Mga Paksa:
- Panimula
- Transistor Transistor Logic (TTL)
- Pag-convert ng mga boltahe ng analog sensor sa digital na mensahe
- Pag-convert ng signal ng pulse generator sa digital na mensahe
- Mga signal ng output
Panimula:
Sa karamihan ng mga kaso, ang mga de-koryenteng signal mula sa mga sensor ay dapat ayusin bago sila iharap sa processor. Ang mga actuator ay kinokontrol sa kabilang panig ng computer. Ang mga ito ay madalas na inductive circuit na kadalasang nagpapalit ng malalaking alon. Ang hardware upang ayusin ang mga signal ng sensor at actuator currents ay tinatawag na interface circuits. Tinitiyak ng isang interface circuit ang pagsasalin ng isang analogue sa isang digital na boltahe.
- sensor magpadala ng boltahe na may mababang kasalukuyang. Ang interface circuit ay nagko-convert ng boltahe sa isang digital na halaga (0 o 1).
Ang kasalukuyang intensity ay mababa na may signal ng sensor; - Mga actuator nangangailangan ng mas mataas na kasalukuyang.
Om de control actuator, ay matatagpuan sa ECU sa anyo ng (isang kumbinasyon ng) transistor o FET, na tinatawag ding "mga driver". Tatalakayin natin ito nang mas detalyado sa seksyong "mga signal ng output".
Ipinapakita ng larawan sa ibaba ang mga sensor at actuator ng isang (petrol) na sistema ng pamamahala ng engine. Ang nangungunang pangkat ng mga sensor (mula sa accelerator pedal position sensor hanggang sa mga lambda sensor) ay nasa ilalim ng kategoryang "analog". Nangangahulugan ito na ang mga papasok na boltahe ng sensor ay dapat munang i-digitize sa ADC (analog – digital converter). Ang mas mababang pangkat ng mga sensor (ang sensor ng posisyon ng crankshaft sa sensor ng bilis ng sasakyan) ay nagbibigay na ng kanilang signal nang digital. Ang mga on-off na signal o block voltage ay direktang inilalapat sa CPU.
Ang mga actuator sa kanan ay kinokontrol ng isang yugto ng output. Ang isang yugto ng output, na tinatawag ding driver, ay binubuo ng isang circuit ng ilang mga transistor upang makabuo ng isang magagamit na boltahe at kasalukuyang mula sa isang control pulse mula sa computer upang makontrol ang actuator.
Transistor Transistor Logic (TTL):
Gumagana ang processor sa mga boltahe na 5 volts. Ang mga boltahe ng input at output ay limitado sa saklaw na 0 hanggang 5 volts (antas ng TTL, dinaglat mula sa Transistor Transistor Logic). Para sa mga signal na lumihis mula sa antas ng boltahe na ito, ang isang pagsasaayos ay nagaganap sa isang interface circuit.
Ipinapakita ng mga larawan sa ibaba kung paano nabuo ang 1 o 0 mula sa posisyon ng switch. Sa pamamagitan ng isang pull-up risistor ang boltahe ng 5 volts ay nagbibigay ng a lohikal 1 sa input ng processor kapag binuksan ang switch. Ang boltahe sa pull-up na risistor ay hindi nakakonekta sa lupa.
Kapag nagsara ang mga switch, nangyayari ang pagbaba ng boltahe sa pull-up na risistor. Ang boltahe ng 0 volts sa input ng processor ay nakikita bilang lohikal 0.
Ang kumbinasyon ng mga bukas at saradong switch ay gumagawa ng isang serye ng mga isa at mga zero. Sa figure, ang 8-bit na mensahe sa processor ay: 00101001.
Sa isang 8-bit na processor, ang walong bits ay binabasa nang sabay-sabay bawat cycle. Sa susunod na cycle, na magaganap sa susunod na "tik" ng orasan (tingnan ang sistemang bus sa pahina tungkol sa pagpapatakbo ng ECU) isang sequence na may walong bagong bits ang sumusunod.
Pag-convert ng mga boltahe ng analog sensor sa digital na mensahe:
Ang mga digital input signal ay direktang pinoproseso ng processor. Ang mga analog signal ay unang na-convert sa isang digital na signal sa A/D converter. Bilang halimbawa, kinukuha namin ang analogue voltage curve ng turbo pressure sensor:
- sa idle ang boltahe ay humigit-kumulang 1,8 volts;
- kapag accelerating, ang boltahe ay tumataas sa halos 3 volts.
Ang pagbabago ng boltahe ay hindi maaaring iproseso nang direkta sa processor. Una, ang sinusukat na boltahe ay dapat na ma-convert sa isang decimal na halaga (0 hanggang 255).
Na may saklaw mula 0 hanggang 5 volts at isang decimal na halaga mula 0 hanggang 255 (kaya 256 na posibilidad). Ang isang simpleng pagkalkula ay nagpapakita na kung hahatiin natin ang 5 volts sa 256 na posibilidad, ang mga hakbang na 19,5 mV (0,0195 volts) ay maaaring gawin.
Ang halimbawa sa itaas ay nagpakita ng pag-unlad ng boltahe kumpara sa oras ng isang turbo pressure sensor. Ang curve ng boltahe ng sensor ng temperatura at sensor ng posisyon ng pedal ng accelerator ay pareho, sa ibang time frame lang: mas matagal ang pag-init ng coolant kaysa sa pag-spool ng turbo.
Mas maaga sa seksyong ito mayroong isang imahe na nagpapakita ng isang kategorya ng mga analog signal. Ipinapakita nito, bukod sa iba pang mga bagay, ang sensor ng temperatura at sensor ng posisyon ng pedal ng accelerator. Ang analog na boltahe ay na-convert sa isang 8-bit na yunit ng impormasyon sa A/D converter. Maraming mga processor na may maraming input pin ang mayroon lamang isang A/D converter. Ang maramihang mga analog signal ay pinagsama sa isang signal gamit ang multiplexing.
Sa halimbawang ito nakikita namin ang isang A/D converter na may walong input. Mayroong boltahe na 0 volts sa pin 2. Ang mga pin E1 hanggang E7 ay maaaring ibigay ng mga boltahe nang sabay. Ang mga ito ay isa-isang na-convert sa isang digital na mensahe gamit ang multiplexing.
Ang 2 boltahe na boltahe ay na-convert sa isang binary na halaga. Gamit ang sumusunod na formula maaari naming i-convert ang analog na boltahe sa isang decimal na halaga, at pagkatapos ay i-convert ito sa isang binary na halaga:
2v / 5v * 255d = 102d
Dito hinahati namin ang input boltahe (2v) sa maximum na boltahe (5v) at i-multiply ito sa maximum na halaga ng decimal (255).
Sa pamamagitan ng paggawa ng ilang kalkulasyon o pagsasagawa ng isang maayos na trick, maaari nating i-convert ang decimal na numero ng 255d sa binary na halaga ng 01100110.
Tingnan ang pahina para dito: binary, decimal, hexadecimal.
Ipinapakita ng sumusunod na talahanayan ang mga halaga ng decimal, binary at hexadecimal na nauugnay sa iba't ibang mga boltahe.
Kapag nagbabasa ng live na data, maaaring ipakita ang decimal, binary o hexadecimal na halaga ng signal ng sensor.
- Ang boltahe signal na <0,5 volts (025d) ay itinuturing na isang short circuit sa lupa;
- Kung ang signal ay tumaas nang higit sa 4,5 volts (220d), isasalin ito ng computer bilang isang short circuit na may positibo.
Pag-convert ng mga signal ng pulse generator sa isang digital na mensahe:
Ang mga signal mula sa mga generator ng pulso, kabilang ang inductive crankshaft position sensor, ay talagang mga on-off na signal na lumabas pagkatapos na lumipat ang mga ngipin ng pulse wheel sa sensor. Ang alternating boltahe ng sensor ay dapat munang ma-convert sa isang square wave boltahe bago ang signal ay iharap sa processor.
Sa figure nakita namin ang isang sinusoidal alternating boltahe sa kaliwang bahagi ng interface. Sa electronics ng interface, ang alternating boltahe na ito ay na-convert sa isang square wave boltahe. Ang block voltage na ito ay binabasa ng timer/counter block: kapag mataas ang pulso, magsisimulang magbilang ang counter, at hihinto ang pagbibilang kapag tumaas muli ang pulso. Ang bilang ng mga bilang ay isang sukatan ng tagal ng panahon. dalas ng signal.
Sa larawan sa ibaba nakikita namin ang isang senyas mula sa inductive crankshaft sensor na may mga pulang tuldok sa itaas na gilid. Ang mga pulang punto ay nakatakda sa isang boltahe upang tumaas (lohika 1) o bawasan (lohika 0) ang boltahe ng bloke. Ang paliwanag ay nagpapatuloy sa ibaba ng larawang ito.
Gayunpaman, ang boltahe ng sensor ay hindi kailanman ganap na dalisay. Palaging magkakaroon ng maliit na pagbabagu-bago sa profile ng boltahe. Sa kasong iyon, ang interface electronics ay maaaring maling ipahiwatig ito bilang isang lohikal na 0, habang dapat talaga itong maging isang 1.
Ang imahe ng saklaw sa ibaba ay naitala habang pinapatakbo ito Proyekto ng BMW Megasquirt. Ang imahe ng saklaw ay nagpapakita ng digitalization (dilaw) ng inductive crankshaft signal (pula). Ang imahe ay malinaw na nagpapakita na may mga nawawalang pulso sa dilaw na signal ng bloke, habang sa sandaling iyon ay walang nawawalang ngipin na dumadaan sa signal ng crankshaft.
Upang matiyak na ang maliliit na pagbabagu-bago sa profile ng boltahe ay hindi nagdudulot ng maling interpretasyon ng ECU, isang tinatawag na hysteresis ang binuo. Ang hysteresis ay ang pagkakaiba sa pagitan ng tumataas at bumabagsak na mga gilid ng profile ng boltahe. Sa larawan sa ibaba makikita natin na ang mga pulang tuldok sa tumataas na mga gilid ay nasa mas mataas na boltahe kaysa sa mga pulang tuldok sa bumabagsak na mga gilid. Sa ganitong paraan makatitiyak tayo na ang maliliit na pagbabago sa signal ay hindi makakaapekto sa digital conversion.
Sa unang talata kung saan nagsimula kami tungkol sa conversion ng pulse signal sa digital signal, nabanggit na na ang dalas ng signal ay tinutukoy batay sa oras sa pagitan ng dalawang tumataas na gilid ng square signal. Sa mga halimbawang ito ay malinaw na mahihinuha na ang hysteresis ay nakakaimpluwensya sa lapad ng square signal, ngunit walang impluwensya sa oras sa pagitan ng mga tumataas na gilid, at samakatuwid ay walang impluwensya sa dalas ng signal.
Sa isang maayos na nakatakdang hysteresis, ang sinusoidal signal ay maayos na na-convert sa isang magagamit na square wave na boltahe, na may maraming lohikal lamang sa mga lugar kung saan dumadaan ang nawawalang ngipin.
Pakitandaan, habang sine-set up ang MegaSquirt ECU, binago ang mga setting, kabilang ang pag-trigger sa pagtaas at pagbaba ng mga linya. Bilang resulta, kapag ipinapasa ang nawawalang ngipin sa unang halimbawa, ang boltahe ay 0 volts at sa imahe ng saklaw sa ibaba ang boltahe ay 5 volts.
Mga signal ng output:
Ang mga output signal ay binubuo ng mga digital on/off pulse na may boltahe na saklaw sa pagitan ng 0 at 5 volts (TTL level) na may napakababang current. Gayunpaman, ang mga actuator ay nangangailangan ng kontrol na may mas mataas na antas ng boltahe at mga alon.
Ang mga signal ng on/off ay maaaring modulated sa lapad ng pulso (PWM), kung saan ang lapad ng pulso ay maaaring mag-iba sa palaging dalas.
Ang sumusunod na figure ay nagpapakita ng isang square wave boltahe sa antas ng TTL bilang isang function ng oras. Ang duty cycle ng PWM signal na ito ay 50%.
Kinakailangan ang mga driver para makontrol ang mga actuator. Gamit ang digital output signal, ang kinakailangang kasalukuyang ay maaaring makamit sa isang driver. Sa susunod na seksyon ay tatalakayin natin ang mga driver.
Nakahanap kami ng mga driver sa bawat ECU at sa ilang mga actuator tulad ng DIS ignition coils. Ang driver ay tinatawag ding output stage o power transistor. Ginagawang posible ng driver na i-convert ang mga output signal sa antas ng TTL: 0 hanggang 5 volts, na may mababang kasalukuyang 1 mA mula sa ECU sa mga boltahe hanggang 14 volts at mga alon hanggang humigit-kumulang 10 A.
Ang isang driver ay maaaring kumonekta ng ilan mga transistor naglalaman ng. Tinatawag namin ang gayong transistor na "Darlington transistor“. Ang mga sumusunod na larawan ay nagpapakita ng mga sumusunod na circuits:
- Schematic ng isang Darlington circuit na may dalawang transistors para sa ignition coil control (source: datasheet BU941ZR).
- Dalawang transistor, bawat isa ay may Darlington circuit (BU941ZR)
- Mga driver IC na may mga Darlington circuit at karagdagang electronics para sa, bukod sa iba pang mga bagay, proteksyon sa temperatura at feedback sa microprocessor.
Sa pahina: mga pamamaraan ng kontrol ng mga actuator ang kontrol ng passive, active at intelligent actuator sa pamamagitan ng isang (power) transistor o FET ay tinatalakay nang mas detalyado.
