المواضيع:
- مقدمة
- التحكم في المحرك عن طريق المرحل والترانزستور وFET
- التحكم في المحرك بواسطة وحدة التحكم الإلكترونية
مقدمة:
يوجد في السيارات الحديثة العشرات من أجهزة التحكم المسؤولة عن تشغيل كل من محركات الاحتراق والمحركات الكهربائية، بالإضافة إلى وظائف الراحة والأمان. تم تجهيز أجهزة التحكم هذه ببرنامج يقوم بمعالجة الإشارات الصادرة عن أجهزة الاستشعار ويستخدمها لتحديد المحركات التي تحتاج إلى التحكم. على الصفحة "دوائر الواجهة"يتعمق أكثر في العملية التي تتم فيها معالجة إشارات الإدخال والإخراج بواسطة وحدة التحكم الإلكترونية (ECU).
في الصورة التالية نرى وحدة التحكم الإلكترونية لإدارة المحرك في المنتصف، مع وجود أجهزة الاستشعار على اليسار والمحركات على اليمين.
- ترسل أجهزة الاستشعار الجهد الحالي المنخفض إلى وحدة التحكم الإلكترونية. مستوى الجهد (يتراوح من 0 إلى 5 أو 14 فولت)، والتردد (السرعة) أو عرض النبضة لإشارة PWM يوفر لوحدة التحكم الإلكترونية مدخلات حول القيمة المقاسة للمستشعر.
- مع المحركات، يتعلق الأمر بالتيار أكثر من الجهد. على الرغم من أن الجهد مطلوب لتوليد التيار، إلا أن المشغل لن يعمل بدون هذا التيار.
على الصفحة "أنواع أجهزة الاستشعار والإشاراتتتم مناقشة إشارات الإدخال من المستشعر إلى وحدة التحكم الإلكترونية بمزيد من التفصيل. تسلط هذه الصفحة الضوء على التحكم في المحركات.
التحكم في المحرك عن طريق المرحل والترانزستور وFET:
يتم تشغيل وإيقاف المحرك بواسطة وحدة التحكم الإلكترونية. في وحدة التحكم الإلكترونية يتم ذلك عن طريق أ الترانزستور أو المجالي تم إجراء اتصال كهربائي أو كسره.
مبدأ القيادة للترانزستور يساوي واحد التتابع: يتم التحكم في كلا المكونين بتيار تحكم لجعلهما موصلين. يختلف تشغيل الترانزستور عن المرحل: لا توجد أجزاء متحركة في الترانزستور. يتحول الترانزستور مع تيار الإلكترون.
في الصور الثلاث أدناه نرى واحدة دائرة التتابع مع مصباح.
- تم إيقاف التتابع: لا يوجد تدفق تيار للتحكم. الملف ليس مغناطيسيًا، لذا فإن المفتاح الموجود في الجانب الحالي الرئيسي مفتوح. لا يوجد أيضًا تشغيل تيار رئيسي. المصباح مطفأ؛
- المرحل قيد التشغيل: يتلقى ملف المرحل جهدًا كهربائيًا ويتم توصيله بالأرض. يتدفق تيار التحكم ويستهلك الملف جهد الإمداد ليصبح مغناطيسيًا. نتيجة للمجال المغناطيسي، يتم إغلاق المفتاح الموجود في قسم الطاقة الرئيسي. يبدأ تيار رئيسي بالتدفق ويضيء المصباح؛
- رسم تخطيطي لحالة تيار التحكم من خلال الملف والتيار الرئيسي من خلال المصباح.
في وحدة التحكم الإلكترونية، يتم تشغيل وإيقاف الترانزستورات و/أو FETs. في الصور الثلاث التالية نرى دائرة ترانزستور مع مصباح كمستهلك. الترانزستور من نوع NPN .
- الترانزستور غير موصل: لا يوجد جهد إمداد عند الوصلة الأساسية للترانزستور. لا يوجد تيار للتحكم في التدفق، لذلك لا يقوم الترانزستور بتبديل التيار الرئيسي؛
- الترانزستور في التوصيل: يتم تطبيق جهد الإمداد على الاتصال الأساسي. يتدفق تيار التحكم عبر القاعدة والباعث إلى الأرض. يبدأ الترانزستور بالتوصيل، حيث يربط الوصلة الأرضية للمصباح بأرضية الدائرة. يبدأ التيار الرئيسي بالتدفق ويتم تشغيل المصباح؛
- رسم تخطيطي لحالة تيار التحكم من خلال الترانزستور والتيار الرئيسي من خلال المصباح.
نرى بشكل متزايد استخدام FETs في وحدة التحكم الإلكترونية. يشير الاختصار FET إلى: "ترانزستور التأثير الميداني". الفرق الرئيسي بين FET والترانزستور هو أن FET يتم تشغيله بجهد، بينما يتطلب الترانزستور تيارًا دافعًا. في اللحظة التي يصبح فيها FET موصلاً، يبدأ تدفق الإلكترونات. يمتد تدفق الإلكترون من ناقص إلى زائد (الاتجاه الحالي الفعلي).
- FET لا يجري. البوابة غير مزودة بجهد تحكم؛
- FET في التوصيل: يتم تطبيق جهد التحكم على البوابة. يبدأ FET بالتوصيل، مما يتسبب في تدفق تيار رئيسي عبر المصباح؛
- رسم تخطيطي للحالة نرى فيه اتجاه تدفق الإلكترون (من السالب إلى الموجب) عبر FET.
عملية الترانزستور en المجالي موصوفة في صفحات منفصلة. في هذه الصفحة نركز حصريًا على مبادئ تبديل المحركات.
التحكم في المحرك بواسطة وحدة التحكم الإلكترونية:
يوجد الترانزستور وFET في لوحة الدائرة المطبوعة لوحدة التحكم الإلكترونية، ولكن في بعض الأحيان يتم دمجهما أيضًا في المحركات. في هذا القسم سوف نلقي نظرة فاحصة على دوائر وحدة التحكم الإلكترونية لأربعة أنواع مختلفة من المحركات. في الصورة نرى مشغلين سلبيين مع دائرة زائدة خاصة بهم ودائرة أرضية عبر وحدة التحكم الإلكترونية.
يتم تجهيز المشغلات السلبية - في معظم الحالات - بملف له جهد إمداد خاص به ويتم تحويله إلى الأرض بواسطة وحدة التحكم الإلكترونية. قد يحتوي المشغل السلبي على مستشعر موضع، ولكنه غالبًا ما يكون سلبيًا أيضًا (مستشعر خارجي). مقياس الجهد)، وتتم معالجته عبر سلك إشارة منفصل في جزء آخر من وحدة التحكم الإلكترونية.
عندما يتم إرسال التيار من خلال المشغل مباشرة من خلال الترانزستور في وحدة التحكم الإلكترونية، فإن هذا يسمى ترانزستور الطاقة. يمكن أيضًا التحكم في المشغل السلبي عبر FET.
توضح الصور أدناه أمثلة لكيفية التحكم في المحركات السلبية.
1. التحكم في ملف الإشعال: مع ملف الإشعال بدون محركات داخلية، يتم تحويل التيار الأساسي من ملف الإشعال إلى الأرض بواسطة وحدة التحكم الإلكترونية. يوضح الشكل ترانزستور الطاقة في وحدة التحكم الإلكترونية (2)، المصمم على النحو التالي حلبة دارلينجتون لتوفير عامل كسب أكبر، والذي يقوم بتحويل الملف الأولي لملف الإشعال (3) إلى الأرض لشحن الملف الأولي. يتم توصيل الملف الثانوي بجانب شمعة الإشعال (4).
2. التحكم في المحرك الكهربائي: باستخدام أ جسر H يمكن للمحرك الكهربائي المزود بفرش الكربون أن يدور في اتجاهين. يمكن بناء الجسر H باستخدام الترانزستورات أو FETs كما هو موضح. تم تجهيز المحرك الكهربائي بمقياس الجهد لتغذية الوضع مرة أخرى إلى وحدة التحكم الإلكترونية. يمكن أن تشمل التطبيقات: محرك كهربائي لصمام السخان، وصمام EGR، وزجاج المرآة، وتعديل المقعد، وصمام الغاز. وفي الحالة الأخيرة يصبح مزدوجا مقياس الجهد تطبيق للسلامة. عادةً ما يكون الجسر H عبارة عن IC يتم تثبيته في لوحة الدائرة المطبوعة لوحدة التحكم الإلكترونية.
مرجع الصفحة جسر H تم وصف أمثلة للإصدارات المختلفة من الجسر H مع الترانزستورات وFETs.
بالإضافة إلى المحركات السلبية، لدينا أيضًا مشغلات نشطة وذكية. في الصورة أدناه نرى الدائرة من هذه الأنواع.
مع المحركات النشطة والذكية، تقوم وحدة التحكم الإلكترونية بتحويل التيار بشكل غير مباشر من خلال المشغل. الترانزستور الموجود في وحدة التحكم الإلكترونية خفيف الوزن نسبيًا، حيث أن التيار الذي سيمر عبره سيكون صفرًا.
- المحرك النشط: ترانزستور الطاقة ليس الآن في وحدة التحكم الإلكترونية، ولكن في المحرك نفسه. مثال على ذلك هو ملف الإشعال (ملف الإشعال ذو الدبوس، أو ملف الإشعال DIS المزود بمحركات داخلية). المحرك النشط في هذه الحالة هو السائق. يتلقى المشغل مصدر طاقة ثابتًا وتأريضًا ثابتًا، ويقوم ترانزستور الإشارة في وحدة التحكم الإلكترونية بتشغيل أو إيقاف تشغيل ترانزستور الطاقة بمنطق 1 أو 0 (5 فولت أو 0 فولت)؛
- المحرك الذكي: المحرك مجهز بوحدة تحكم إلكترونية خاصة به مع ترانزستور تبديل. يتم الاتصال بين كل من وحدات التحكم الإلكترونية (أو أكثر) عبر ناقل LIN، حيث يتم تبادل الإشارات الرقمية. مثال على المشغل الذكي هو محرك ممسحة الزجاج الأمامي. من خلال اتصال ناقل LIN، يمكن تبادل بيانات مثل: الموقع الحالي لأذرع ماسحات الزجاج الأمامي، والسرعة والحركة إلى موضع الصفر.
