Μαθήματα:
- Εισαγωγή
- Έλεγχος ενεργοποιητή από ρελέ, τρανζίστορ και FET
- Έλεγχος ενεργοποιητή από ECU
Εισαγωγή:
Στα σύγχρονα μηχανοκίνητα οχήματα, υπάρχουν δεκάδες συσκευές ελέγχου που είναι υπεύθυνες για τη λειτουργία τόσο των κινητήρων καύσης όσο και των ηλεκτροκινητήρων, καθώς και για τις λειτουργίες άνεσης και ασφάλειας. Αυτές οι συσκευές ελέγχου είναι εξοπλισμένες με λογισμικό που επεξεργάζεται τα σήματα από αισθητήρες και το χρησιμοποιεί για να προσδιορίσει ποιοι ενεργοποιητές πρέπει να ελέγχονται. Στη σελίδα "Κυκλώματα διεπαφής” εμβαθύνει στη διαδικασία κατά την οποία τα σήματα εισόδου και εξόδου επεξεργάζονται από την ECU (μονάδα ελέγχου).
Στην επόμενη εικόνα βλέπουμε την ECU διαχείρισης κινητήρα στη μέση, με τους αισθητήρες στα αριστερά και τους ενεργοποιητές στα δεξιά.
- Οι αισθητήρες στέλνουν χαμηλή τάση ρεύματος στην ECU. Το επίπεδο της τάσης (που κυμαίνεται από 0 έως 5 ή 14 βολτ), η συχνότητα (ταχύτητα) ή το πλάτος παλμού ενός σήματος PWM παρέχει στην ECU είσοδο σχετικά με τη μετρούμενη τιμή του αισθητήρα.
- Με τους ενεργοποιητές είναι περισσότερο για το ρεύμα παρά για την τάση. Αν και απαιτείται τάση για τη δημιουργία ρεύματος, ο ενεργοποιητής δεν θα λειτουργήσει χωρίς αυτό το ρεύμα.
Στη σελίδα "Τύποι αισθητήρων και σήματαΤα σήματα εισόδου από τον αισθητήρα στην ECU συζητούνται με περισσότερες λεπτομέρειες. Αυτή η σελίδα επισημαίνει τον έλεγχο των ενεργοποιητών.
Έλεγχος ενεργοποιητή με ρελέ, τρανζίστορ και FET:
Ο ενεργοποιητής ενεργοποιείται και απενεργοποιείται από την ECU. Στην ECU γίνεται μέσω α τρανζίστορ ή α FET έχει γίνει ή σπάσει μια ηλεκτρική σύνδεση.
Η αρχή οδήγησης ενός τρανζίστορ είναι ίση με ένα αναμετάδοση: και τα δύο εξαρτήματα ελέγχονται με ρεύμα ελέγχου για να γίνουν αγώγιμα. Η λειτουργία ενός τρανζίστορ διαφέρει από ένα ρελέ: δεν υπάρχουν κινούμενα μέρη στο τρανζίστορ. Το τρανζίστορ αλλάζει με ρεύμα ηλεκτρονίων.
Στις τρεις παρακάτω εικόνες βλέπουμε τη μία κύκλωμα ρελέ με λάμπα.
- Ρελέ απενεργοποιημένο: δεν ρέει ρεύμα ελέγχου. Το πηνίο δεν είναι μαγνητικό, επομένως ο διακόπτης στην κύρια πλευρά ρεύματος είναι ανοιχτός. Επίσης, δεν υπάρχει κύριο ρεύμα. Η λάμπα είναι σβηστή.
- Ρελέ ενεργοποιημένο: το πηνίο του ρελέ λαμβάνει μια τάση τροφοδοσίας και συνδέεται στη γείωση. Ένα ρεύμα ελέγχου ρέει και το πηνίο καταναλώνει την τάση τροφοδοσίας για να γίνει μαγνητικό. Ως αποτέλεσμα του μαγνητικού πεδίου, ο διακόπτης στο κύριο τμήμα ισχύος είναι κλειστός. Ένα κύριο ρεύμα αρχίζει να ρέει και η λάμπα ανάβει.
- Σχέδιο κατάστασης του ρεύματος ελέγχου μέσω του πηνίου και του κύριου ρεύματος μέσω του λαμπτήρα.
Σε μια ECU, τα τρανζίστορ και/ή τα FET ενεργοποιούνται και απενεργοποιούνται. Στις επόμενες τρεις εικόνες βλέπουμε ένα κύκλωμα τρανζίστορ με έναν λαμπτήρα ως καταναλωτή. Το τρανζίστορ είναι τύπου NPN.
- Τρανζίστορ μη αγώγιμο: δεν υπάρχει τάση τροφοδοσίας στη σύνδεση βάσης του τρανζίστορ. Δεν ρέει ρεύμα ελέγχου, επομένως το τρανζίστορ δεν αλλάζει το κύριο ρεύμα.
- Τρανζίστορ σε αγωγιμότητα: εφαρμόζεται τάση τροφοδοσίας στη βασική σύνδεση. Ένα ρεύμα ελέγχου ρέει μέσω της βάσης και του πομπού προς τη γείωση. Το τρανζίστορ αρχίζει να αγώγει, συνδέοντας τη σύνδεση γείωσης του λαμπτήρα με τη γείωση του κυκλώματος. Ένα κύριο ρεύμα αρχίζει να ρέει και η λάμπα ανάβει.
- Σχέδιο κατάστασης του ρεύματος ελέγχου μέσω του τρανζίστορ και του κύριου ρεύματος μέσω της λάμπας.
Βλέπουμε όλο και περισσότερο να χρησιμοποιούνται FET στην ECU. Η συντομογραφία FET σημαίνει: «Τρανζίστορ εφέ πεδίου». Η κύρια διαφορά μεταξύ ενός FET και ενός τρανζίστορ είναι ότι ένα FET ενεργοποιείται με τάση, ενώ ένα τρανζίστορ απαιτεί ρεύμα οδήγησης. Τη στιγμή που το FET γίνεται αγώγιμο, αρχίζει μια ροή ηλεκτρονίων. Η ροή των ηλεκτρονίων εκτείνεται από το μείον στο συν (πραγματική κατεύθυνση ρεύματος).
- Το FET δεν διεξάγει. Η πύλη δεν παρέχεται με τάση ελέγχου.
- FET σε αγωγιμότητα: εφαρμόζεται τάση ελέγχου στην πύλη. Το FET αρχίζει να αγώγει, προκαλώντας τη ροή ενός κύριου ρεύματος μέσω του λαμπτήρα.
- Σκίτσο κατάστασης στο οποίο βλέπουμε την κατεύθυνση της ροής ηλεκτρονίων (από το μείον στο συν) μέσω του FET.
Η λειτουργία του τρανζίστορ en FET περιγράφονται σε ξεχωριστές σελίδες. Σε αυτή τη σελίδα εστιάζουμε αποκλειστικά στις αρχές μεταγωγής των ενεργοποιητών.
Έλεγχος ενεργοποιητή με ECU:
Το τρανζίστορ και το FET βρίσκονται στην πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος της ECU, αλλά μερικές φορές ενσωματώνονται και σε ενεργοποιητές. Σε αυτή την ενότητα θα ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στα κυκλώματα ECU για τέσσερις διαφορετικούς τύπους ενεργοποιητών. Στην εικόνα βλέπουμε δύο παθητικούς ενεργοποιητές με το δικό τους συν και ένα κύκλωμα γείωσης μέσω της ECU.
Οι παθητικοί ενεργοποιητές είναι - στις περισσότερες περιπτώσεις - εξοπλισμένοι με ένα πηνίο, το οποίο έχει τη δική του τάση τροφοδοσίας και μεταβαίνει στη γείωση από την ECU. Ένας παθητικός ενεργοποιητής μπορεί να έχει έναν αισθητήρα θέσης, αλλά αυτός είναι συχνά επίσης παθητικός (εξωτερικός). ποτενσιόμετρο), και υποβάλλεται σε επεξεργασία μέσω ξεχωριστού καλωδίου σήματος σε άλλο τμήμα της ECU.
Όταν το ρεύμα μέσω του ενεργοποιητή αποστέλλεται απευθείας μέσω του τρανζίστορ στην ECU, αυτό ονομάζεται τρανζίστορ ισχύος. Ένας παθητικός ενεργοποιητής μπορεί επίσης να ελεγχθεί μέσω FET.
Οι παρακάτω εικόνες δείχνουν παραδείγματα του τρόπου ελέγχου των παθητικών ενεργοποιητών.
1. Έλεγχος πηνίου ανάφλεξης: με πηνίο ανάφλεξης χωρίς εσωτερικούς οδηγούς, το πρωτεύον ρεύμα από το πηνίο ανάφλεξης μεταβαίνει στη γείωση από την ECU. Το σχήμα δείχνει το τρανζίστορ ισχύος στην ECU (2), σχεδιασμένο ως Σιρκουί του Ντάρλινγκτον για να παρέχει μεγαλύτερο συντελεστή κέρδους, ο οποίος αλλάζει το πρωτεύον πηνίο του πηνίου ανάφλεξης (3) στη γείωση για να φορτίσει το πρωτεύον πηνίο. Το δευτερεύον πηνίο συνδέεται στην πλευρά του μπουζί (4).
2. Έλεγχος ηλεκτρικού κινητήρα: χρησιμοποιώντας α H-γέφυρα Ένας ηλεκτροκινητήρας με βούρτσες άνθρακα μπορεί να περιστρέφεται προς δύο κατευθύνσεις. Η γέφυρα H μπορεί να κατασκευαστεί με τρανζίστορ ή FET όπως φαίνεται. Ο ηλεκτροκινητήρας είναι εξοπλισμένος με ένα ποτενσιόμετρο για να τροφοδοτεί τη θέση πίσω στην ECU. Οι εφαρμογές μπορούν να περιλαμβάνουν: ηλεκτρικό κινητήρα για τη βαλβίδα του θερμαντήρα, βαλβίδα EGR, γυαλί καθρέφτη, ρύθμιση καθίσματος, βαλβίδα αερίου. Στην τελευταία περίπτωση γίνεται διπλό ποτενσιόμετρο εφαρμόζεται για ασφάλεια. Η γέφυρα H είναι συνήθως ένα IC που εγκαθίσταται στην πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος της ECU.
Στη σελίδα H-γέφυρα περιγράφονται παραδείγματα των διαφορετικών εκδόσεων της γέφυρας H με τρανζίστορ και FET.
Εκτός από τους παθητικούς ενεργοποιητές, συναντάμε επίσης ενεργητικούς και ευφυείς ενεργοποιητές. Στην παρακάτω εικόνα βλέπουμε το κύκλωμα αυτών των τύπων.
Με ενεργούς και έξυπνους ενεργοποιητές, η ECU αλλάζει το ρεύμα έμμεσα μέσω του ενεργοποιητή. Το τρανζίστορ στην ECU είναι σχετικά ελαφρύ, καθώς το ρεύμα από το οποίο θα περάσει θα είναι μηδέν.
- Ενεργός ενεργοποιητής: το τρανζίστορ ισχύος δεν βρίσκεται πλέον στην ECU, αλλά στον ίδιο τον ενεργοποιητή. Ένα παράδειγμα αυτού είναι ένα πηνίο ανάφλεξης (ένα πηνίο ανάφλεξης με πείρο ή πηνίο ανάφλεξης DIS με εσωτερικούς οδηγούς). Ο ενεργός ενεργοποιητής σε αυτή την περίπτωση είναι ο οδηγός. Ο ενεργοποιητής λαμβάνει μια σταθερή τροφοδοσία και μια σταθερή γείωση και το τρανζίστορ σήματος στην ECU ενεργοποιεί ή απενεργοποιεί το τρανζίστορ ισχύος με λογικό 1 ή 0 (5 βολτ ή 0 βολτ).
- Έξυπνος ενεργοποιητής: ο ενεργοποιητής είναι εξοπλισμένος με τη δική του ECU με τρανζίστορ μεταγωγής. Η επικοινωνία πραγματοποιείται μεταξύ και των δύο (ή περισσότερων) ECU μέσω του διαύλου LIN, όπου ανταλλάσσονται ψηφιακά σήματα. Ένα παράδειγμα έξυπνου ενεργοποιητή είναι ένας κινητήρας υαλοκαθαριστήρα παρμπρίζ. Μέσω της επικοινωνίας του διαύλου LIN, μπορούν να ανταλλάσσονται δεδομένα όπως: η τρέχουσα θέση των βραχιόνων του υαλοκαθαριστήρα, η ταχύτητα και η κίνηση στη θέση μηδέν.
