emner:
- introduktion
- Styring af en aktuator med et relæ, transistor og FET
- Styring af en aktuator med en ECU
Forord:
I moderne motorkøretøjer er der snesevis af styreenheder, der er ansvarlige for driften af både forbrændingsmotorer og elektriske motorer, samt komfort- og sikkerhedsfunktioner. Disse styreenheder er udstyret med software, der behandler signalerne fra sensorer og bruger dette til at bestemme, hvilke aktuatorer der skal styres. På siden"Interface kredsløb” dykker dybere ned i den proces, hvor input- og outputsignalerne behandles af ECU'en (kontrolenheden).
På det næste billede ser vi motorstyringens ECU i midten, med sensorerne til venstre og aktuatorerne til højre.
- Sensorer sender en lav strømspænding til ECU'en. Spændingsniveauet (spænder fra 0 til 5 eller 14 volt), frekvensen (hastigheden) eller pulsbredden af et PWM-signal giver ECU'en input om sensorens målte værdi.
- Med aktuatorer handler det mere om strømmen end spændingen. Selvom der kræves en spænding for at generere strøm, vil aktuatoren ikke fungere uden denne strøm.
På siden"Sensortyper og signaler” indgangssignalerne fra sensoren til ECU'en diskuteres mere detaljeret. Denne side fremhæver styringen af aktuatorer.
Styring af en aktuator med et relæ, transistor og FET:
Aktuatoren tændes og slukkes af ECU'en. I ECU'en gøres det ved hjælp af en transistor eller a FET en elektrisk forbindelse er lavet eller brudt.
Drivprincippet for en transistor er lig med en relæ: begge komponenter styres med en styrestrøm for at gøre dem ledende. Driften af en transistor adskiller sig fra et relæ: der er ingen bevægelige dele i transistoren. Transistoren skifter med en elektronstrøm.
På de tre billeder nedenfor ser vi et relækredsløb med en lampe.
- Relæ slået fra: ingen styrestrøm løber. Spolen er ikke magnetisk, så kontakten i hovedstrømsiden er åben. Der er heller ingen hovedstrøm i gang. Lampen er slukket;
- Relæ tændt: relæspolen modtager en forsyningsspænding og er forbundet til jord. En styrestrøm løber, og spolen forbruger forsyningsspændingen for at blive magnetisk. Som følge af magnetfeltet er kontakten i hovedstrømsektionen lukket. En hovedstrøm begynder at løbe, og lampen lyser;
- Situationsskitse af styrestrøm gennem spolen og hovedstrøm gennem lampen.
I en ECU er transistorer og/eller FET'er tændt og slukket. På de næste tre billeder ser vi et transistorkredsløb med en lampe som forbruger. Transistoren er af typen NPN.
- Transistoren er ikke ledende: Der er ingen forsyningsspænding ved transistorens basisforbindelse. Der flyder ingen styrestrøm, så transistoren skifter ikke hovedstrømmen;
- Transistor i ledning: en forsyningsspænding tilføres basisforbindelsen. En styrestrøm løber via basen og emitteren til jorden. Transistoren begynder at lede og forbinder lampens jordforbindelse til kredsløbets jord. En hovedstrøm begynder at strømme, og lampen tændes;
- Situationsskitse af styrestrømmen gennem transistoren og hovedstrømmen gennem lampen.
Vi ser i stigende grad FET'er blive brugt i ECU'en. Forkortelsen FET står for: "Field Effect Transistor". Den største forskel mellem en FET og en transistor er, at en FET er tændt med en spænding, mens en transistor kræver en drivende strøm. I det øjeblik FET'en gøres ledende, starter en elektronstrøm. Elektronstrømmen løber fra minus til plus (faktisk strømretning).
- FET dirigerer ikke. Porten er ikke forsynet med en styrespænding;
- FET i ledning: en styrespænding påføres porten. FET begynder at lede, hvilket får en hovedstrøm til at strømme gennem lampen;
- Situationsskitse, hvor vi ser retningen af elektronstrømmen (fra minus til plus) gennem FET.
Driften af transistor en FET er beskrevet på separate sider. På denne side fokuserer vi udelukkende på aktuatorernes koblingsprincipper.
Styring af en aktuator med en ECU:
Transistoren og FET er placeret i ECU'ens printkort, men nogle gange også indbygget i aktuatorer. I dette afsnit vil vi se nærmere på ECU-kredsløbene for fire forskellige typer aktuatorer. På billedet ser vi to passive aktuatorer med deres eget plus og et jordkredsløb via ECU'en.
Passive aktuatorer er - i de fleste tilfælde - udstyret med en spole, som har sin egen forsyningsspænding og kobles til jord af ECU'en. En passiv aktuator kan have en positionssensor, men denne er ofte også passiv (en ekstern). potentiometer), og behandles via en separat signalledning i en anden del af ECU'en.
Når strømmen gennem aktuatoren sendes direkte gennem transistoren i ECU'en, kaldes dette en effekttransistor. En passiv aktuator kan også styres via en FET.
Billederne nedenfor viser eksempler på, hvordan passive aktuatorer styres.
1. Tændspolestyring: med en tændspole uden interne drivere skiftes primærstrømmen fra tændspolen til jord af ECU'en. Figuren viser effekttransistoren i ECU'en (2), designet som Darlington kredsløb at give en større forstærkningsfaktor, som skifter tændspolens (3) primærspole til jord for at oplade primærspolen. Den sekundære spole er forbundet til tændrørssiden (4).
2. Elektrisk motorstyring: ved hjælp af en H-bro En elmotor med kulbørster kan rotere i to retninger. H-broen kan konstrueres med transistorer eller FET'er som vist. Den elektriske motor er udstyret med et potentiometer til at føre positionen tilbage til ECU'en. Applikationerne kan omfatte: elmotor til varmeventilen, EGR-ventil, spejlglas, sædejustering, gasventil. I sidstnævnte tilfælde bliver det en dobbelt potentiometer ansøgt om sikkerhed. H-broen er normalt en IC, der er installeret i ECU'ens printkort.
Pagina op H-bro eksempler på de forskellige versioner af H-broen med transistorer og FET'er er beskrevet.
Udover passive aktuatorer støder vi også på aktive og intelligente aktuatorer. På billedet nedenfor ser vi kredsløbet af disse typer.
Med aktive og intelligente aktuatorer skifter ECU strømmen indirekte gennem aktuatoren. Transistoren i ECU'en er relativt let, da den strøm, den vil passere igennem, vil være nul.
- Aktiv aktuator: effekttransistoren er nu ikke i ECU'en, men i selve aktuatoren. Et eksempel på dette er en tændspole (en stifttændingsspole eller DIS tændspole med interne drivere). Den aktive aktuator i dette tilfælde er driveren. Aktuatoren modtager en konstant strømforsyning og en konstant jord, og signaltransistoren i ECU'en tænder eller slukker for effekttransistoren med en logisk 1 eller 0 (5 volt eller 0 volt);
- Intelligent aktuator: aktuatoren er udstyret med sin egen ECU med en koblingstransistor. Kommunikation foregår mellem begge (eller flere) ECU'er via LIN-bussen, hvorved digitale signaler udveksles. Et eksempel på en intelligent aktuator er en vinduesviskermotor. Via LIN-buskommunikationen kan data som: den aktuelle position af vinduesviskerarmene, hastighed og bevægelse til nulposition udveksles.
