Thèmes:
- Préface
- Contrôle d'un actionneur par un relais, un transistor et un FET
- Contrôle d'un actionneur par un calculateur
Préface:
Dans les véhicules automobiles modernes, il existe des dizaines de dispositifs de commande responsables du fonctionnement des moteurs thermiques et électriques, ainsi que des fonctions de confort et de sécurité. Ces appareils de contrôle sont équipés d'un logiciel qui traite les signaux des capteurs et les utilise pour déterminer quels actionneurs doivent être contrôlés. Sur la page "Circuits d'interface» approfondit le processus dans lequel les signaux d'entrée et de sortie sont traités par l'ECU (unité de commande).
Dans l'image suivante, nous voyons l'ECU de gestion moteur au milieu, avec les capteurs à gauche et les actionneurs à droite.
- Les capteurs envoient une faible tension de courant à l'ECU. Le niveau de tension (allant de 0 à 5 ou 14 volts), la fréquence (vitesse) ou la largeur d'impulsion d'un signal PWM fournit à l'ECU une entrée sur la valeur mesurée du capteur.
- Avec les actionneurs, il s'agit davantage du courant que de la tension. Bien qu’une tension soit nécessaire pour générer du courant, l’actionneur ne fonctionnera pas sans ce courant.
Sur la page "Types de capteurs et signaux" Les signaux d'entrée du capteur vers l'ECU sont discutés plus en détail. Cette page met en évidence le contrôle des actionneurs.
Contrôler un actionneur par un relais, un transistor et un FET :
L'actionneur est activé et désactivé par l'ECU. Dans l'ECU, cela se fait au moyen d'un transistor ou FET une connexion électrique est établie ou interrompue.
Le principe de pilotage d'un transistor est égal à un relais: les deux composants sont commandés avec un courant de commande pour les rendre conducteurs. Le fonctionnement d'un transistor diffère de celui d'un relais : il n'y a aucune pièce mobile dans le transistor. Le transistor commute avec un courant électronique.
Dans les trois images ci-dessous, nous en voyons une circuit relais avec une lampe.
- Relais désactivé : aucun courant de commande ne circule. La bobine n'est pas magnétique, donc l'interrupteur du côté courant principal est ouvert. Il n’y a pas non plus de courant principal. La lampe est éteinte ;
- Relais allumé : la bobine du relais reçoit une tension d'alimentation et est reliée à la masse. Un courant de commande circule et la bobine consomme la tension d'alimentation pour devenir magnétique. En raison du champ magnétique, l'interrupteur de la partie puissance principale est fermé. Un courant principal commence à circuler et la lampe s'allume ;
- Croquis de situation du courant de commande à travers la bobine et du courant principal à travers la lampe.
Dans un ECU, les transistors et/ou les FET sont activés et désactivés. Dans les trois images suivantes, nous voyons un circuit à transistors avec une lampe comme consommateur. Le transistor est de type NPN.
- Transistor non conducteur : il n'y a pas de tension d'alimentation à la base du transistor. Aucun courant de commande ne circule, donc le transistor ne commute pas le courant principal ;
- Transistor en conduction : une tension d'alimentation est appliquée à la connexion de base. Un courant de commande circule via la base et l'émetteur jusqu'à la terre. Le transistor commence à conduire, reliant la connexion de masse de la lampe à la masse du circuit. Un courant principal commence à circuler et la lampe s'allume ;
- Croquis de situation du courant de commande à travers le transistor et du courant principal à travers la lampe.
Nous voyons de plus en plus de FET utilisés dans l’ECU. L'abréviation FET signifie : « Field Effect Transistor ». La principale différence entre un FET et un transistor est qu'un FET est activé avec une tension, tandis qu'un transistor nécessite un courant de commande. Dès que le FET devient conducteur, un flux d’électrons démarre. Le flux d’électrons va du moins au plus (direction réelle du courant).
- FET ne conduit pas. Le portail n'est pas doté d'une tension de commande ;
- FET en conduction : une tension de commande est appliquée à la grille. Le FET commence à conduire, provoquant le passage d'un courant principal à travers la lampe ;
- Croquis de situation dans lequel nous voyons la direction du flux d'électrons (du moins au plus) à travers le FET.
Le fonctionnement du transistor en FET sont décrits sur des pages séparées. Sur cette page, nous nous concentrons exclusivement sur les principes de commutation des actionneurs.
Pilotage d'un actionneur par un calculateur :
Le transistor et le FET sont situés dans le circuit imprimé du calculateur, mais parfois également intégrés dans des actionneurs. Dans cette section, nous examinerons de plus près les circuits du calculateur pour quatre types différents d'actionneurs. Sur l'image, nous voyons deux actionneurs passifs avec leur propre plus et un circuit de masse via l'ECU.
Les actionneurs passifs sont - dans la plupart des cas - équipés d'une bobine qui possède sa propre tension d'alimentation et qui est commutée à la masse par l'ECU. Un actionneur passif peut avoir un capteur de position, mais celui-ci est souvent également passif (externe). potentiomètre), et est traité via un fil de signal séparé dans une autre partie de l'ECU.
Lorsque le courant traversant l'actionneur est envoyé directement à travers le transistor de l'ECU, on parle alors de transistor de puissance. Un actionneur passif peut également être contrôlé via un FET.
Les images ci-dessous montrent des exemples de contrôle des actionneurs passifs.
1. Commande de bobine d'allumage : avec une bobine d'allumage sans pilotes internes, le courant primaire de la bobine d'allumage est commuté à la masse par l'ECU. La figure montre le transistor de puissance dans l'ECU (2), conçu comme Circuit de Darlington pour fournir un facteur de gain plus grand, qui commute la bobine primaire de la bobine d'allumage (3) à la masse pour charger la bobine primaire. La bobine secondaire est connectée du côté bougie (4).
2. Commande du moteur électrique : à l'aide d'un Pont en H Un moteur électrique équipé de balais de charbon peut tourner dans deux sens. Le pont en H peut être construit avec des transistors ou des FET comme indiqué. Le moteur électrique est équipé d'un potentiomètre pour renvoyer la position à l'ECU. Les applications peuvent inclure : moteur électrique pour la vanne de chauffage, vanne EGR, verre de rétroviseur, réglage du siège, vanne de gaz. Dans ce dernier cas, cela devient un double potentiomètre appliqué pour des raisons de sécurité. Le pont en H est généralement un circuit intégré installé dans le circuit imprimé de l'ECU.
Sur la page Pont en H des exemples des différentes versions du pont en H avec transistors et FET sont décrits.
Outre les actionneurs passifs, nous rencontrons également des actionneurs actifs et intelligents. Dans l'image ci-dessous, nous voyons le circuit de ces types.
Avec des actionneurs actifs et intelligents, l'ECU commute le courant indirectement via l'actionneur. Le transistor de l’ECU est relativement léger, car le courant qu’il traversera sera nul.
- Actionneur actif : le transistor de puissance n'est plus dans l'ECU, mais dans l'actionneur lui-même. Un exemple de ceci est une bobine d'allumage (une bobine d'allumage à broches ou une bobine d'allumage DIS avec des pilotes internes). L'actionneur actif dans ce cas est le pilote. L'actionneur reçoit une alimentation constante et une masse constante, et le transistor de signal dans l'ECU allume ou éteint le transistor de puissance avec un 1 ou un 0 logique (5 volts ou 0 volt) ;
- Actionneur intelligent : l'actionneur est équipé de son propre calculateur avec un transistor de commutation. La communication a lieu entre les deux (ou plusieurs) calculateurs via le bus LIN, grâce auquel des signaux numériques sont échangés. Un exemple d’actionneur intelligent est un moteur d’essuie-glace. Grâce à la communication par bus LIN, des données telles que : la position actuelle des bras d'essuie-glace, la vitesse et le mouvement vers la position zéro peuvent être échangées.
