Emner:
- introduksjon
- Styring av en aktuator med et relé, transistor og FET
- Styring av en aktuator med en ECU
Forord:
I moderne motorkjøretøyer er det dusinvis av kontrollenheter som er ansvarlige for driften av både forbrenningsmotorer og elektriske motorer, samt komfort- og sikkerhetsfunksjoner. Disse kontrollenhetene er utstyrt med programvare som behandler signalene fra sensorer og bruker denne til å bestemme hvilke aktuatorer som må styres. På siden "Grensesnittkretser” går dypere inn i prosessen der inngangs- og utgangssignalene behandles av ECU (kontrollenhet).
På det neste bildet ser vi motorstyringens ECU i midten, med sensorene til venstre og aktuatorene til høyre.
- Sensorer sender en lav strømspenning til ECU. Nivået på spenningen (som varierer fra 0 til 5 eller 14 volt), frekvensen (hastigheten) eller pulsbredden til et PWM-signal gir ECU-en inndata om den målte verdien til sensoren.
- Med aktuatorer handler det mer om strømmen enn spenningen. Selv om det kreves en spenning for å generere strøm, vil ikke aktuatoren fungere uten denne strømmen.
På siden "Sensortyper og signaler” inngangssignalene fra sensoren til ECUen diskuteres mer detaljert. Denne siden fremhever styringen av aktuatorer.
Styring av en aktuator med et relé, transistor og FET:
Aktuatoren slås på og av av ECU. I ECU gjøres det ved hjelp av en transistor eller a FET en elektrisk forbindelse er opprettet eller brutt.
Drivprinsippet til en transistor er lik en relais: begge komponentene styres med en kontrollstrøm for å gjøre dem ledende. Driften av en transistor er forskjellig fra et relé: det er ingen bevegelige deler i transistoren. Transistoren bytter med en elektronstrøm.
På de tre bildene nedenfor ser vi ett relékrets med en lampe.
- Relé slått av: ingen styrestrøm flyter. Spolen er ikke magnetisk, så bryteren i hovedstrømsiden er åpen. Det er heller ingen hovedstrøm som går. Lampen er slått av;
- Relé slått på: reléspolen mottar en forsyningsspenning og kobles til jord. En styrestrøm flyter og spolen bruker forsyningsspenningen for å bli magnetisk. Som et resultat av magnetfeltet er bryteren i hovedstrømseksjonen lukket. En hovedstrøm begynner å flyte og lampen lyser;
- Situasjonsskisse av styrestrøm gjennom spolen og hovedstrøm gjennom lampen.
I en ECU blir transistorer og/eller FET-er slått på og av. På de neste tre bildene ser vi en transistorkrets med en lampe som forbruker. Transistoren er av typen NPN.
- Transistoren leder ikke: det er ingen forsyningsspenning ved basisforbindelsen til transistoren. Ingen kontrollstrøm flyter, så transistoren bytter ikke hovedstrømmen;
- Transistor i ledning: en forsyningsspenning påføres basisforbindelsen. En styrestrøm flyter via basen og emitteren til jord. Transistoren begynner å lede, og kobler jordforbindelsen til lampen til jording av kretsen. En hovedstrøm begynner å flyte og lampen tennes;
- Situasjonsskisse av styrestrømmen gjennom transistoren og hovedstrømmen gjennom lampen.
Vi ser i økende grad at FET-er brukes i ECU. Forkortelsen FET står for: "Field Effect Transistor". Hovedforskjellen mellom en FET og en transistor er at en FET slås på med en spenning, mens en transistor krever en drivende strøm. I det øyeblikket FET er gjort ledende, starter en elektronstrøm. Elektronstrømmen går fra minus til pluss (faktisk strømretning).
- FET dirigerer ikke. Porten er ikke utstyrt med en styrespenning;
- FET i ledning: en styrespenning påføres porten. FET-en begynner å lede, noe som får en hovedstrøm til å flyte gjennom lampen;
- Situasjonsskisse der vi ser retningen på elektronstrømmen (fra minus til pluss) gjennom FET.
Driften av transistor en FET er beskrevet på egne sider. På denne siden fokuserer vi utelukkende på koblingsprinsippene til aktuatorer.
Styring av en aktuator med en ECU:
Transistoren og FET er plassert i det trykte kretskortet til ECU, men noen ganger også innlemmet i aktuatorer. I denne delen skal vi se nærmere på ECU-kretsene for fire forskjellige typer aktuatorer. På bildet ser vi to passive aktuatorer med eget pluss og en jordkrets via ECU.
Passive aktuatorer er - i de fleste tilfeller - utstyrt med en spole, som har sin egen forsyningsspenning og kobles til jord av ECU. En passiv aktuator kan ha en posisjonssensor, men denne er ofte også passiv (en ekstern). potensiometer), og behandles via en separat signalledning i en annen del av ECU.
Når strømmen gjennom aktuatoren sendes direkte gjennom transistoren i ECU, kalles dette en effekttransistor. En passiv aktuator kan også styres via en FET.
Bildene nedenfor viser eksempler på hvordan passive aktuatorer styres.
1. Tenningsspolekontroll: med en tennspole uten interne drivere, kobles primærstrømmen fra tennspolen til jord av ECU. Figuren viser effekttransistoren i ECU (2), utformet som Darlington krets for å gi en større forsterkningsfaktor, som bytter primærspolen til tenningsspolen (3) til jord for å lade primærspolen. Sekundærspolen kobles til tennpluggsiden (4).
2. Elektrisk motorstyring: ved hjelp av en H-bro En elektrisk motor med kullbørster kan rotere i to retninger. H-broen kan konstrueres med transistorer eller FET-er som vist. Den elektriske motoren er utstyrt med et potensiometer for å mate posisjonen tilbake til ECU. Bruksområdene kan omfatte: elektrisk motor for varmeventilen, EGR-ventil, speilglass, setejustering, gassventil. I sistnevnte tilfelle blir det en dobbel potensiometer søkt om sikkerhet. H-broen er vanligvis en IC som er installert i kretskortet til ECU.
På siden H-bro eksempler på de forskjellige versjonene av H-broen med transistorer og FET-er er beskrevet.
I tillegg til passive aktuatorer kommer vi også over aktive og intelligente aktuatorer. På bildet nedenfor ser vi kretsen til disse typene.
Med aktive og intelligente aktuatorer kobler ECU strømmen indirekte gjennom aktuatoren. Transistoren i ECUen er relativt lett, da strømmen den vil passere gjennom vil være null.
- Aktiv aktuator: krafttransistoren er nå ikke i ECU, men i selve aktuatoren. Et eksempel på dette er en tennspole (en stift-tenningsspole, eller DIS-tennspole med interne drivere). Den aktive aktuatoren i dette tilfellet er driveren. Aktuatoren mottar en konstant strømforsyning og en konstant jord, og signaltransistoren i ECU slår strømtransistoren på eller av med en logisk 1 eller 0 (5 volt eller 0 volt);
- Intelligent aktuator: aktuatoren er utstyrt med sin egen ECU med svitsjetransistor. Kommunikasjon skjer mellom begge (eller flere) ECUer via LIN-bussen, hvorved digitale signaler utveksles. Et eksempel på en intelligent aktuator er en vindusviskermotor. Gjennom LIN-busskommunikasjonen kan data som: nåværende posisjon til vindusviskerarmene, hastighet og bevegelse til nullstilling utveksles.
