Subiecte:
- introducere
- Controlul unui actuator printr-un releu, tranzistor și FET
- Controlul unui actuator de către un ECU
Introducere:
În autovehiculele moderne, există zeci de dispozitive de control responsabile atât de funcționarea motoarelor cu ardere, cât și de cele electrice, precum și de funcțiile de confort și siguranță. Aceste dispozitive de control sunt echipate cu software care prelucrează semnalele de la senzori și îl folosește pentru a determina ce actuatoare trebuie controlate. Pe pagina "Circuite de interfață” aprofundează în procesul în care semnalele de intrare și de ieșire sunt procesate de ECU (unitatea de control).
În imaginea următoare vedem ECU de management al motorului în mijloc, cu senzorii în stânga și actuatoarele în dreapta.
- Senzorii trimit o tensiune de curent scăzută la ECU. Nivelul tensiunii (de la 0 la 5 sau 14 volți), frecvența (viteza) sau lățimea impulsului unui semnal PWM oferă ECU-ului o intrare despre valoarea măsurată a senzorului.
- Cu actuatoare este mai mult despre curent decât tensiune. Deși este necesară o tensiune pentru a genera curent, actuatorul nu va funcționa fără acest curent.
Pe pagina "Tipuri de senzori și semnale” semnalele de intrare de la senzor la ECU sunt discutate mai detaliat. Această pagină evidențiază controlul actuatoarelor.
Controlul unui actuator printr-un releu, tranzistor și FET:
Actuatorul este pornit și oprit de ECU. În ECU se realizează prin intermediul unui tranzistor sau a FET se face sau se întrerupe o conexiune electrică.
Principiul de conducere al unui tranzistor este egal cu unu releu: ambele componente sunt controlate cu un curent de control pentru a le face conductoare. Funcționarea unui tranzistor diferă de un releu: nu există părți mobile în tranzistor. Tranzistorul comută cu un curent de electroni.
În cele trei imagini de mai jos vedem una circuit de relee cu o lampă.
- Releu oprit: nu circulă curent de control. Bobina nu este magnetică, astfel încât comutatorul din partea principală a curentului este deschis. De asemenea, nu există curent principal. Lampa este stinsă;
- Releu pornit: bobina releului primește o tensiune de alimentare și este conectată la masă. Un curent de control curge și bobina consumă tensiunea de alimentare pentru a deveni magnetică. Ca urmare a câmpului magnetic, comutatorul din secțiunea principală de alimentare este închis. Un curent principal începe să curgă și lampa se aprinde;
- Schiță de situație a curentului de control prin bobină și a curentului principal prin lampă.
Într-un ECU, tranzistoarele și/sau FET-urile sunt pornite și oprite. În următoarele trei imagini vedem un circuit tranzistor cu o lampă ca consumator. Tranzistorul este de tip NPN.
- Tranzistorul nu conduce: nu există tensiune de alimentare la conexiunea de bază a tranzistorului. Nu curge curent de control, astfel încât tranzistorul nu comută curentul principal;
- Tranzistor în conducție: la conexiunea de bază se aplică o tensiune de alimentare. Un curent de control circulă prin bază și emițător către masă. Tranzistorul începe să conducă, conectând conexiunea de masă a lămpii la masa circuitului. Un curent principal începe să curgă și lampa se aprinde;
- Schiță de situație a curentului de control prin tranzistor și a curentului principal prin lampă.
Vedem din ce în ce mai mult FET-urile folosite în ECU. Abrevierea FET înseamnă: „Tranzistor cu efect de câmp”. Principala diferență dintre un FET și un tranzistor este că un FET este pornit cu o tensiune, în timp ce un tranzistor necesită un curent de conducere. În momentul în care FET-ul este condus, începe un flux de electroni. Fluxul de electroni merge de la minus la plus (direcția actuală a curentului).
- FET nu conduce. Poarta nu este prevazuta cu tensiune de comanda;
- FET în conducție: o tensiune de control este aplicată la poartă. FET-ul începe să conducă, determinând trecerea unui curent principal prin lampă;
- Schiță de situație în care vedem direcția fluxului de electroni (de la minus la plus) prin FET.
Funcționarea tranzistor en FET sunt descrise în pagini separate. Pe această pagină ne concentrăm exclusiv pe principiile de comutare ale actuatoarelor.
Controlul unui actuator de către un ECU:
Tranzistorul și FET-ul sunt amplasate în placa de circuit imprimat a ECU, dar uneori sunt încorporate și în actuatoare. În această secțiune vom arunca o privire mai atentă asupra circuitelor ECU pentru patru tipuri diferite de actuatoare. În imagine vedem două actuatoare pasive cu propriul plus și un circuit de masă prin ECU.
Actuatoarele pasive sunt - în cele mai multe cazuri - echipate cu o bobină, care are propria sa tensiune de alimentare și este comutată la masă de către ECU. Un actuator pasiv poate avea un senzor de poziție, dar acesta este adesea și pasiv (unul extern). potențiometru), și este procesat printr-un fir de semnal separat într-o altă parte a ECU.
Când curentul prin actuator este trimis direct prin tranzistor din ECU, acesta se numește tranzistor de putere. Un actuator pasiv poate fi, de asemenea, controlat prin intermediul unui FET.
Imaginile de mai jos prezintă exemple despre modul în care sunt controlate actuatoarele pasive.
1. Controlul bobinei de aprindere: cu o bobină de aprindere fără drivere interne, curentul primar de la bobina de aprindere este comutat la masă de către ECU. Figura prezintă tranzistorul de putere din ECU (2), proiectat ca Circuitul Darlington pentru a oferi un factor de câștig mai mare, care comută bobina primară a bobinei de aprindere (3) la masă pentru a încărca bobina primară. Bobina secundară este conectată la partea bujiei (4).
2. Controlul motorului electric: folosind a Podul H Un motor electric cu perii de cărbune se poate roti în două direcții. Podul H poate fi construit cu tranzistori sau FET-uri, așa cum se arată. Motorul electric este echipat cu un potențiometru pentru a alimenta poziția înapoi la ECU. Aplicațiile pot include: motor electric pentru supapa de încălzire, supapă EGR, sticlă oglindă, reglare scaun, supapă de gaz. În acest din urmă caz devine dublu potențiometru aplicat pentru siguranta. H-bridge-ul este de obicei un IC care este instalat pe placa de circuit imprimat a ECU.
Pe pagina Podul H sunt descrise exemple ale diferitelor versiuni ale podului H cu tranzistori și FET.
Pe lângă actuatoarele pasive, întâlnim și actuatoare active și inteligente. În imaginea de mai jos vedem circuitul acestor tipuri.
Cu actuatoare active și inteligente, ECU comută indirect curentul prin actuator. Tranzistorul din ECU este relativ ușor, deoarece curentul prin care va trece va fi zero.
- Activator activ: tranzistorul de putere nu se află acum în ECU, ci în actuatorul în sine. Un exemplu în acest sens este o bobină de aprindere (o bobină de aprindere cu știft sau bobină de aprindere DIS cu drivere interne). Actuatorul activ în acest caz este șoferul. Actuatorul primește o sursă de alimentare constantă și o masă constantă, iar tranzistorul de semnal din ECU pornește sau oprește tranzistorul de putere cu un 1 sau 0 logic (5 volți sau 0 volți);
- Actuator inteligent: actuatorul este echipat cu propriul ECU cu un tranzistor de comutare. Comunicarea are loc între ambele (sau mai multe) ECU-uri prin magistrala LIN, prin care sunt schimbate semnale digitale. Un exemplu de actuator inteligent este un motor ștergător de parbriz. Prin intermediul comunicației cu magistrala LIN, pot fi schimbate date precum: poziția curentă a brațelor ștergătoarelor de parbriz, viteza și mișcarea către poziția zero.
