Μαθήματα:
- Εισαγωγή
- Παθητικοί αισθητήρες
- Ενεργοί αισθητήρες
- Ευφυείς αισθητήρες
- Εφαρμογές στην τεχνολογία του αυτοκινήτου
- Μέτρηση σε αισθητήρες
- Μετάδοση σήματος από αισθητήρα σε ECU
- ΑΠΟΣΤΟΛΗ (Μετάδοση με Nibble Single Edge)
- Τροφοδοσία και επεξεργασία σήματος
Εισαγωγή:
Οι αισθητήρες μετρούν τα φυσικά μεγέθη και τα μετατρέπουν σε ηλεκτρικές τάσεις. Αυτές οι τάσεις επεξεργάζονται στον μικροελεγκτή (ECU) και διαβάζονται ως «σήμα». Το σήμα μπορεί να κριθεί από το επίπεδο της τάσης ή τη συχνότητα με την οποία αλλάζει ένα σήμα.
Παθητικοί αισθητήρες:
Ένας παθητικός αισθητήρας ανιχνεύει και μετρά ένα φυσικό μέγεθος και το μετατρέπει σε άλλο φυσικό μέγεθος. Ένα παράδειγμα αυτού είναι η μετατροπή μιας θερμοκρασίας σε α τιμή αντίστασης. Ένας παθητικός αισθητήρας δεν παράγει από μόνος του τάση, αλλά ανταποκρίνεται σε μια τάση αναφοράς από την ECU. Ένας παθητικός αισθητήρας δεν απαιτεί τάση τροφοδοσίας για να λειτουργήσει.
Οι παθητικοί αισθητήρες έχουν συνήθως δύο ή τρεις συνδέσεις:
- καλώδιο αναφοράς ή σήματος (μπλε).
- καλώδιο γείωσης (καφέ).
- θωρακισμένο σύρμα (μαύρο).
Μερικές φορές ένας παθητικός αισθητήρας περιέχει μόνο ένα καλώδιο: στην περίπτωση αυτή το περίβλημα του αισθητήρα χρησιμεύει ως γείωση. Ένα τρίτο καλώδιο μπορεί να χρησιμεύσει ως θωράκιση. Το μπουφάν γειώνεται μέσω της ECU. Το θωρακισμένο καλώδιο χρησιμοποιείται ειδικά για σήματα ευαίσθητα στις παρεμβολές, όπως ο αισθητήρας θέσης στροφαλοφόρου και ο αισθητήρας κρούσης.
Ένα παράδειγμα παθητικού αισθητήρα είναι α Αισθητήρας θερμοκρασίας NTC. Η τάση αναφοράς των 5 βολτ χρησιμοποιείται ως διαχωριστής τάσης μεταξύ της αντίστασης στην ECU και στον αισθητήρα, επομένως όχι ως τάση τροφοδοσίας για τον αισθητήρα. Το επίπεδο της τάσης μεταξύ των αντιστάσεων (ανάλογα με την τιμή αντίστασης NTC) διαβάζεται από την ECU και μεταφράζεται σε θερμοκρασία. Το κύκλωμα με τις αντιστάσεις εξηγείται στην ενότητα: «Τροφοδοσία τάσης και επεξεργασία σήματος» περαιτέρω σε αυτήν τη σελίδα.
Ενεργοί αισθητήρες:
Οι ενεργοί αισθητήρες περιέχουν ένα ηλεκτρικό κύκλωμα στο περίβλημα για τη μετατροπή μιας φυσικής ποσότητας σε τιμή τάσης. Το ηλεκτρικό κύκλωμα συχνά απαιτεί σταθεροποιημένη τάση τροφοδοσίας για να λειτουργήσει.
Στις περισσότερες περιπτώσεις, αυτός ο τύπος αισθητήρα έχει τρεις συνδέσεις:
- συν (συνήθως 5,0 βολτ).
- ζυμαρικά;
- σήμα.
Το σταθεροποιημένο τροφοδοτικό 5 volt τροφοδοτείται από τη μονάδα ελέγχου και χρησιμοποιείται από τον αισθητήρα για να σχηματίσει ένα αναλογικό σήμα (μεταξύ 0 και 5 βολτ). Τα καλώδια θετικού και γείωσης από την ECU συνδέονται συχνά με πολλούς αισθητήρες. Αυτό μπορεί να αναγνωριστεί από τους κόμβους στους οποίους συνδέονται περισσότερα από δύο καλώδια.
Το αναλογικό σήμα μετατρέπεται σε ψηφιακό σήμα στην ECU.
Στην παράγραφο «στροφοδοσία μετατόπισης και επεξεργασία σήματος» θα το συζητήσουμε με περισσότερες λεπτομέρειες.
Ευφυείς αισθητήρες:
Οι έξυπνοι αισθητήρες έχουν συνήθως τρεις συνδέσεις. Όπως και με τους ενεργούς αισθητήρες, υπάρχει ένα καλώδιο τροφοδοσίας (12 βολτ από την ECU ή απευθείας μέσω μιας ασφάλειας) και ένα καλώδιο γείωσης (μέσω της ECU ή ενός εξωτερικού σημείου γείωσης. Ένας έξυπνος αισθητήρας στέλνει ένα ψηφιακό (λεωφορείο LIN) μήνυμα στην ECU και στους άλλους αισθητήρες. Υπάρχει τότε μια αρχή αφέντη-σκλάβου.
Εσωτερικά στον αισθητήρα, ένας μετατροπέας A/D μετατρέπει ένα αναλογικό σε ψηφιακό σήμα.
- Αναλογικό: 0 – 5 βολτ;
- Ψηφιακό: 0 ή 1.
Στην het Σήμα διαύλου LIN σε υπολειπόμενη κατάσταση (12 βολτ) είναι 1 και σε κυρίαρχη κατάσταση (0 βολτ) είναι 0.
Εφαρμογές στην τεχνολογία του αυτοκινήτου:
Στην τεχνολογία του αυτοκινήτου μπορούμε να κάνουμε την ακόλουθη ταξινόμηση των διαφορετικών τύπων αισθητήρων:
Παθητικοί αισθητήρες:
- Αισθητήρας κρούσης;
- Αισθητήρας θέσης στροφαλοφόρου άξονα.
- Αισθητήρας θερμοκρασίας (NTC/PTC);
- Αισθητήρας λάμδα (αισθητήρας άλματος / ζιρκόνιο);
- Επαγωγικός αισθητήρας ύψους.
- Διακόπτης (on/off)
Ενεργοί αισθητήρες:
- Αισθητήρας θέσης στροφαλοφόρου/εκκεντροφόρου άξονα (Hall);
- Μετρητής μάζας αέρα;
- Ευρυζωνικός αισθητήρας λάμδα.
- Αισθητήρας πίεσης (αισθητήρας πίεσης φόρτισης / πίεσης turbo).
- Αισθητήρας ABS (Hall/MRE);
- Αισθητήρας επιτάχυνσης/επιβράδυνσης (YAW);
- Ραντάρ/Αισθητήρας LIDAR.
- Αισθητήρας υπερήχων (PDC / συναγερμός);
- Αισθητήρας θέσης (βαλβίδα αερίου / EGR / βαλβίδα θερμαντήρα).
Ευφυείς αισθητήρες:
- Αισθητήρας βροχής/φωτός.
- Κάμερες;
- Αισθητήρας πίεσης;
- Αισθητήρας γωνίας τιμονιού;
- Αισθητήρας μπαταρίας
Μέτρηση σε αισθητήρες:
Όταν ένας αισθητήρας δεν λειτουργεί σωστά, ο οδηγός θα το παρατηρήσει στις περισσότερες περιπτώσεις επειδή ανάβει μια λυχνία δυσλειτουργίας ή ότι κάτι δεν λειτουργεί πλέον σωστά. Εάν ένας αισθητήρας στο χώρο του κινητήρα προκαλέσει δυσλειτουργία, αυτό θα μπορούσε να οδηγήσει σε απώλεια ισχύος και ένα αναμμένο MIL (λυχνία δυσλειτουργίας κινητήρα).
Κατά την ανάγνωση μιας ECU, μπορεί να εμφανιστεί ένας κωδικός σφάλματος εάν η ECU αναγνωρίσει το σφάλμα. Ωστόσο, όχι σε όλες τις περιπτώσεις ο κωδικός σφάλματος οδηγεί απευθείας στην αιτία. Το γεγονός ότι ο εν λόγω αισθητήρας δεν λειτουργεί μπορεί να οφείλεται στο ότι είναι ελαττωματικός, αλλά δεν μπορεί να αποκλειστεί πρόβλημα στις συνδέσεις καλωδίωσης ή/και βυσμάτων.
Είναι επίσης πιθανό ο αισθητήρας να δίνει μια λανθασμένη τιμή που δεν αναγνωρίζεται από την ECU. Σε αυτήν την περίπτωση, δεν αποθηκεύεται κωδικός σφάλματος, αλλά ο τεχνικός πρέπει να χρησιμοποιήσει τα ζωντανά δεδομένα (δείτε τη σελίδα OBD) πρέπει να αναζητήσετε αναγνώσεις που είναι απρόσιτες.
Η παρακάτω εικόνα δείχνει μια μέτρηση από έναν ενεργό αισθητήρα. Η παροχή ρεύματος (η διαφορά τάσης στις συνδέσεις συν και πλην) του αισθητήρα ελέγχεται με ψηφιακό πολύμετρο. Ο μετρητής δείχνει 5 βολτ, οπότε αυτό είναι εντάξει.
Οι τάσεις σήματος μπορούν να μετρηθούν με βολτόμετρο ή παλμογράφο. Ποιος μετρητής είναι κατάλληλος εξαρτάται από τον τύπο του σήματος:
- βολτόμετρο: αναλογικά σήματα που είναι σχεδόν σταθερά.
- παλμογράφος: αναλογικά και ψηφιακά σήματα (κύκλος λειτουργίας / PWM).
Με μία ή περισσότερες μετρήσεις μπορούμε να δείξουμε ότι ο αισθητήρας δεν λειτουργεί σωστά (το σήμα που εκπέμπεται είναι απίθανο ή ο αισθητήρας δεν παράγει σήμα) ή ότι υπάρχει πρόβλημα στην καλωδίωση.
Με τους παθητικούς αισθητήρες, στις περισσότερες περιπτώσεις μπορεί να πραγματοποιηθεί μέτρηση αντίστασης για να ελεγχθεί εάν υπάρχει εσωτερικό ελάττωμα στον αισθητήρα.
Πιθανά προβλήματα στην καλωδίωση του αισθητήρα μπορεί να περιλαμβάνουν:
- διακοπή στη θετική γείωση ή το καλώδιο σήματος.
- βραχυκύκλωμα μεταξύ των καλωδίων ή του αμαξώματος.
- αντίσταση μετάβασης σε ένα ή περισσότερα καλώδια.
- κακές συνδέσεις βυσμάτων.
Στη σελίδα: αντιμετώπιση προβλημάτων καλωδίωσης αισθητήρα εξετάζουμε επτά πιθανές δυσλειτουργίες που μπορεί να προκύψουν στην καλωδίωση των αισθητήρων.
Μετάδοση σήματος από αισθητήρα σε ECU:
Υπάρχουν διάφορες μέθοδοι για τη μεταφορά σημάτων από τον αισθητήρα στην ECU. Στην τεχνολογία της αυτοκινητοβιομηχανίας μπορούμε να αντιμετωπίσουμε τους ακόλουθους τύπους σημάτων:
- Διαμόρφωση πλάτους (AM); το επίπεδο της τάσης παρέχει πληροφορίες.
- Διαμόρφωση συχνότητας (FM); η συχνότητα του σήματος παρέχει πληροφορίες.
- Διαμόρφωση πλάτους παλμού (PWM); η χρονική διακύμανση στην τάση του μπλοκ (κύκλος λειτουργίας) παρέχει πληροφορίες.
Τα ακόλουθα τρία παραδείγματα δείχνουν σήματα εμβέλειας των διαφορετικών τύπων σημάτων.
Διαμόρφωση εύρους:
Με ένα σήμα AM, το επίπεδο της τάσης μεταδίδει τις πληροφορίες. Το σχήμα δείχνει δύο τάσεις από τους αισθητήρες θέσης γκαζιού. Για να εξασφαλιστεί η αξιοπιστία, οι καμπύλες τάσης πρέπει να αντικατοπτρίζονται μεταξύ τους.
Στρες σε ηρεμία:
- Μπλε: 700 mV;
- Κόκκινο: 4,3 βολτ.
Από περίπου 0,25 δευτερόλεπτα μετά την έναρξη της μέτρησης, το πεντάλ του γκαζιού πιέζεται αργά και η βαλβίδα γκαζιού ανοίγει 75%.
Σε 2,0 δευτ. απελευθερώνεται το πεντάλ του γκαζιού και σε 3,0 δευτ. δίνεται τέρμα γκάζι.
Πλήρης ένταση γκαζιού:
- Μπλε: 4,3 βολτ;
- Κόκκινο: 700 mV.
Διαμόρφωση συχνότητας:
Με αισθητήρες που στέλνουν σήμα FM, το πλάτος (ύψος) του σήματος δεν αλλάζει. Το πλάτος της τάσης του μπλοκ μεταδίδει τις πληροφορίες. Η παρακάτω εικόνα δείχνει το σήμα από έναν αισθητήρα ABS (Hall). Ο τροχός περιστράφηκε κατά τη διάρκεια της μέτρησης. Σε υψηλότερη ταχύτητα περιστροφής, η συχνότητα του σήματος αυξάνεται.
Η διαφορά τάσης προκαλείται από την αλλαγή του μαγνητικού πεδίου στον μαγνητικό δακτύλιο, ο οποίος είναι ενσωματωμένος στο ρουλεμάν του τροχού. Η διαφορά ύψους (χαμηλό: μαγνητικό πεδίο, υψηλό: χωρίς μαγνητικό πεδίο) είναι μόνο 300 mV. Εάν η εμβέλεια δεν έχει ρυθμιστεί σωστά (εύρος τάσης από 0 έως 20 βολτ), το σήμα του μπλοκ είναι μόλις ορατό. Για το λόγο αυτό, η κλίμακα έχει ρυθμιστεί με τέτοιο τρόπο ώστε το σήμα του μπλοκ να γίνεται ορατό, με αποτέλεσμα το σήμα να είναι λιγότερο καθαρό.
Διαμόρφωση πλάτους παλμού:
Με ένα σήμα PWM, η αναλογία μεταξύ υψηλής και χαμηλής τάσης αλλάζει, αλλά ο χρόνος περιόδου παραμένει ο ίδιος. Αυτό δεν πρέπει να συγχέεται με μια τάση τετραγωνικού κύματος σε ένα σήμα FM: η συχνότητα αλλάζει και επομένως και ο χρόνος περιόδου.
Οι επόμενες δύο εικόνες δείχνουν σήματα PWM από αισθητήρα υψηλής πίεσης σε σωλήνα κλιματισμού. Αυτός ο αισθητήρας μετρά την πίεση ψυκτικού στο σύστημα κλιματισμού.
Κατάσταση κατά τη διάρκεια της μέτρησης:
- Η ανάφλεξη είναι ενεργοποιημένη (ο αισθητήρας λαμβάνει μια τάση τροφοδοσίας).
- Κλιματισμός απενεργοποιημένος.
- Ανάγνωση μέσης πίεσης ψύξης με διαγνωστικό εξοπλισμό: 5 bar.
Στην επόμενη εικόνα εμβέλειας βλέπουμε ότι ο χρόνος περιόδου παρέμεινε ίδιος, αλλά ο κύκλος λειτουργίας έχει αλλάξει.
Κατάσταση κατά τη διάρκεια της μέτρησης:
- Κλιματισμός ενεργοποιημένος?
- Η υψηλή πίεση έχει αυξηθεί στα 20 bar.
- Ο κύκλος λειτουργίας είναι τώρα 70%
Οι αναλογικοί αισθητήρες μπορούν να στείλουν σήμα μέσω AM. Ένα τέτοιο σήμα τάσης είναι ευαίσθητο στην απώλεια τάσης. Μια αντίσταση μετάβασης σε ένα καλώδιο ή ένα βύσμα έχει ως αποτέλεσμα απώλεια τάσης και επομένως χαμηλότερη τάση σήματος. Η ECU λαμβάνει τη χαμηλότερη τάση και χρησιμοποιεί το σήμα για επεξεργασία. Αυτό μπορεί να προκαλέσει δυσλειτουργίες επειδή πολλές τιμές αισθητήρων δεν αντιστοιχούν πλέον μεταξύ τους, με αποτέλεσμα:
- Δύο αισθητήρες θερμοκρασίας εξωτερικού αέρα που μετρούν ταυτόχρονα διαφορετική θερμοκρασία. Αν και ένα μικρό περιθώριο σφάλματος είναι αποδεκτό και η ECU μπορεί να υιοθετήσει τη μέση τιμή, μια πολύ μεγάλη διαφορά μπορεί να οδηγήσει σε κωδικό σφάλματος. Η ECU αναγνωρίζει την απόκλιση μεταξύ των δύο αισθητήρων θερμοκρασίας.
- μια λανθασμένη διάρκεια ψεκασμού επειδή το σήμα από τον αισθητήρα MAP είναι πολύ χαμηλό και η ECU επομένως ερμηνεύει ένα εσφαλμένο φορτίο κινητήρα. Σε αυτήν την περίπτωση, ο ψεκασμός καυσίμου είναι πολύ μεγάλος ή πολύ σύντομος και οι επενδύσεις καυσίμου θα διορθώσουν το μείγμα με βάση το σήμα του αισθητήρα λάμδα.
Η απώλεια τάσης δεν παίζει ρόλο σε ένα σήμα PWM ή/και ένα σήμα SENT. Η αναλογία μεταξύ ακμών ανόδου και πτώσης είναι ένα μέτρο του σήματος. Το επίπεδο τάσης δεν έχει σημασία. Ο κύκλος λειτουργίας μπορεί να είναι 40% σε μια τάση που κυμαίνεται μεταξύ 0 και 12 βολτ, αλλά η αναλογία εξακολουθεί να είναι 40% εάν η τάση τροφοδοσίας πέσει στα 9 βολτ.
ΑΠΟΣΤΟΛΗ (Μετάδοση με Nibble Single Edge)
Τα σήματα των αισθητήρων που αναφέρθηκαν παραπάνω είναι γνωστό όνομα στα επιβατικά και επαγγελματικά οχήματα εδώ και χρόνια. Στα νεότερα μοντέλα βλέπουμε όλο και περισσότερο αισθητήρες που χρησιμοποιούν το πρωτόκολλο SENT. Αυτός ο αισθητήρας μοιάζει με έναν συνηθισμένο ενεργό αισθητήρα, τόσο στην πραγματικότητα όσο και στο διάγραμμα.
Με παθητικούς και ενεργούς αισθητήρες, η μεταφορά πληροφοριών πραγματοποιείται μέσω δύο καλωδίων. Στην περίπτωση ενός αισθητήρα MAP, για παράδειγμα: ένας μεταξύ του αισθητήρα NTC και της ECU και ο άλλος μεταξύ του αισθητήρα πίεσης και της ECU. Τα ηλεκτρονικά του αισθητήρα ενός αισθητήρα SENT μπορούν να συνδυάσουν τη μεταφορά πληροφοριών από πολλούς αισθητήρες, μειώνοντας τον αριθμό των καλωδίων σήματος. Η μετάδοση του σήματος δεν επηρεάζεται επίσης σε περίπτωση απώλειας τάσης πάνω από το καλώδιο σήματος, όπως συμβαίνει με ένα σήμα PWM.
Ένας αισθητήρας που χρησιμοποιεί το πρωτόκολλο SENT, όπως ένας ενεργός αισθητήρας που στέλνει ένα αναλογικό ή ψηφιακό σήμα, έχει τρία καλώδια:
- Τάση τροφοδοσίας (συχνά 5 βολτ)
- Σήμα
- Μάσα.
Οι αισθητήρες με το πρωτόκολλο SEND στέλνουν ένα σήμα ως "έξοδο". Επομένως, δεν υπάρχει αμφίδρομη επικοινωνία, όπως συμβαίνει, για παράδειγμα, με την επικοινωνία διαύλου LIN μεταξύ αισθητήρων.
Στο διάγραμμα στα δεξιά βλέπουμε τον αισθητήρα διαφορικής πίεσης (G505) ενός VW Passat (κατασκευής 2022). Στο διάγραμμα βλέπουμε τις συνήθεις ενδείξεις τροφοδοσίας (5v), γείωσης (GND) και σήματος (SIG). Αυτός ο αισθητήρας πίεσης μετατρέπει την πίεση σε ψηφιακό σήμα SENT και το στέλνει στον ακροδέκτη 53 στον σύνδεσμο T60 στην ECU του κινητήρα.
Ο αισθητήρας διαφορικής πίεσης στο παραπάνω παράδειγμα στέλνει μόνο ένα σήμα μέσω του πρωτοκόλλου SENT μέσω του καλωδίου σήματος. Μπορούν να συνδεθούν πολλαπλοί αισθητήρες σε ένα καλώδιο σήματος χρησιμοποιώντας το SENT. Αυτό μπορεί να εφαρμοστεί, μεταξύ άλλων, σε έναν αισθητήρα MAP (πίεση αέρα και θερμοκρασία αέρα) και σε έναν αισθητήρα στάθμης και ποιότητας λαδιού.
Στην παρακάτω εικόνα βλέπουμε έναν αισθητήρα στάθμης και ποιότητας λαδιού τοποθετημένο στη λεκάνη λαδιού μιας μηχανής εσωτερικής καύσης. Και τα δύο στοιχεία μέτρησης βρίσκονται στο λάδι κινητήρα.
Ο αισθητήρας τροφοδοτείται με 12 βολτ, λαμβάνει τη γείωση του μέσω της ECU και στέλνει το σήμα στην ECU χρησιμοποιώντας SENT.
Ο μικροελεγκτής στο περίβλημα ψηφιοποιεί το μήνυμα (δείτε: «ψηφιακή λογική» στο σχήμα) στο οποίο τόσο η θερμοκρασία λαδιού όσο και η στάθμη λαδιού περιλαμβάνονται στο σήμα SENT.
Παρακάτω εξετάζουμε τη δομή ενός σήματος SENT.
Ένα σήμα SENT αποτελείται από μια σειρά από τσιμπήματα (ομάδες τεσσάρων bit) που μεταφέρουν πληροφορίες στέλνοντας τάσεις μεταξύ 0 και 5 βολτ. Ακολουθεί μια σύντομη περιγραφή του τρόπου κατασκευής ενός σήματος SENT. Η εικόνα της δομής του μηνύματος φαίνεται παρακάτω.
- Παλμός συγχρονισμού / βαθμονόμησης: αυτή είναι συχνά η αρχή του μηνύματος. Αυτός ο παλμός επιτρέπει στον δέκτη να αναγνωρίσει την αρχή του μηνύματος και να συγχρονίσει τη χρονική στιγμή του ρολογιού.
- Κατάσταση: αυτό το μέρος υποδεικνύει την κατάσταση των πληροφοριών που αποστέλλονται, για παράδειγμα εάν τα δεδομένα είναι σωστά ή αν υπάρχουν προβλήματα με αυτά.
- Message Start Nibble (MSN): Αυτό είναι το πρώτο τσιμπολόγημα και υποδηλώνει την αρχή ενός ΑΠΟΣΤΟΛΟΥ μηνύματος. Περιέχει πληροφορίες σχετικά με την πηγή του μηνύματος και το χρόνο μεταφοράς δεδομένων.
- Αναγνωριστικό μηνύματος Nibble (MidN): Αυτό το nibble ακολουθεί το MSN και περιέχει πληροφορίες σχετικά με τον τύπο του μηνύματος, την κατάσταση του μηνύματος και τυχόν πληροφορίες ανίχνευσης ή διόρθωσης σφαλμάτων.
- Data Nibbles: Αφού το MidN ακολουθεί ένα ή περισσότερα μπλοκ δεδομένων, το καθένα αποτελούμενο από τέσσερα τσιμπήματα δεδομένων. Αυτά τα μπλοκ δεδομένων μεταφέρουν τα πραγματικά δεδομένα που αποστέλλονται. Περιέχουν πληροφορίες όπως δεδομένα αισθητήρα, πληροφορίες κατάστασης ή άλλα χρήσιμα δεδομένα.
- Κυκλικός έλεγχος πλεονασμού (CRC): Σε ορισμένες περιπτώσεις, μια τσιμπίδα CRC μπορεί να προστεθεί στο τέλος του μηνύματος για να βοηθήσει στον εντοπισμό σφαλμάτων. Η τσιμπίδα CRC χρησιμοποιείται για να ελέγξει εάν τα ληφθέντα δεδομένα έχουν ληφθεί σωστά.
Κάθε τσίμπημα σε ένα σήμα SENT μπορεί να έχει τιμές από 0 έως 15, ανάλογα με το πόσα τσιμπούρια είναι 5 βολτ. Η παρακάτω εικόνα δείχνει τη δομή του πρωτοκόλλου SENT.
Οι 'Ομάδες Nibble' αποστέλλονται αριθμητικά από το 0000 έως το 1111 σε δυαδική μορφή. Κάθε τσιμπίδα αντιπροσωπεύει μια τιμή από το 0 έως το μέγιστο 15 και αναπαριστώνται δυαδικά ως εξής: 0000b έως 1111b και δεκαεξαδικό από 0 έως F. Αυτά τα ψηφιοποιημένα τσιμπήματα περιέχουν τις τιμές του αισθητήρα και αποστέλλονται στην ECU.
Για την αποστολή αυτών των πληροφοριών τσιμπήματος, χρησιμοποιούνται "τικ" ή τσιμπούρια υπολογιστή. Το τικ του ρολογιού υποδεικνύει πόσο γρήγορα αποστέλλονται τα δεδομένα. Στις περισσότερες περιπτώσεις το τικ του ρολογιού είναι 3 μικροδευτερόλεπτα (3μs) έως το μέγιστο 90μs.
Στην πρώτη περίπτωση, αυτό σημαίνει ότι μια νέα ομάδα τσιμπήματος αποστέλλεται κάθε 3 μικροδευτερόλεπτα.
Το μήνυμα ξεκινά με έναν παλμό συγχρονισμού/βαθμονόμησης 56 πατημάτων. Για καθένα από τα δύο σήματα: σήμα 1 και σήμα 2, αποστέλλονται τρία τσιμπήματα, με αποτέλεσμα μια ακολουθία πληροφοριών 2 * 12 bit. Το CRC ακολουθεί αυτά τα σήματα
(Cyclic Redundancy Check) για έλεγχο, ο οποίος επιτρέπει στον παραλήπτη να επαληθεύσει ότι τα δεδομένα που έλαβε είναι σωστά.
Τέλος, προστίθεται ένας παλμός παύσης για να σηματοδοτήσει με σαφήνεια το τέλος του μηνύματος στον παραλήπτη.
Οι παρακάτω εικόνες εύρους (που έχουν καταγραφεί με το PicoScope Automotive) δείχνουν μετρήσεις πολλαπλών μηνυμάτων (αριστερά) και μεγέθυνση σε ένα μήνυμα (δεξιά). Στο μήνυμα μεγέθυνσης, εμφανίζεται με κόκκινο χρώμα όπου ξεκινά και τελειώνει το σήμα. Όταν αλλάζουν οι συνθήκες: η πίεση ή/και η θερμοκρασία αυξάνεται, θα υπάρξει αλλαγή στον αριθμό των κροτώνων σε ένα ή περισσότερα τσιμπήματα. Η αλλαγή στα σημάδια θα είναι ορατή στην παρακάτω εικόνα εύρους σε μία ή περισσότερες τάσεις που κυμαίνονται μεταξύ 0 και 5 βολτ. Οι παλμοί μπορεί να γίνουν ευρύτεροι ή στενότεροι. Οι πραγματικές πληροφορίες μπορούν να αποκωδικοποιηθούν με το λογισμικό Picoscope.
Με μια ηλεκτρική διάγνωση, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε το λογισμικό Picoscope για να αποκωδικοποιήσουμε το μήνυμα για να το μελετήσουμε, αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις εστιάζουμε στον έλεγχο μιας καθαρής ροής μηνύματος χωρίς θόρυβο και στο εάν η τάση τροφοδοσίας (5 volts) και η γείωση του αισθητήρα είναι σε να είσαι σε τάξη.
Τροφοδοσία και επεξεργασία σήματος:
Στις πρώτες παραγράφους έγινε συζήτηση για το αν υπήρχε ή όχι τάση τροφοδοσίας. Σε αυτή την ενότητα συζητάμε τα κύρια εξαρτήματα στην ECU που είναι υπεύθυνα για την παροχή τάσης και την επεξεργασία του σήματος του σχετικού αισθητήρα. Οι αριθμοί ακίδων των διαγραμμάτων σε βάθος είναι οι ίδιοι όπως στις προηγούμενες παραγράφους: οι ακίδες 35 και 36 της ECU συνδέονται με τις ακίδες 1 και 2 του παθητικού αισθητήρα κ.λπ.
Στην πρώτη εικόνα βλέπουμε α Αισθητήρας θερμοκρασίας NTC. Η τάση αναφοράς (Uref) από τον ακροδέκτη 35 της ECU λαμβάνεται από τον σταθεροποιητή τάσης 78L05. Ο σταθεροποιητής τάσης παρέχει τάση 5 βολτ σε ενσωματωμένη τάση από 6 έως 16 βολτ.
Η αντίσταση R (τιμή σταθερής αντίστασης) και το RNTC (αντίσταση εξαρτώμενη από τη θερμοκρασία) μαζί σχηματίζουν ένα κύκλωμα σειράς και επίσης ένα διαιρέτη τάσης. Ο Αναλογικός-Ψηφιακός Μετατροπέας (ADC) μετρά την τάση μεταξύ των δύο αντιστάσεων (αναλογική), τη μετατρέπει σε ψηφιακό σήμα και τη στέλνει στον μικροεπεξεργαστή (μP).
Με ένα πολύμετρο μπορείτε να μετρήσετε την τάση στην ακίδα 35 της ECU ή στην ακίδα 1 του αισθητήρα.
Στη σελίδα σχετικά με το αισθητήρας θερμοκρασίας Εκτός από ορισμένες μετρήσεις για καλή μετάδοση σήματος, παρουσιάζονται οι τεχνικές μέτρησης για ένα σφάλμα καλωδίωσης.
Η δεύτερη εικόνα δείχνει το κύκλωμα ενός ενεργού Αισθητήρας MAP Weergeven.
Η σταθεροποιημένη τάση τροφοδοσίας των 5 βολτ φτάνει το λεγόμενο "Γέφυρα Γουίτστοουν», το οποίο περιλαμβάνει έναν αριθμό σταθερών (R1, R2, R3) και μια μεταβλητή αντίσταση (Rp).
Η τιμή αντίστασης του Rp εξαρτάται από την πίεση στην πολλαπλή εισαγωγής. Και εδώ έχουμε να κάνουμε με διαιρέτη τάσης. Η αλλαγή στην αντίσταση προκαλεί αλλαγές τάσης, με αποτέλεσμα η γέφυρα να μην ισορροπεί. Η διαφορά τάσης που δημιουργείται στη γέφυρα Wheatstone μετατρέπεται στον ενισχυτή/φίλτρο σε τάση με τιμή μεταξύ 0,5 και 4,5 βολτ. Η ψηφιοποίηση του αναλογικού σήματος πραγματοποιείται στον μετατροπέα αναλογικού σε ψηφιακό (ADC). Το ADC στέλνει το ψηφιακό σήμα στον μικροεπεξεργαστή.
Η ανάλυση του ADC είναι στις περισσότερες περιπτώσεις 10 bit, διαιρεμένη σε 1024 πιθανές τιμές. Σε τάση 5 βολτ, κάθε βήμα είναι περίπου 5 mV.
Το εσωτερικό κύκλωμα της ECU περιέχει έναν ή περισσότερους παθητικούς και ενεργούς αισθητήρες αντιστάσεις περιλαμβάνονται στα κυκλώματα τροφοδοσίας και σήματος. Η αντίσταση στο κύκλωμα NTC ονομάζεται επίσης "αντίσταση πόλωσης” και χρησιμεύει για τον διαιρέτη τάσης. Ο σκοπός των αντιστάσεων R1 και R2 στο κύκλωμα ECU του αισθητήρα MAP είναι να επιτρέπουν σε ένα μικρό ρεύμα να ρέει από το συν στη γείωση.
Χωρίς αυτές τις αντιστάσεις, θα προέκυπτε μια λεγόμενη «μέτρηση αιώρησης» εάν αφαιρούνταν το καλώδιο σήματος ή το βύσμα του αισθητήρα. Σε αυτές τις περιπτώσεις, το κύκλωμα με αντιστάσεις διασφαλίζει ότι η τάση στην είσοδο ADC αυξάνεται σε περίπου 5 βολτ (μείον την τάση στην αντίσταση R1). Το ADC μετατρέπει την αναλογική τάση στην ψηφιακή τιμή 255 (δεκαδική), δηλαδή FF (δεκαεξαδική) και την στέλνει στον μικροεπεξεργαστή.
Ένα πολύ μικρό ρεύμα ρέει μέσω της αντίστασης R1 (χαμηλό ωμικό). Υπάρχει μια μικρή πτώση τάσης μεταξύ 10 και 100 mV. Μπορεί η εφαρμοζόμενη τάση να είναι μερικά δέκατα μεγαλύτερη από 5 βολτ. Περιλαμβάνεται αντίσταση χαμηλής σύνθετης αντίστασης μεταξύ της σύνδεσης γείωσης του σταθεροποιητή τάσης 78L05 και της γείωσης της ECU (καφέ σύρμα στο παραπάνω διάγραμμα). Η πτώση τάσης σε αυτήν την αντίσταση μπορεί να είναι, για παράδειγμα, 0,1 βολτ. Ο σταθεροποιητής τάσης βλέπει τη σύνδεση γείωσης ως πραγματική 0 βολτ, επομένως ανυψώνει την τάση εξόδου (το κόκκινο καλώδιο) κατά 0,1 βολτ. Σε αυτήν την περίπτωση, η τάση εξόδου στο συν του αισθητήρα δεν είναι 5,0 αλλά 5,1 βολτ.
Ο έξυπνος αισθητήρας λαμβάνει τάση 12 βολτ από την ECU. Ακριβώς όπως ο ενεργός αισθητήρας, ο έξυπνος αισθητήρας περιλαμβάνει μια γέφυρα Wheatstone και έναν ενισχυτή/φίλτρο. Η αναλογική τάση από τον ενισχυτή αποστέλλεται στη διεπαφή LIN (LIN-IC).
Η διεπαφή LIN παράγει ένα ψηφιακό σήμα διαύλου LIN. Το σήμα κυμαίνεται μεταξύ 12 βολτ (υπολειπόμενο) και περίπου 0 βολτ (κυρίαρχο). Ο αισθητήρας χρησιμοποιεί αυτό το σήμα διαύλου LIN για να επικοινωνήσει με τους άλλους slaves (συνήθως τους αισθητήρες και τους ενεργοποιητές) και τον κύριο (τη μονάδα ελέγχου).
Υπάρχουν κλαδιά προς τον κύριο και άλλα slaves στο καλώδιο μεταξύ της ακίδας 3 του αισθητήρα και της ακίδας 64 της ECU.
Για περισσότερες πληροφορίες, δείτε τη σελίδα λεωφορείο LIN.
