Viðfangsefni:
- Inngangur
- Transistor Transistor Logic (TTL)
- Umbreyting á hliðrænum skynjaraspennum í stafræn skilaboð
- Breyting á merki púlsgjafa í stafræn skilaboð
- Úttaksmerki
Kynning:
Í flestum tilfellum þarf að stilla rafboð frá skynjurum áður en þau eru kynnt til örgjörvans. Stýringum er stjórnað hinum megin við tölvuna. Þetta eru oft inductive hringrásir sem oft skipta um stóra strauma. Vélbúnaðurinn til að stilla skynjaramerki og stýristrauma er kallaður tengirásir. Viðmótsrás tryggir þýðingu hliðræns yfir í stafræna spennu.
- skynjarar senda spennu með lágum straumi. Viðmótsrásin breytir spennunni í stafrænt gildi (0 eða 1).
Straumstyrkurinn er lítill með skynjaramerki; - Stýritæki krefjast meiri straums.
Í kringum stjórna stýribúnaði, eru staðsettir í ECU í formi (sambland af) smára eða FET, sem einnig eru kallaðir „rekla“. Við munum ræða þetta nánar í hlutanum „úttaksmerki“.
Myndin hér að neðan sýnir skynjara og stýrisbúnað (bensín)vélastýringarkerfis. Efsti hópur skynjara (frá stöðuskynjara eldsneytispedali til lambdaskynjara) falla undir „hliðstæða“ flokkinn. Þetta þýðir að innkomandi skynjaraspennu verður fyrst að vera stafrænt í ADC (analog – digital converter). Neðri hópur skynjara (stöðuskynjari sveifarásar við hraðaskynjara ökutækis) gefur nú þegar merki sitt stafrænt. Kveikt og slökkt merki eða blokkspenna er beint á CPU.
Stýringum hægra megin er stjórnað af úttaksþrepi. Úttaksþrep, einnig kallað drifkraftur, samanstendur af hringrás nokkurra smára til að búa til nothæfa spennu og straum frá stjórnpúls frá tölvunni til að stjórna stýrisbúnaðinum.
Transistor Transistor Logic (TTL):
Örgjörvinn vinnur með 5 volta spennu. Inntaks- og útgangsspenna eru því takmörkuð við bilið 0 til 5 volt (TTL-stig, skammstafað frá Transistor Transistor Logic). Fyrir merki sem víkja frá þessu spennustigi fer aðlögun fram í tengirás.
Myndirnar hér að neðan sýna hvernig 1 eða 0 myndast úr rofastöðu. Með uppdráttarviðnámi gefur 5 volta spennan a rökrétt 1 á inntaki örgjörvans þegar rofinn er opnaður. Spennan yfir uppdráttarviðnámið er þá ekki tengd við jörðu.
Þegar rofarnir lokast kemur spennufall yfir uppdráttarviðnámið. Spennan 0 volt við inntak örgjörvans sést sem rökrétt 0.
Sambland af opnum og lokuðum rofum framleiðir röð af einum og núllum. Á myndinni eru 8 bita skilaboðin til örgjörvans: 00101001.
Með 8 bita örgjörva eru átta bitarnir lesnir samtímis á hverri lotu. Í næstu lotu, sem á sér stað við næsta „tikk“ á klukkunni (sjá kerfisrúta á síðunni um rekstur ECU) fylgir röð með átta nýjum bitum.
Umbreyting á hliðrænum skynjaraspennum í stafræn skilaboð:
Stafræn inntaksmerki eru unnin beint af örgjörvanum. Hliðstæðum merkjum er fyrst breytt í stafrænt merki í A/D breytinum. Sem dæmi tökum við hliðræna spennuferil túrbóþrýstingsnema:
- í lausagangi er spennan um það bil 1,8 volt;
- við hröðun fer spennan upp í tæp 3 volt.
Ekki er hægt að vinna spennubreytinguna beint í örgjörvanum. Fyrst verður að breyta mældri spennu í aukastaf (0 til 255).
Á bilinu 0 til 5 volt og aukastaf frá 0 til 255 (svo 256 möguleikar). Einfaldur útreikningur sýnir að ef við deilum 5 voltum yfir 256 möguleika er hægt að gera skref upp á 19,5 mV (0,0195 volt).
Dæmið hér að ofan sýndi spennuþróun á móti tíma túrbóþrýstingsnema. Spennuferill hitaskynjara og stöðuskynjara eldsneytispedals eru þau sömu, aðeins á öðrum tímaramma: að hita kælivökvann tekur lengri tíma en að spóla túrbónum.
Fyrr í þessum hluta er mynd sem sýnir flokk hliðrænna merkja. Þetta sýnir meðal annars hitaskynjara og stöðuskynjara eldsneytispedalsins. Hliðstæðu spennunni er breytt í 8 bita upplýsingaeiningu í A/D breytinum. Margir örgjörvar með marga inntakspinna hafa aðeins einn A/D breytir. Mörg hliðræn merki eru sameinuð í eitt merki með því að nota margföldun.
Í þessu dæmi sjáum við A/D breytir með átta inntakum. Það er 0 volta spenna á pinna 2. Hægt er að fá spennu fyrir pinna E1 til E7 á sama tíma. Þessum er breytt einu í einu í stafræn skilaboð með margföldun.
2 volta spennunni er breytt í tvöfalt gildi. Með eftirfarandi formúlu getum við umbreytt hliðrænu spennunni í aukastaf og síðan breytt henni í tvíundargildi:
2v / 5v * 255d = 102d
Hér deilum við innspennu (2v) með hámarksspennu (5v) og margföldum þetta með hámarks aukastaf (255).
Með því að reikna út eða framkvæma snyrtilega brellu getum við umbreytt aukastafnum 255d í tvíundargildið 01100110.
Sjá síðuna fyrir þetta: tvíundir, tugabrot, sextán.
Eftirfarandi tafla sýnir aukastafa, tvöfalda og sextánda gildi sem tengjast mismunandi spennum.
Þegar lifandi gögn eru lesin getur verið að aukastafur, tvöfaldur eða sextánskur gildi skynjaramerkisins birtist.
- Spennumerki <0,5 volt (025d) er talið skammhlaup við jörðu;
- Ef merkið fer yfir 4,5 volt (220d) þýðir tölvan þetta sem skammhlaup með jákvæðu.
Umbreyting púlsgjafamerkja í stafræn skilaboð:
Merkin frá púlsgjafa, þar á meðal inductive sveifarássstöðuskynjara, eru í raun á-slökkt merki sem koma upp eftir að tennur púlshjólsins hafa færst framhjá skynjaranum. Riðspennu skynjarans verður fyrst að breyta í ferhyrndarbylgjuspennu áður en merkið er kynnt til örgjörvans.
Á myndinni sjáum við sinusoidal riðspennu vinstra megin á viðmótinu. Í rafeindatækni viðmótsins er þessari riðspennu breytt í ferhyrningsbylgjuspennu. Þessi blokkspenna er síðan lesin af tímamælinum/teljaranum: þegar púlsinn er hár byrjar teljarinn að telja og hættir að telja þegar púlsinn verður hár aftur. Fjöldi talninga er mælikvarði á tímabilið. tíðni merkisins.
Á myndinni hér að neðan sjáum við merki frá inductive sveifarássskynjaranum með rauðum punktum á efri hliðum. Rauðu punktarnir eru stilltir á spennu til að auka (rökfræði 1) eða lækka (rökfræði 0) blokkspennuna. Skýringin heldur áfram fyrir neðan þessa mynd.
Hins vegar er skynjaraspennan aldrei alveg hrein. Það verður alltaf smá sveifla í spennusniðinu. Í því tilviki gæti viðmóts rafeindatæknin ranglega gefið til kynna þetta sem rökrétt 0, á meðan það ætti í raun að vera 1.
Umfangsmyndin hér að neðan var tekin upp þegar hún var keyrð BMW Megasquirt verkefni. Umfangsmyndin sýnir stafræna væðingu (gulur) á inductive sveifarássmerkinu (rautt). Myndin sýnir greinilega að það vantar púls í gula blokkmerkið en á því augnabliki fer engin tönn sem vantaði framhjá í sveifarássmerkinu.
Til að tryggja að litlar sveiflur í spennusniðinu valdi ekki rangri túlkun af hálfu ECU hefur verið innbyggð svokölluð hysteresis. Hysteresis er munurinn á hækkandi og lækkandi brúnum spennusniðsins. Á myndinni hér að neðan sjáum við að rauðu punktarnir á hækkandi brúnum eru á hærri spennu en rauðu punktarnir á lækkandi brúnum. Þannig getum við verið viss um að litlar sveiflur í merkinu hafi ekki áhrif á stafræna umbreytinguna.
Í fyrstu málsgreininni þar sem við byrjuðum á því að breyta púlsmerkinu í stafræna merkið, var það þegar nefnt að tíðni merksins er ákvörðuð út frá tímanum á milli tveggja hækkandi brúna ferningamerkisins. Í þessum dæmum má ljóst vera að hysteresis hafi áhrif á breidd ferningamerkisins, en hefur engin áhrif á tímann á milli hækkandi brúna og hefur því engin áhrif á tíðni merkisins.
Með rétt stilltri hysteresis er sinusoidal merkinu rétt umbreytt í nothæfa ferhyrningsbylgjuspennu, þar sem aðeins hinar mörgu röklegu eru á þeim stöðum þar sem tönn sem vantar fer framhjá.
Vinsamlega athugið að við uppsetningu MegaSquirt ECU var stillingum breytt, þar á meðal ræsingu á hækkandi og lækkandi línum. Þar af leiðandi, þegar farið er framhjá tönninni sem vantar í fyrsta dæminu, er spennan 0 volt og á sviðsmyndinni fyrir neðan er spennan 5 volt.
Úttaksmerki:
Úttaksmerkin samanstanda af stafrænum kveikja/slökktu púlsum með spennubili á milli 0 og 5 volt (TTL-stig) með mjög lágum straumi. Hins vegar krefjast stýribúnaðar stjórn með hærri spennustigum og straumum.
Kveikt/slökkt merki geta verið stillt á púlsbreidd (PWM), þar sem púlsbreiddin getur verið breytileg með stöðugri tíðni.
Eftirfarandi mynd sýnir ferhyrningsbylgjuspennu á TTL stigi sem fall af tíma. The skylda hringrás af þessu PWM merki er 50%.
Það þarf ökumenn til að stjórna stýribúnaði. Með stafrænu úttaksmerkinu er hægt að ná nauðsynlegum straumi með ökumanni. Í næsta kafla munum við ræða ökumennina.
Við finnum ökumenn í hverjum rafeindabúnaði og í sumum stýribúnaði eins og DIS kveikjuspólum. Ökumaður er einnig kallaður úttaksþrep eða kraftsniri. Ökumaðurinn gerir það mögulegt að umbreyta úttaksmerkjum á TTL stigi: 0 til 5 volt, með lágum straumi 1 mA frá ECU í spennu allt að 14 volt og strauma allt að um það bil 10 A.
Ökumaður getur tengt nokkra smári innihalda. Við köllum slíkan smári „Darlington smári“. Eftirfarandi myndir sýna eftirfarandi hringrás:
- Skýringarmynd af Darlington hringrás með tveimur smára fyrir kveikjuspólastýringu (heimild: gagnablað BU941ZR).
- Tveir smári, hver með Darlington hringrás (BU941ZR)
- Driver ICs með Darlington hringrásum og auka rafeindatækni fyrir meðal annars hitavörn og endurgjöf til örgjörvans.
Á síðunni: stjórnunaraðferðir stýrisbúnaðar Nánar er fjallað um stjórnun óvirkra, virkra og greindra stýritækja með (afmagns)transistor eða FET.
