Предмети:
- въведение
- Управление на актуатор чрез реле, транзистор и FET
- Управление на актуатор от ECU
Предговор:
В съвременните моторни превозни средства има десетки контролни устройства, отговорни за работата както на двигателя с вътрешно горене, така и на електрическия двигател, както и функциите за комфорт и безопасност. Тези управляващи устройства са оборудвани със софтуер, който обработва сигналите от сензорите и ги използва, за да определи кои задвижващи механизми трябва да бъдат управлявани. На страницата "Интерфейсни вериги” навлиза по-дълбоко в процеса, при който входните и изходните сигнали се обработват от ECU (блок за управление).
На следващото изображение виждаме ECU за управление на двигателя в средата, със сензорите отляво и задвижващите механизми отдясно.
- Сензорите изпращат ниско напрежение към ECU. Нивото на напрежението (вариращо от 0 до 5 или 14 волта), честотата (скоростта) или ширината на импулса на PWM сигнал предоставя на ECU вход за измерената стойност на сензора.
- При задвижващите механизми става въпрос повече за тока, отколкото за напрежението. Въпреки че е необходимо напрежение за генериране на ток, задвижващият механизъм няма да функционира без този ток.
На страницата "Видове сензори и сигнали” по-подробно са разгледани входните сигнали от датчика към ECU. Тази страница подчертава управлението на задвижващи механизми.
Управление на задвижващ механизъм чрез реле, транзистор и FET:
Актуаторът се включва и изключва от ECU. В ECU това става посредством a транзистор или a БНТ е направена или прекъсната електрическа връзка.
Принципът на движение на транзистора е равен на единица реле: двата компонента се управляват с управляващ ток, за да ги направят проводими. Работата на транзистора се различава от релето: в транзистора няма движещи се части. Транзисторът превключва с електронен ток.
На трите изображения по-долу виждаме едно релейна верига с лампа.
- Релето е изключено: няма управляващ ток. Намотката не е магнитна, така че превключвателят от страната на главния ток е отворен. Също така няма течащ основен ток. Лампата е изключена;
- Релето е включено: бобината на релето получава захранващо напрежение и е свързана към земята. Тече управляващ ток и бобината консумира захранващото напрежение, за да стане магнитна. В резултат на магнитното поле прекъсвачът в главната силова част е затворен. Започва да тече основен ток и лампата светва;
- Ситуационна скица на управляващ ток през намотката и основен ток през лампата.
В ECU транзисторите и/или FETs се включват и изключват. На следващите три изображения виждаме транзисторна схема с лампа като консуматор. Транзисторът е тип NPN.
- Транзисторът не е проводим: няма захранващо напрежение при свързването на основата на транзистора. Не протича управляващ ток, така че транзисторът не превключва главния ток;
- Транзистор в проводимост: към основната връзка се прилага захранващо напрежение. Управляващ ток протича през основата и емитера към земята. Транзисторът започва да провежда, свързвайки заземяващата връзка на лампата със земята на веригата. Започва да тече основен ток и лампата светва;
- Ситуационна скица на управляващия ток през транзистора и основния ток през лампата.
Все по-често виждаме FETs да се използват в ECU. Съкращението FET означава: „Транзистор с полеви ефекти“. Основната разлика между FET и транзистор е, че FET се включва с напрежение, докато транзисторът изисква управляващ ток. В момента, в който FET стане проводим, започва електронен поток. Електронният поток се движи от минус към плюс (действителната посока на тока).
- FET не провежда. Портата не е снабдена с управляващо напрежение;
- FET в проводимост: управляващо напрежение се прилага към портата. FET започва да провежда, което води до преминаване на основен ток през лампата;
- Ситуационна скица, в която виждаме посоката на електронния поток (от минус към плюс) през FET.
Операцията на транзистор en БНТ са описани на отделни страници. На тази страница се фокусираме изключително върху принципите на превключване на задвижващите механизми.
Управление на задвижващ механизъм от ECU:
Транзисторът и FET се намират в печатната платка на ECU, но понякога също са включени в изпълнителни механизми. В този раздел ще разгледаме по-отблизо веригите на ECU за четири различни типа задвижващи механизми. На изображението виждаме два пасивни актуатора със собствен плюс и заземяваща верига през ECU.
Пасивните актуатори са - в повечето случаи - оборудвани с намотка, която има собствено захранващо напрежение и се превключва към маса от ECU. Пасивният задвижващ механизъм може да има датчик за положение, но той често също е пасивен (външен). потенциометър) и се обработва чрез отделен сигнален проводник в друга част на ECU.
Когато токът през задвижващия механизъм се изпраща директно през транзистора в ECU, това се нарича мощен транзистор. Пасивният задвижващ механизъм може също да се управлява чрез FET.
Изображенията по-долу показват примери за това как се управляват пасивните задвижващи механизми.
1. Управление на запалителната бобина: със запалителна бобина без вътрешни драйвери, първичният ток от запалителната бобина се превключва към маса от ECU. Фигурата показва силовия транзистор в ECU (2), проектиран като Писта Дарлингтън за осигуряване на по-голям коефициент на усилване, който превключва първичната намотка на бобината на запалването (3) към маса, за да зареди първичната намотка. Вторичната намотка е свързана към страната на свещта (4).
2. Управление на електромотора: с a H-мост Електрически мотор с въглеродни четки може да се върти в две посоки. H-мостът може да бъде конструиран с транзистори или FET, както е показано. Електрическият мотор е оборудван с потенциометър за подаване на позицията обратно към ECU. Приложенията могат да включват: електродвигател за вентила на парното, EGR клапан, огледално стъкло, регулиране на седалка, газов клапан. В последния случай става двойно потенциометър прилагани за безопасност. H-мостът обикновено е IC, който е инсталиран в печатната платка на ECU.
На страницата H-мост описани са примери за различните версии на H-мост с транзистори и FET.
Освен пасивни актуатори срещаме и активни и интелигентни актуатори. На изображението по-долу виждаме веригата на тези типове.
При активни и интелигентни задвижващи механизми ECU превключва тока индиректно през задвижващия механизъм. Транзисторът в ECU е сравнително лек, тъй като токът, през който ще премине, ще бъде нула.
- Активен актуатор: силовият транзистор вече не е в ECU, а в самия актуатор. Пример за това е запалителна бобина (щифтова запалителна бобина или DIS запалителна бобина с вътрешни драйвери). Активният изпълнителен механизъм в този случай е водачът. Актуаторът получава постоянно захранване и постоянно заземяване, а сигналният транзистор в ECU включва или изключва захранващия транзистор с логическа 1 или 0 (5 волта или 0 волта);
- Интелигентен актуатор: актуаторът е оборудван със собствен ECU с превключващ транзистор. Комуникацията се осъществява между двете (или повече) ECU чрез LIN шина, при което се обменят цифрови сигнали. Пример за интелигентен задвижващ механизъм е двигател за чистачки на предното стъкло. Чрез комуникацията на LIN bus могат да се обменят данни като: текущата позиция на рамената на чистачките, скорост и движение до нулева позиция.
