信号;功率放大器，用于放大所述第二频率的信号，以产生期望功率的输出信号；控制电路，其适于基于所述期望功率调整所述数字分频器电路的噪声性能。一种发射器包括发射器电路，用于生成第一频率的信号，且具有数字分频器电路，用于将所述第一频率分频以生成第二频率的信号。根据发射器输出功率来调整所述数字分频器的噪声性能。具体而言，当功率放大器的增益较高时，所述数字分频器以比较好的噪声性能来操作，而低输出功率时以较差噪声性能工作。这可以确保满足规定的噪声要求，同时不会过度增加设备的功耗或尺寸。7)温度上限警报模块光信号可以选用体积小亮度高的led发光二极管来实现.声信号可以使用蜂鸣器。同时通过手机软件接收信号反馈用手机铃声或振动的方式提醒车主。5、控制系统的构建和运作1）以单片机为主控核心单片机（Microcontrollers）是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O/A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统。本控制系统采用宏晶STC12C5A60S2STC12C5A60S2单片机在众多的51系列单片机中，具有以下优点:9生过程装备实践与创新大赛：夏日车辆室内智能温降器(1)和8051;(2)内部就自带高达60KFLASHＲOM;(3)具有;(4)支持串口程序烧写，对开发设备的要求很低，开发时间也大大缩短;(5)写入单片机内的程序还可以进行加密;(6)同时P1口具有AD功能，可直接对外部电压信号进行采集，简化电路设计，可节约开发成本。2）蓄电池电压检测电路STC12C5A60S2内部8路10位高速A/D转换器，便于系统进行电压检测。本系统采用分压法将蓄电池12V电压降至可检测电压范围(0－5V)并对其进行检测，防止蓄电池电压过低。3）温度检测电路（1)温度采用DS18B20进行温度数据的采集。(2)DS18B20是一种常见的数字温度传感芯片，采用单线接口方式，具有体积小，温度采集范围广，检测速度快，分2个DS18B201个口对应一直DS18B20P2.0P24口。4）显示电路采用LCD1602对系统