فاعل، موضوع:
- مقدمه
- کنترل یک محرک توسط رله، ترانزیستور و FET
- کنترل یک محرک توسط یک ECU
معرفی:
در وسایل نقلیه موتوری مدرن، ده‌ها دستگاه کنترلی وجود دارد که مسئول عملکرد موتورهای احتراق و الکتریکی و همچنین عملکردهای راحتی و ایمنی هستند. این دستگاه‌های کنترلی مجهز به نرم‌افزاری هستند که سیگنال‌های حسگرها را پردازش می‌کند و از آن برای تعیین اینکه کدام محرک‌ها باید کنترل شوند، استفاده می‌کنند. در صفحه "مدارهای رابط” عمیق تر به فرآیندی می پردازد که در آن سیگنال های ورودی و خروجی توسط ECU (واحد کنترل) پردازش می شوند.
در تصویر بعدی ECU مدیریت موتور را در وسط می بینیم که سنسورها در سمت چپ و عملگرها در سمت راست قرار دارند.
- سنسورها ولتاژ جریان پایینی را به ECU ارسال می کنند. سطح ولتاژ (از 0 تا 5 یا 14 ولت)، فرکانس (سرعت) یا عرض پالس یک سیگنال PWM، ورودی مربوط به مقدار اندازه گیری شده سنسور را به ECU ارائه می دهد.
- در عملگرها بیشتر به جریان مربوط می شود تا ولتاژ. اگرچه برای تولید جریان به یک ولتاژ نیاز است، اما محرک بدون این جریان کار نخواهد کرد.
در صفحه "انواع سنسور و سیگنال هاسیگنال های ورودی از سنسور به ECU با جزئیات بیشتری مورد بحث قرار می گیرند. این صفحه کنترل محرک ها را برجسته می کند.
کنترل یک محرک توسط رله، ترانزیستور و FET:
محرک توسط ECU روشن و خاموش می شود. در ECU با استفاده از a انجام می شود ترانزیستور یا یک FET یک اتصال الکتریکی ایجاد شده یا شکسته شده است.
اصل حرکت ترانزیستور برابر با یک است رله: هر دو جزء با یک جریان کنترل کنترل می شوند تا رسانا شوند. عملکرد ترانزیستور با رله متفاوت است: هیچ قطعه متحرکی در ترانزیستور وجود ندارد. ترانزیستور با جریان الکترونی سوئیچ می کند.
در سه تصویر زیر یکی را می بینیم مدار رله با لامپ
- رله خاموش است: جریان کنترلی جریان ندارد. سیم پیچ مغناطیسی نیست، بنابراین سوئیچ در سمت جریان اصلی باز است. همچنین جریان اصلی در حال اجرا نیست. لامپ خاموش است؛
- رله روشن: سیم پیچ رله یک ولتاژ تغذیه دریافت می کند و به زمین متصل می شود. یک جریان کنترل جریان می یابد و سیم پیچ ولتاژ تغذیه را مصرف می کند تا مغناطیسی شود. در نتیجه میدان مغناطیسی، کلید در بخش برق اصلی بسته می شود. جریان اصلی شروع به جریان می کند و لامپ روشن می شود.
- طرح وضعیت جریان کنترل از طریق سیم پیچ و جریان اصلی از طریق لامپ.
در ECU، ترانزیستورها و/یا FET ها روشن و خاموش می شوند. در سه تصویر بعدی یک مدار ترانزیستوری با یک لامپ به عنوان مصرف کننده را می بینیم. ترانزیستور از نوع NPN است.
- ترانزیستور رسانا نیست: ولتاژ تغذیه در اتصال پایه ترانزیستور وجود ندارد. هیچ جریان کنترلی جریان نمی یابد، بنابراین ترانزیستور جریان اصلی را تغییر نمی دهد.
- ترانزیستور در هدایت: یک ولتاژ تغذیه به اتصال پایه اعمال می شود. یک جریان کنترلی از طریق پایه و امیتر به زمین می گذرد. ترانزیستور شروع به هدایت می کند و اتصال زمین لامپ را به زمین مدار متصل می کند. جریان اصلی شروع به جریان می کند و لامپ روشن می شود.
- طرح وضعیت جریان کنترل از طریق ترانزیستور و جریان اصلی از طریق لامپ.
ما به طور فزاینده ای شاهد استفاده از FET در ECU هستیم. مخفف FET مخفف "Field Effect Transistor" است. تفاوت اصلی بین FET و ترانزیستور این است که یک FET با ولتاژ روشن می شود، در حالی که یک ترانزیستور به جریان محرکه نیاز دارد. لحظه ای که FET رسانا می شود، یک جریان الکترون شروع می شود. جریان الکترون از منفی به مثبت (جهت جریان واقعی) حرکت می کند.
- FET انجام نمی شود. گیت با ولتاژ کنترل ارائه نشده است.
- FET در هدایت: یک ولتاژ کنترل به گیت اعمال می شود. FET شروع به هدایت می کند و باعث می شود جریان اصلی از طریق لامپ عبور کند.
- طرح وضعیتی که در آن جهت جریان الکترون (از منفی به مثبت) را از طریق FET می بینیم.
عملیات از ترانزیستور en FET در صفحات جداگانه توضیح داده شده است. در این صفحه ما به طور انحصاری بر روی اصول سوئیچینگ محرک ها تمرکز می کنیم.
کنترل یک محرک توسط یک ECU:
ترانزیستور و FET در برد مدار چاپی ECU قرار دارند، اما گاهی اوقات در محرک ها نیز گنجانده می شوند. در این بخش نگاهی دقیق تر به مدارهای ECU برای چهار نوع مختلف محرک خواهیم داشت. در تصویر دو عملگر غیرفعال با پلاس خاص خود و یک مدار زمین از طریق ECU را می بینیم.
عملگرهای غیرفعال - در بیشتر موارد - مجهز به یک سیم پیچ هستند که ولتاژ تغذیه خاص خود را دارد و توسط ECU به زمین سوئیچ می شود. یک محرک غیرفعال ممکن است یک سنسور موقعیت داشته باشد، اما اغلب غیرفعال است (یک حسگر خارجی). مقسم ولتاژ) و از طریق یک سیم سیگنال جداگانه در قسمت دیگری از ECU پردازش می شود.
هنگامی که جریان از طریق محرک به طور مستقیم از طریق ترانزیستور در ECU ارسال می شود، ترانزیستور قدرت نامیده می شود. یک محرک غیرفعال را می توان از طریق FET نیز کنترل کرد.
تصاویر زیر نمونه هایی از نحوه کنترل محرک های غیرفعال را نشان می دهد.
1. کنترل کویل جرقه زنی: با یک کویل احتراق بدون درایور داخلی، جریان اولیه از سیم پیچ احتراق توسط ECU به زمین سوئیچ می شود. شکل ترانزیستور قدرت در ECU (2) را نشان می دهد که به صورت طراحی شده است پیست دارلینگتون برای ارائه ضریب بهره بزرگتر، که سیم پیچ اولیه سیم پیچ احتراق (3) را به زمین برای شارژ سیم پیچ اولیه سوئیچ می کند. سیم پیچ ثانویه به طرف شمع (4) متصل است.
2. کنترل موتور الکتریکی: با استفاده از a پل H یک موتور الکتریکی با برس های کربنی می تواند در دو جهت بچرخد. پل H را می توان با ترانزیستورها یا FET ها همانطور که نشان داده شده است ساخت. موتور الکتریکی مجهز به یک پتانسیومتر است تا موقعیت را به ECU برگرداند. کاربردها می تواند شامل: موتور الکتریکی برای شیر بخاری، شیر EGR، شیشه آینه، تنظیم صندلی، شیر گاز باشد. در مورد دوم تبدیل به دو می شود مقسم ولتاژ برای ایمنی اعمال می شود. H-bridge معمولا یک آی سی است که در برد مدار چاپی ECU نصب می شود.
در صفحه پل H نمونه هایی از نسخه های مختلف پل H با ترانزیستور و FET توضیح داده شده است.
علاوه بر محرک‌های غیرفعال، با محرک‌های فعال و هوشمند نیز مواجه می‌شویم. در تصویر زیر مدار این نوع را مشاهده می کنیم.
با محرک های فعال و هوشمند، ECU جریان را به طور غیر مستقیم از طریق محرک سوئیچ می کند. ترانزیستور در ECU نسبتاً سبک است، زیرا جریانی که از آن عبور می کند صفر خواهد بود.
- محرک فعال: ترانزیستور قدرت اکنون در ECU نیست، بلکه در خود محرک است. نمونه ای از این سیم پیچ احتراق (کویل احتراق پین یا سیم پیچ احتراق DIS با درایورهای داخلی) است. محرک فعال در این مورد راننده است. محرک یک منبع تغذیه ثابت و یک زمین ثابت دریافت می کند و ترانزیستور سیگنال در ECU ترانزیستور قدرت را با منطق 1 یا 0 (5 ولت یا 0 ولت) روشن یا خاموش می کند.
- محرک هوشمند: محرک مجهز به ECU خود با ترانزیستور سوئیچینگ است. ارتباط بین هر دو (یا بیشتر) ECU از طریق گذرگاه LIN انجام می شود که در آن سیگنال های دیجیتال رد و بدل می شوند. نمونه ای از یک محرک هوشمند، موتور برف پاک کن شیشه جلو است. از طریق ارتباط باس LIN می توان داده هایی مانند: موقعیت فعلی بازوهای برف پاک کن، سرعت و حرکت تا موقعیت صفر را رد و بدل کرد.
صفحه مرتبط:
