00 strony tyt - wiak.imsi.pl · 9. projektowanie ukŁadÓw mechatroniki samochodowej 397 krzysztof...

of 31 /31

Author: hoangngoc

Post on 28-Feb-2019

218 views

Category:

Documents


0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

SAWOMIR WIAK (redakcja)

Akademicka Oficyna Wydawnicza EXIT

Recenzenci: Prof. Janusz Turowski Politechnika dzka Prof. Ewa Napieralska Juszczak University Lille Nord de France, LSEE, UA, Francja Autorzy rozdziaw: Prof. Piotr Ostalczyk (rozdz. 1, 2) Prof. Edward Jezierski (rozdz. 3) Dr hab. in. Zbigniew Gmyrek (rozdz. 4) Dr hab. in. Ryszard Szczerbanowski, prof. P (rozdz. 5) Dr in. Grzegorz Tosik (rozdz. 6) Prof. Zbigniew Lisik (rozdz. 6) Dr hab. in. Jacek Gobiowski, prof. P (rozdz. 7) Dr hab. in. Krzysztof Pacholski, prof. P (rozdz. 8, 9) Prof. Krzysztof Gniotek (rozdz. 10) Dr hab. in. Iwona Frydrych, prof. P (rozdz. 10) Dr hab. In Ryszard Korycki, prof. P (rozdz. 11) Dr in. Grayna Sobiczewska (rozdz. 12) Dr hab. Maria Dems, prof. P (rozdz. 13, 15) Prof. Sawomir Wiak (rozdz. 13, 14, 15, 16, 17) Dr in. Wojciech Rosiak (rozdz. 13, 15) Dr in. Pawe Drzymaa (rozdz. 14, 16, 17) Dr in. Henryk Welfle (rozdz. 14, 16, 17) Dr in. Ryszard Lasota (rozdz. 18) Dr in. Marek Jan Glaba (rozdz. 19) Monografia przygotowana w ramach projektu "Innowacyjna dydaktyka bez ogranicze - zintegrowany rozwj Politechniki dzkiej - zarzdzanie Uczelni, nowoczesna oferta edukacyjna i wzmacniania zdolnoci do zatrudniania, take osb niepenosprawnych", wspfinansowanego przez Uni Europejsk w ramach europejskiego Funduszu Spoecznego - Programu Operacyjnego Kapita Ludzki "Priorytet IV, poddziaanie 4.1.1. Wzmocnienie potencjau dydakty-cznego uczelni". Utwr w caoci ani we fragmentach nie moe by powielany ani rozpowszechniany za pomoc urzdze elektronicznych, mechanicznych, kopiujcych, nagrywajcych i innych, w tym rwnie nie moe by umieszczany ani rozpowszechniany w postaci cyfrowej zarwno w Internecie, jak i w sieciach lokalnych bez pisemnej zgody posiadacza praw autorskich. ISBN 978-83-60434-85-7 Copyright by EXIT, Politechnika dzka d 2010

9. PROJEKTOWANIE UKADW MECHATRONIKI SAMOCHODOWEJ

397

Krzysztof Pacholski

9. Projektowanie ukadw mechatroniki samochodowej

Pojcie mechatronika (ang. Mechatronics) zaistniao w sownictwie technicznym w 1969 r. w Japonii i opisuje synergi kombinacyjn mecha-niki, sterownia elektronicznego i specyficznego mylenia systemowego w tracie projektowania urzdze i procesw produkcyjnych. Typowym przykadem urzdzenia mechatronicznego jest wspczesny samochd, ktrego funkcjonowanie uzalenione jest wspdziaania sterownikw mi-krokomputerowych z mikromechanicznymi i elektronicznymi sensorami oraz z pneumatycznymi, hydraulicznymi i mechanicznymi aktuatorami.

Wszystkie istotne dla funkcjonowania wspczesnego samochodu podzespoy sterowane i regulowane s elektronicznie. Trudno sobie wyobrazi, aby silnik napdowy wraz z osprztem, automatyczn skrzyni biegw, aktywne zawieszenie, ukad kierowniczy oraz ukad hamulcowy, ukady ABS, ASR i ESP, czy owietlenie wspczesnego samochodu funk-cjonoway bez udziau mikrokontrolerw. Odpowiednio oprogramowane mikrokontrolery zwikszaj rwnie komfort i bezpieczestwo jazdy oraz przyczyniaj si do ochrony rodowiska naturalnego zmniejszajc tok-syczno spalin emitowanych przez silnik spalinowy samochodu.

Projektowanie samochodowych ukadw mechatronicznych wymaga od inyniera wiedzy nie tylko z zakresu elektroniki i mechaniki. Konstruktor powinien rwnie dysponowa wiedz z teorii regulacji i sterownia oraz powinien umie okreli algorytm funkcjonowania projektowanego ukadu z uwzgldnieniem specyfiki dziaania zastosowanego w tym ukadzie mikrokontrolera. Ograniczone ramy tego rozdziau nie pozwalaj na szczegowe przedstawienie tak szerokiego obszaru wiedzy. Dlatego w pierwszym podrozdziale wyjaniono pojcia z mikroelektroniki niezbdne do zrozumienia specyfiki obrbki sygnaw wyjciowych mikromechanicznych i mikroelektronicznych czujnikw pomiarowych monitorujcych funkcjonowanie podzespow samochodu. Nastpne dwa podrozdziay dotycz kolejno: systemu przetwarzania danych w samochodzie, z uwzgldnieniem warstwy fizycznej magistrali CAN i LIN, oraz wsppracy sterownikw mikroprocesorowych z sensorami

9. PROJEKTOWANIE UKADW MECHATRONIKI SAMOCHODOWEJ

398

i aktuatorami. W ostatnim podrozdziale opisano oglne zasady projektowa-nia podzespow i ukadw mechatroniki samochodowej.

9.1. Ukady scalone specjalnego przeznaczenia (ASIC)

Funkcjonowanie podzespow wspczesnego samochodu monito-rowane jest w czasie rzeczywistym za porednictwem specjalizowanych torw pomiarowych na wejciu, ktrych wystpuj sensory wielkoci elektrycznych i nieelektrycznych. Sygnay wyjciowe sensorw zanim dotr do sterownika nadzorujcego prac gwnych podzespow samochodu musz by zamienione na posta cyfrow. Gwny sterownik pojazdu nad-zoruje nie tylko silnik napdowy. Sterownik ten musi rwnie analizowa i przetwarza dane otrzymywane od sterownikw ukadw ABS, AS i ESP oraz od sterownikw systemw bezpieczestwa i komfortu pasaerw pojazdu. Ze wzgldu na ograniczone moliwoci obliczeniowe gwnego sterownika funkcje wstpnej obrbki sygnaw wejciowych sensorw realizuj ukady scalone specjalnego przeznaczenia ASIC (ang. Applica-tiom Specific Integrated Circuits). Funkcje te s nastpujce:

wzmocnienie DC i AC oraz prostowanie poczone z synchronizacja fazow,

wyznaczanie wartoci granicznych przy zmiennych progach komparacji,

filtrowanie czstotliwociowe minimalizujce wpyw zakce zewntrznych na sygnay pomiarowe,

konwersja analogowo-cyfrowa AC i cyfrowo-analogowa CA,

automatyczna linearyzacja charakterystyk wyjciowych oraz korekcja bdw przetwarzania.

Ukady ASIC, w zalenoci od stopnis integracji, przeznaczenia i waciwoci, instalowane s bezporednio na wyjciu czujnika, w sterow-niku gwnym lub w obu tych miejscach. Wpyw stopnia integracji sensorw na struktur toru pomiarowego wyjania rys. 9.1.

Wspczesne pojazdy samochodowe zarwno osobowe, jak i cia-rowe wyposaone s w tory pomiarowe z sensorami wykonanymi w II i III skali integracji. Oznacza to, e analogowe sygnay wyjciowe sensorw musz by przeksztacone do postaci modulowanych sygnaw impulsowych i lub sygnaw cyfrowych uformowanych zgodnie z protoko-ami magistrali komunikacyjnych wystpujcych w samochodach.

9. PROJEKTOWANIE UKADW MECHATRONIKI SAMOCHODOWEJ

399

SE

SA

I sto

pie

inte

grac

jidu

wral

iwo

na z

ak

ceni

aA

/DS

God

bir

wie

lokr

otny

konw

encj

onal

nyS

Ese

nsor

anal

ogow

y ka

na

trans

mis

yjny

du

wral

iwo

na z

ak

ceni

aS

AA

/DS

G

anal

ogow

y ka

na

trans

mis

yjny

II st

opie

inte

grac

ji

cyfro

wy

kana

trans

mis

yjny

SE

SA

A/D

SE

SA

A/D

MC

III s

topi

e in

tegr

acji

SG

ma

a w

ral

iwo

na z

ak

ceni

ado

stp

no

dla

siec

i

SG

ma

a w

ral

iwo

na z

ak

ceni

ado

stp

no

dla

siec

i

cyfro

wy

kana

trans

mis

yjny

Rys. 9.1. Wpyw stopnia integracji sensora na struktur i waciwoci kanau

transmisji informacji pomiarowej (SE sensor/zestaw sensorw, SA obrbka analogowa sygnau, A/D przetwornik analogowo-cyfrowy, MC mikkrokontroler,

SG sterownik gwny)

9. PROJEKTOWANIE UKADW MECHATRONIKI SAMOCHODOWEJ

400

Taki proces zmiany postaci sygnaw informacyjnych zwany jest kondycjonowaniem tych sygnaw. Do kondycjonowania sygnaw wyjciowych oraz do korekcji bdw i linearyzacji charakterystyk przetwarzania sensorw przeznaczone s produkowane obecnie monolityczne ukady scalone ASIC. Do tej grupy naley ukad scalony typu CC 40O produkowany przez firm BOSCH (rys. 9.2). Ukad ten przeznaczony jest do obrbki sygnaw wyjciowych indukcyjnych oraz pojemnociowych sensorw mikromechanicznych. W ukadzie tym sygnay wyjciowe sensora indukcyjnego oraz termistorowego czujnika temperatury (NTC) zamieniane s na dugo okresu sygnaw impulsowych. Sygnay te wczytywane s do dwuwymiarowej tablicy Look up zapisanej w pamici danych korekcyjnych sterownika, podczas jednorazowego procesu kalibracji ukadu ASIC. Dziaanie korekcyjne polega na odczycie odpowiednich danych z pamici i w razie potrzeby na interpolacji liniowej tych danych. Cakowity czas pomiaru oraz oblicze nie przekracza 0.5 ms. Wykorzystanie ukadu typu CC 400 pozwala na uproszczenie konstrukcji sensorw indukcyjnych z krtkozwartym ruchomym piercieniem przewodzcym rezygnujc z linearyzacji statycznej charakterystyki przetwarzania przez odpowiednie uksztatowanie konturu blaszanego rdzenia. Sensor taki wyznacza pooenie nastawnika dawki oleju napdowego w rozdzielaczowych pompach wtryskowych silnikw o zaponie samoczynnym.

Oprcz ukadu typu CC 400 firma Bosch produkuje szereg ukadw ASIC dedykowanych jedynie do obrbki sygnaw wyjciowych sensorw pomiarowych rnego typu. Do najbardziej popularnych nale nastpujce ukady:

CC 212 przeznaczony jest do montau w sterowniku mikroprocesorowym i przystosowany, podobnie jak ukad typu CC 400, do wsppracy z rnicowymi sensorem i ze zwiernym piercieniem przeznaczonych do okrelania pooenia nastawnika dawki paliwa pomp rozdzielaczowych zasilajcych silniki ZS. Ukad ten rozpoznaje zwarcie i uszkodzenie przewodw czcych czujnik z ukadem. Ponadto odcina piki zakcajce analogowe sygnay wyjciowe czujnika. Na wyjciu ukadu CC 212 wystpuje sygna cyfrowy zgodny z protokoem komunikacyjnym magistrali CAN C (High-Speed CAN),

CC 195 jest ukadem wsppracujcym z piezoelektrycznym sensorem spalania stukowego zamontowanym bezporednio na bloku cylindrw silnika. W trakcie spalania stukowego na wyjciu sensora wystpuje sygna impulsowy o czstotliwoci nalecej do przedziau wartoci 5...15kHz. Dziaanie ukadu CC 195 ogranicza si do filtracji i prostowania jednopowkowego tego sygnau, ktry nastpnie jednoprzewodowo przesyany jest do sterownika silnika pojazdu,

9. PROJEKTOWANIE UKADW MECHATRONIKI SAMOCHODOWEJ

401

Rys. 9.2. Ukad ASIC typu CC 400 (BOSCH) przeznaczony do kondycjonowania sygnau wyjciowego i korekcji bdw przetwarzania sensorw indukcyjnych.

CC 340 jest sterowanym cyfrowo pomiarowym wzmacniaczem rnicowym wykonanym w technologii CMOS i przystosowanym do wzmacniania napiciowego sygnau wyjciowego sensorw wyposazonych w rezystancyjny mostek pomiarowy np. sensorw cinienia z mostkie tensometrycznym Odpowiednikiem tego ukadu

9. PROJEKTOWANIE UKADW MECHATRONIKI SAMOCHODOWEJ

402

jest wzmacniacz pomiarowy z autozerowaniem typu AD8230 produkowany przez firm Analog Devices.

Samochodowe ukady scalone ASIC produkowane s rwnie przez inne wiatowe firmy elektroniczne Do najbardziej znanych nale MAXIMDallas Semiconductor, ATMEL Analog Devices oraz MICROCHIP. W bogatej ofercie tych firm wystpuj rwnie ukady ASIC przeznaczone do obsugi rnego rodzaju aktuatorw samochodowych.

9.2. System przetwarzania danych w samochodzie

Wspczesny samochd niezalenie od przeznaczenia to zespl wzajemnie zalenych podzespow nadzorowanych przez autonomiczne sterowniki mikroprocesorowy. Sterownik kadego podzespou pojazdu wraz z jednostk centraln pojazdu CPU (Central Processing Unit centralny procesor) dokonuje operacji matematycznych i dziaa logicznych na sygnaach wyjciowych sensorw monitorujcych prac danego podzespou i na podstawie tych sygnaw tworzy informacj cyfrow przekazywana do CPU i w zalenoci od przeznaczenia podzespou sterownik rwnie wytwarza sygnay sterujce dla odpowiednich czonw wykonawczych. Budow sterownika wyjania rys. 9.3.

W przypadku sterownika silnika na wejciach analogowych wystpuj sygnay napiciowe pochodzce od sondy lambda, czujnikw cinienia, itp.) o zakresie wartoci od 0 do 5V. Do wej cyfrowych doprowadzone s impulsowe sygnay wyjciowe czujnikw prdkoci obrotowej wau korbowego i waka rozrzdu, ktrych warto zmienia si od 0V do poziomu napicia na zaciskach akumulatora. Obie grupy sygnaw wejciowych doprowadzone s do pasywnych ukadw zabezpieczajcych RC eliminujcych zakcenia. Dodatkowo impulsowe sygnay wejciowe poddawane s kondycjonowaniu i filtrowaniu tak, aby niezalenie od poziomu i charakteru sygnaw zakcajcych do mikro-kontrolera sterownika dociera sygna o wartoci nalecej do przedziau od 0 do 5V. Przed obrbk sygnay analogowe zamieniane s na posta cyfrow za pomoc wielokanaowego przetwornika analogowo-cyfrowego.

Ze wzgldu na ograniczona szybko dziaania jednostki centralnej mikrokontrolera cz operacji matematycznych i logicznych niezbdnych do prawidowego funkcjonowania podzespou realizowana jest w procesorze centralnym CPU samochodu komunikujcym si ze sterownikiem podzespou za porednictwem magistrali systemowej CAN do ktrej sterownik ten jest przypisany.

9. PROJEKTOWANIE UKADW MECHATRONIKI SAMOCHODOWEJ

403

Rys. 9.3. Przepyw informacji w sterowniku

Sterownik podsystemu (podzespou) jest wzem tej magistrali i dlatego w jego strukturze wystpuj, odpowiedzialne za wspprac z magistral dwa bloki: kontroler oraz transceiver (nadajnik i odbiornik) CAN. Kontroler dane binarne przeznaczone do transmisji przeksztaca w strumie bitw komunikacyjnych ( w tzw. ramki) i za porednictwem linii TxD kieruje te dane do transceivera. Zadaniem transceivera jest wzmocnienie sygnaw do poziomu przewidzianego do transmisji rnicowej za porednictwem linii CAN_L i CAN_H. Przeznaczone dla sterownika podsystemu komunikaty transceiver przekazuje za pomoc linii RxD do kontrolera CAN.

9. PROJEKTOWANIE UKADW MECHATRONIKI SAMOCHODOWEJ

404

CA

N m

ultim

edi

w

CPU

zaczediagnostyczne CANdiagnostyki CAN

ukadu napdowego

CAN sensorw

CANzestawu

wskanikw

CANkomfortu jazdy

LIN

CPU

zaczediagnostyczne CANdiagnostyki CAN

ukadu napdowego

CAN sensorw

CANzestawu

wskanikw

CANkomfortu jazdy

LIN

MOST

CAN regulacjiodlegoci

pomidzy pojazdami

Bluetooth

Podzespoy samochodu pogrupowane s w podsystemy wedug przeznaczenia oraz realizowanych funkcji. Przekazywanie informacji w kadym z podsystemw realizowane jest za porednictwem magistrali komunikacyjnej o odpowiednio dobranej szybkoci transmisji informacji cyfrowych. Topologi sieci komunikacyjnych w samochodzie nowej generacji przedstawiono na rys. 9.4 i 9.5.

Rys. 9.4. Topologia sieci samochodw klasy kompaktowej

Rys. 9.5. Topologia sieci samochodw wyszej klasy

9. PROJEKTOWANIE UKADW MECHATRONIKI SAMOCHODOWEJ

405

Rys. 9.4 przedstawiono topologi sieci samochodw kompakto-wych, za rys. 9.5 uwidacznia topologi sieci samochodw wyszej klasy. Sieci z rys. 9.4 i 9.5 charakteryzuj si jedn brama gwn zainstalowan w ECU pojazdu W topologiach tych sieci wyodrbniono magistrale charakteryzujce si zrnicowan szybkoci transmisji. Sterowana zdarzeniami magistrala High-Speed CAN ukadu napdowego, o szybkoci transmisji 500kbit/s, naley do klasy C i obsuguje:

sterowanie silnikiem,

sterowanie automatyczna skrzyni biegw,

ukadem przeciwposlizgowym ABS,

regulacj dynamiki jazdy (np. ESP),

aktywn regulacj zawieszenia,

ukady wspomagajce jazd (np. aktywna regulacja prdkoci).

Szybko transmisji tej magistrali uwarunkowana jest koniecznoci nadzoru praca wymienionych ukadw w czasie rzeczywistym.

Podzespoy wyposaenia wewntrznego nadwozia samochodu lub wyposaenia dodatkowego samochodw klasy redniej stosuje si multipleksowane systemy transmisji, ktre charakteryzuj si mniejsz szybkoci transmisji danych w porwnaniu z systemami czasu rzeczywistego, w ktrych informacje przesyane s za pomoc magistrali CAN klasy C (high-speed CAN). W systemach multipleksowanych stosowana jest Low-Speed CAN o szybkoci transmisji 125kbit/s lub jednoprzewodowa magistrala CAN (single wire CAN) o szybkoci transmisji rzdu 33kbit/s. Wymienione magistrale nadzoruj prac:

wskanikw tablicy rozdzielczej samochodu oraz owietleniem,

centralnym zamkiem i autoalarmem,

klimatyzacj wnetrza nadwozia,

ustawieniem siedze przednich i lusterek,

moduami zainslowanymi w drzwiach pojazdu oraz napdem wycieraczek szyb.

Magistrala CAN do transmisji informacji binarnej wykorzystuje dwa stany dominujcy i recesywny reprezentujcy logiczne 0 i dominujcy reprezentujcy logiczne 1. Informacje przekazywane za porednictwem magistrali CAN kodowane s w systemie NRZ (Non-Return to Zero), w ktry pomidzy dwoma stanami p takiej samej wartoci logicznej nie ma przymusowego powrotu do stanu zerowego.

9. PROJEKTOWANIE UKADW MECHATRONIKI SAMOCHODOWEJ

406

CAN _ H

CAN _ L

120 120

Wze 1 Wze Nmax 30

Magistrale Low-Speed CAN o raz High-Speed CAN wykorzystuj rne poziomy napicia do transmisji stanu recesywnego oraz stanu dominujcego (rys. 9.6).

[V]

5

3.5

1.4

0CAN _ H

CAN _ L

recesywny recesywnydominujcy

Low-Speed CAN

t

[V]

5

3.5

1.5

0

CAN _ H

CAN _ L

recesywny recesywnydominujcy

High-Speed CAN

2.5

Rys. 9.6. Poziomy napicia magistrali CAN

Do magistrali CAN doczy mona co najmniej 30 wzw, a koce przewodw magistrali musz by zwarte terminalami (opornikami) o rezystancji 120 tumicymi odbicia sygnau na tych kocach (rys. 9.7). Terminale rezystancyjne bardzo czsto montowane s w sterownikach. Dugo przewodw magistrali uzaleniona jest od szybkoci transmisji:

1 Mbit/s do 40m,

500 kbit/s do100m,

250 kbit/s do 250m.

125 kbit/s do 500m,

40 kbit/s do 1000m.

Rys. 9.7. Struktura systemu transmisji magistrali CAN

Obecnie w wielu producentw stosuje do sterownia wymienionych podzespow pojazdw, zamiast magistrali CAN klasy B, magistral LIN

9. PROJEKTOWANIE UKADW MECHATRONIKI SAMOCHODOWEJ

407

CANzestawu

wskanikw

3

5

7

9

1

2

4

6

8

1a

2a

4a

CA

N k

omfo

rtu

R

L

(Local Interconnect Network). Sie LIN przeznaczona jest do obsugi urzdze nie wymagajcych duej szybkoci wymiany informacji i nie przekraczajcej 20kbit/s i jest ograniczona wpywem zakce elektrycznych. W odrnieniu od magistrali CAN klasy B magistrala LIN ma struktur typu master-slave, w ktrej sterownik nadrzdny (master) komunikuje si z czujnikami i elementami wykonawczymi (slave) jednoprzewodowo. Przewody transmisyjne magistrali maj rednice nie przekraczajc 0.35 mm2 i oznaczone s kolorem fioletowym z naniesionym paskiem identyfikacyjnym w innym kolorze. W odrnieniu od przewodw sieci LIN przewody magistrali CAN maj kolor pomaraczowy z odpowiednimi oznaczeniami paskowymi.

Systemy multimedialne nadzorowane s w samochodach klasy redniej za porednictwem magistrali Low-Speed CAN. W samochodach wyszej klasy, w ktrych systemy multimedialne wykorzystuj transmisj bezporedni o szybkoci transmisji powyej 10Mbit/s wykorzystuje si magistral wiatowodow MOST (ang. Multimedia-Oriented System Transport). Warstw fizyczn tej magistrali jest wiatowd i sie ta ma struktur piercieniow z trwale przypisanymi adresami sterownikw obsugiwanych urzdze (rys. 9.5).

W celu wyjanienia sposobu przekazu informacji za porednictwem magistrali CAN przeanalizujmy dziaanie kierunkowskazw samochodu cigncego przyczep (rys. 9.8).

Rys. 9.8. Transmisja danych po wczeniu kierunkowskazu (1, 2, 4 lampy lewych kierunkowskazw przedniego oraz lewa tylnia lampa przyczepy,

1a, 2a, 4a lampy prawych kierunkowskazw przedniego i tylnego oraz prawa tylnia lampa przyczepy, 3 streownik sieci pokadowej, 5 sterownik wiate

sygnalizacyjnych przyczepy, 6 zestaw wskanikw, 7 brama (gateway), 8 kierownica wraz z zestawem dwigni, 9 sterownik kierownicy)

9. PROJEKTOWANIE UKADW MECHATRONIKI SAMOCHODOWEJ

408

3

2

1

CA

N k

omfo

rtu

R

L

M

4

Kierunkowskazy uruchomi mona za pomoc dwigni umieszczonej z lewej strony kolumny kierownicy. Pooenia tej dwigni do sterownika 9 kierownicy przekazywane s za porednictwem sygnau dyskretnego kodowanego rezystancj lub wartoci prdu. Sterownik kierownicy odczytuje okresowo ten sygna i po wykryciu jednego z dwch skrajnych pooe dwigni przekazuje odpowiedni informacj do sterownika sieci pokadowej 3, za porednictwem magistrali CAN komfortu. Sterownik sieci, odpowiednio do stanu technicznego arwek kierunkowskazw, okrela czstotliwo migania tych arwek. Kierunkowskazy migaj z normaln czstotliwoci, gdy obwody zasilajce arwki s sprawne. W przypadku wykrycia przez sterownik sieci pokadowej przerwy w obwodzie jednej arwki sterownik ten zwiksza czstotliwo migania arwek pozostaych. Lampy kierunkowskazw lewych (1 i 2) lub prawych (1a i 2a) doczone s bezporednio do sterownika sieci pokadowej 3 za pomoc linii dyskretnych. Po uruchomieniu odpowiednich kierunkowskazw sterownik sieci 3 wysya do magistrali CAN komfortu informacje o tym fakcie. Informacja taka dedykowana jest do bramy 6 w celu uruchomienia lampki sygnalizujcej dziaanie odpowiedniego kierunkowskazu w zestawie wskanikw deski rozdzielczej.

W pojazdach przystosowanych do holowania przyczep (tzn. wyposaonych w hak holowniczy) sygna informujcy o koniecznoci wczenia odpowiedniego kierunkowskazu przekazywany jest rwnie do sterownika 5 wiate sygnalizacyjnych przyczepy (4 i 4a).

Bardzo czsto sterownik sieci pokadowej peni rol bramy czcej dwa typu magistrali. Taki sposb wykorzystania sterownika sieci ilustruje przykad przedstawiony na rys. 9.9 uwidaczniajcy przepyw danych w obu sieciach w przypadku uruchomienia wycieraczek przedniej szyby z wybran przez kierowc pojazdu prdkoci.

Rys. 9.9. Transmisja danych w sieci pokadowej po wczeniu wycieraczek szyby przedniej lub tylniej (1 - kierownica wraz z zestawem dwigni,

2 sterownik kierownicy, 3 sterownik sieci pokadowej, 4 - silnik napdowy odpowiedniej wycieraczki.

9. PROJEKTOWANIE UKADW MECHATRONIKI SAMOCHODOWEJ

409

Informacja o pooeniu przecznika wycieraczek przekazywana jest do sterownika kierownicy 2 podobnie, jak informacja o pooeniu dwigni uruchamiajcej kierunkowskazy, kodowanym sygnaem dyskretnym. Sterownik 2 informacj o wczeniu wybranej przez kierowc wycieraczki kieruje na magistral CAN komfortu i informacja ta dociera do sterownika 3 sieci pokadowej. Sterownik ten uruchamia silnik napdowy odpowiedniej wycieraczki za porednictwem magistrali LIN.

W roku 2000 firmy BMW, Daimler-Chrysler, Motorla i Philips-Semiconductors utworzyy konsorcjum FlexRay, ktrego celem byo opracowanie nowej samochodowej sieci informatycznej majcej zastpi magistral High-Speed CAN (CAN C). Magistrala ta dedykowana jest do elektronicznych ukadw sterownia i systemw komunikacyjnych (tzw. ukadw X-by-wire), ktre w przyszoci maj zastpi poczenia mechaniczne. Przykadem takich ukadw mechanicznych s:

poczenie koa kierowniczego z osia przedni (steer-by-wire),

poczenie pedau hamulca z tarczami hamulcowymi (break-by-wire).

Baz sieci FlexRay jest wielopoziomowa struktura gwiadzista o zdolnosci transmisyjnej do 10 Mbit/s. Architektura taka speniaa bdzie nastepujace wymagania:

dua szybko transmisji w czasie rzeczywistym dla ukadw napdowego i jezdnego,

dua odporno na uszkodzenia w przypadku wykorzystania w ukadach bezpieczestwa czynnego i biernego oraz w ukadach napdowym i jezdnym.

Przykadem samochodu, w ktrym zastosowano sie FlexRay jest Mercedes klasy C, w ktrym zastosowano elektromechaniczny ukad hamulcowy.

9.3. Skuteczne stosowanie sensorw i aktuatorw

Ukady i systemy mechatroniki samochodowej komunikuj si z otoczeniem za porednictwem sensorw i aktuatorw. Sposb doczenia tych podzespow do sterownika podsystemu uzaleniony jest od ich zasady dziaania i umiejscowienia w samochodzie.

Du grupa sensorw samochodowych wyposaona jest w wyjcia stykowe dwustanowe. Do tej grupy zaliczyc mona rwnie rnego rodzaju przyciski i przeczniki oraz wyczniki kracowe. Popularno wyj stykowych oraz mechanicznych przecznikw podyktowana jest gwnie ich nisk cen oraz atwoci stosowania. Natomiast wad

9. PROJEKTOWANIE UKADW MECHATRONIKI SAMOCHODOWEJ

410

wszelkiego rodzaju stykw mechanicznych przewodzcych prd jest niewielka trwao spowodowana zuywaniem elementw mechanicznych oraz okadzin stykw.

Wydawa by si mogo, e rnego rodzaju styki elektryczne mog by doczone bezporednio do odpowiednich linii portw sterownika mikroprocesorowego. Takie rozwizanie moe funkcjonowa prawidowo jedynie w warunkach laboratoryjnych, a nie w samochodzie. Zakcenia radioelektroniczne generowane przez ukad zaponowy s przyczyn przepi, ktre nawet w prawidowo zaekranowanym sterowniku mog spowodowa uszkodzenie obwodw wejciowych portw mikrokontrolera. W zwizku z tym wejcia portw mikrokontrolera sterownika musz by odpowiednio buforowane w celu zabezpieczenia przed ewentualnymi bdami przy doczeniu wyjcia sensora lub zniszczeniem izolacji przewodw czcych sensor i sterownik.

Podstawowymi parametrami jakie naley bra pod uwag przy pro-jektowaniu ukadu buforujcego s: maksymalny prd przewodzenia oraz dopuszczalne napicie pracy elementu stykowego. Drugi z wymieniony parametrw ma szczeglnie istotne znaczenie w przypadku, gdy styki za-silane s napiciem duo wyszym od napicia zasilajcego mikrokontro-lera. Dwa sposoby doczenia stykw znajdujcych si w pobliu sterownika do jego wejcia dwustanowego przedstawia rys. 9.10.

Rys. 9.10. Sposoby doczenia stykw wyjciowych sensora: a) od strony napicia zasilajcego, b) od strony masy ukadu

S1

R1470

R233k

R310k

T1

R410k

+ UZ

VCC

WE1

VCC

GND

C

a)

S1

R1470 R2

33k

R310k

T1

R410k

+ UZ

VCC

WE1

VCC

GND

C

b)

9. PROJEKTOWANIE UKADW MECHATRONIKI SAMOCHODOWEJ

411

Ukad z rys. 9.10a przeznaczony jest wsppracy z wyjciem stykowym S1 doczonym do napicia zasilajcego o wartoci wikszej od napicia zasilajcego ukadu mikrokontrolera. Dziaanie tego ukadu polega na doczeniu dodatniego napicia do bazy tranzystora T1, gdy styk S1 jest zamknity. Taki stan powoduje nasycenie tego tranzystora i wymuszenie na linii portu mikrokontrolera logicznego stanu 0. Dzielnik R2, R3 wczony przed tranzystorem ogranicza prd bazy oraz zmniejsza czuo ukadu zwikszajc w ten sposb jego odporno na zakcenia.

Po otwarciu styku S1 baza tranzystora T1 doczona jest do masy ukadu, a sam tranzystor T1 jest zatkany. Skutkiem tego jest wysoki stan logiczny na wejciu portu mikrokontrolera wymuszony przez rezystor podcigajcy R4. Stosowanie takiego rezystora jest zalecane nawet przy wbudowanym w mikrokontroler rezystorze podcigajcym, poniewa rwnolege poczenie rezystora zewntrznego i wewntrznego powoduje wzrost prdu kolektora tranzystora T1 zmniejszajc czuo bufora co dodatnio wpywa na odporno ukadu na zakcenia zewntrzne.

Wszystkie elementy ukadu buforujcego za wyjtkiem rezystora R1, powinny by zamontowane wewntrz sterownika. Rezystor R1 naley zamontowa w pobliu stykowego wyjcia sensora w celu doprowadzenia linii o potencjale masy bufora.

Ukad przedstawiony na rys. 9.10b dziaa podobnie, jak ukad z rys. 9.10a. i przystosowany jest do wsppracy z wyjciem stykowym doczonym do masy. Elementy obu ukadw speniaj tak sam funkcj. Jedyna rnica polega na odwrceniu (negacji) wymuszanych stykiem S1 stanw logicznych na linii portu mikrokontrolera.

R310k

VCC

WE1

VCC

GND

CUZ12V

R11k

R22.2k

D1S1

+

-22C1

transoptor

Rys. 9.11. Separacja galwaniczna wyjciem stykowym sensora oraz wejciem linii

portu mikrokontrolera

Niejednokrotnie sensory z wyjciem stykowym s bardzo oddalone od sterownika, z ktrym wsppracuj. W tym przypadku jednym ze sposobw zminimalizowania wpywu zakce zewntrznych na prac

9. PROJEKTOWANIE UKADW MECHATRONIKI SAMOCHODOWEJ

412

sterownika jest zastosowanie separacji galwanicznej pomidzy obwodem styku oraz mikroprocesorem systemu. Przykad takiego ukadu przedstawia rys. 9.11.

W ukadzie z rys. 9.11 zamknity styk S1 doprowadza napicie zasilajce UZ do diody transoptora i powoduje nasycenie tranzystora tego transoptora. Wymusza to niski stan logiczny na wejciu portu mikrokontrolera. Po otwarciu Styku S1 na wejciu tym wystpuje wysoki stan logiczny wymuszany opornikiem podcigajcym R3.

W opisywanym ukadzie opornik R1 peni rol obcienia styku S1 i powinien by umieszczony w jego pobliu, natomiast opornik R2 ogranicza prd pyncy przez diod transoptora. Dioda D1 zabezpiecza transoptor przed uszkodzeniem, gdy w przewodach czcych styk i sterownik indukowane bdzie napicie zakcajce o duej wartoci szczytowej rzdu 1V. Podobn rol peni kondensator elektrolityczny C1 czcy wejcie linii portu z mas ukadu. Kondensator ten zapewnia filtracj przebiegw zmiennych. Dziaanie filtrujce tego kondensatora wynika z rnicy staych czasowych adowania kondensatora przez rezystor R3 oraz rozadowania tego kondensatora przez transoptor. Wad doczenia kondensatora C1 do wejcia linii portu jest znaczne opnienie reakcji ukadu na rozwarcie styku S1.

Ze wzgldu na warunki pracy bardzo czsto zachodzi konieczno bezstykowej oceny pooenia rnego rodzaju podzespow mechanicz-nych. Do tego celu wykorzystywane s najczciej indukcyjne pasywne sensory pooenia, na wyjciu ktrych wystpuje napiciowy unipolarny lub bipolarny szpilkowy sygna impulsowy. W takim przypadku pomidzy wyjciem sensora i lini portu mikrokontrolera, oprcz omawianego ukadu buforujcego z tranzystorem, naley wczy ukad formujcy zamieniajcy cig impulsw szpilkowych na cig unipolarnych impulsw prostoktnych o wartoci szczytowej zgodnej z poziomem dopuszczalnym dla wej mikrokontrolera zastosowanego w naszym sterowniku. W sytuacji, gdy sygna wyjciowy sensora indukcyjnego naraony jest na dziaanie zakce zewntrznych sygna ten, po unipolaryzacji i zamianie na cig impulsw prostoktnych, zamieni naley na sygna prdowy 4.20 mA, ktry bdzie dalej przesyany do wejcia linii portu mikrokontrolera skrtk przewodw. Przykad ukadu zamieniajcego sygna prdowy 4.20 mA na sygna napiciowy przedstawia rys. 9.12. W ukadzie tym zastosowano wzmacniacz rnicowy typu AD627 firmy Analog Devices, ktry firma ta zaprojektowaa dla ukadw mechatroniki samochodowej.

9. PROJEKTOWANIE UKADW MECHATRONIKI SAMOCHODOWEJ

413

Rys. 9.12. Ukad odbiornika ptli prdowej 4.20 mA

Poniewa wyjciowy sygna prdowy 4.20 mA jest niesymetryczny, to do zamiany tego sygnau na napicie zastosowany jest bocznik pomiarowy o rezystancji 24.9 . Prd wyjciowy sensora wytwarza

9. PROJEKTOWANIE UKADW MECHATRONIKI SAMOCHODOWEJ

414

na boczniku tym napicie rnicowe o wartociach granicznych 99.6 mV (dla 4 mA) i 498 mV (dla 20 mA). W ukadzie wzmacniacza typu AD627 nie ma opornika ustalajcego jego wzmocnienie i dlatego wzmocnienie tego ukadu rwne jest 5 i w zwizku z tym napiciowy sygna wyjciowy wzmacniacza rwny jest 2.49 V, przy prdzie wyjciowym sensora rwnym 20 mA. W trakcie projektowania ukadu naley pamita, aby wzmacniacz rnicowy zamontowany by na pytce sterownika w pobliu wej linii portw mikrokontrolera.

W technice samochodowej niejednokrotnie zachodzi konieczno przekazania napiciowego sygnau wyjciowego sensora oddalonego o kilka metrw do sterownika. Przykadem takich sensorw s sondy lambda. Jedna z tych sond umieszczona jest na pocztku kolektora ukadu wydechowego i ze wzgldu na penion funkcj nazywana jest sond pilotujc, druga za monitorujca stan katalizatora znajduje si za jego wylotem (rys. 9.13).

Rys. 9.13. Rozmieszczenie sond lambda w ukadzie wylotowym silnika

Wyjciowe sygnay napiciowe tych sond maj przebieg sinusoidalny o okresie ok. 2s, ktrego warto midzyszczytowa, w zale-noci od skadu mieszanki, zmienia si od 100 do 900 mV. Stare wyeksploatowane sondy wolniej reaguj na skad mieszanki. Z tego wzgldu ze wzrostem stopnia zuycia sondy zwiksza si czas reakcji na zmiany skadu mieszanki, a okres przebiegu sygnau wyjciowego sondy moe wyduy si nawet do 4s.

Wysoka temperatura ukadu wylotowego silnika nie pozwala na zamontowanie w jego pobliu odpowiednich wzmacniaczy pomiarowych zwikszajcych warto sygnau wyjciowego sond lambda do poziomu

9. PROJEKTOWANIE UKADW MECHATRONIKI SAMOCHODOWEJ

415

przy, ktrym sygna ten nie bdzie znieksztacany przez zakcenia. W zwizku z tym jedynym sposobem eliminacji wpywu zakce jest przesyanie sygnau wyjciowego tych sond do sterownika za pomoc skrtki i zastosowanie na wejciach wzmacniacza filtru dolnoprzepusto-wego tumicego zakcenia - rys. 9.14. Przedstawiony na tym rysunku ukad filtru: oporniki R1 i R1a oraz kondensatory C2 i C2a tworz mostek, ktrego sygna wyjciowy doczony jest do wejcia wzmacniacza rnicowego. Rnica wartoci staych czasowych R1C2 oraz R1aC2a jest przyczyn napicia rnicowego wzmacnianego w ukadzie. W zwizku z tym wartoci rezystancji opornikw R1 i R1a oraz wartoci pojemnoci kondensatorw musz by zawsze odpowiednio rwne.

Wpyw rozrzutu wartoci elementw filtru minimalizuje kondensator o pojemnoci C1 wczony na wyjciu mostka.

Cech charakterystyczn filtru przedstawionego na rys. 14 jest zrnicowanie 3dB pasma rnicowego oraz sumacyjnego. Szeroko pasma rnicowego BWD wyznaczy mona za pomoc wyraenia:

( )CC1R21

+=

DBW (9.1)

gdzie: .

C2aC2C2aC2C R1a;R1R+

=+=

Na szerokoci czstotliwociowego pasma przetwarzania sumacyjnego BWCM nie ma wpywu kondensator C1 zwierajcy wejcia wzmacniacza dla sygnaw w.cz. W zwizku z tym szeroko pasma BWCM wyznaczy mona z zalenoci:

C2R1 =

21

CMBW

(9.2)

Suszno tej zalenoci wynika z faktu, ze szeroko sumacyjnego pasma przetwarzania okrelaj impedancje dwch rwnolegle poczonych obwodw R1C2 oraz R1aC2a.

Zadaniem sterownikw stosowanych w samochodzie jest rwnie wymuszanie okrelonych stanw aktuatorw elektropneumatycznych i elektrohydraulicznych. Przykadem takiego sterownika jest sterownik ukadu ABS/ASR, ktry w zalenoci od prdkoci obrotowej k pojazdu za porednictwem dwch elektrohydraulicznych zaworw rozdzielajcych okrela stany pracy ukadu hamulcowego. Cewki sterujce tych zaworw musz by doczone do dwustanowych wyj mocy sterownika w sposb gwarantujcy jego poprawn prac. Dwa sposoby doczenia cewek napdowych pneumatycznych i hydraulicznych zaworw rozdzielajcych do wyjcia portw mikrokontrolera sterownika ABS/ASR przedstawia

9. PROJEKTOWANIE UKADW MECHATRONIKI SAMOCHODOWEJ

416

rys. 9.15. W ukadach przedstawionych na tym rysunku zmiana pooenia zaworu V1 nastpuje jedynie podczas przepywu prdu przez cewk napdow. Po zanik tego prdu zawr powraca do stanu spoczynkowego.

Rys. 9.14. Sposb doczenia sondy lambda do mikrokontrolera sterownika silnika

9. PROJEKTOWANIE UKADW MECHATRONIKI SAMOCHODOWEJ

417

Rys. 9.15. Sterowanie cewki napdowej rozdzielacza za pomoc tranzystora npn (a)

oraz tranzystora pnp (b)

9. PROJEKTOWANIE UKADW MECHATRONIKI SAMOCHODOWEJ

418

a)S1 S2

b)S1 S2

Zastosowanie tranzystorw w ukadach z rys. 9.15 wynika z koniecznoci zapewnienia odpowiedniej dla cewki napdowej zaworu wydajnoci prdowej. Typowa warto prdu zadziaania cewki rwna jest 1.5 A przy napiciu zasilania 12 V DC. Charakterystycznymi elementami obu ukadw s: dioda D1 i kondensator C1. Zadaniem diody D1 jest zabezpieczenie tranzystora T1 przed przepiciami wystpujcymi w chwili zaniku cewce napdowej zaworu V1. Podobn rol spenia kondensator C1. Poniewa impuls napiciowy, nawet w obecnoci diody D1, moe pojawia si na kolektorze tranzystora.

W przypadku stosowania elektrozaworw dwupooeniowych (rys. 9.16) bistabilnych naley pamita, e do zmiany stanu pracy (pooenia) tego zaworu wystarczy krtkotrway impuls sygnau sterujcego po zakoczeniu, ktrego zawr zachowuje nowe stabilne pooenie a do chwili pojawienia si sygnau impulsowego dziaajcego z drugiej strony na suwak zaworu.

W przypadku elektrozaworw sterowanych dwustronnie impulsami zamieniajcymi pooenie tego zaworu s impulsy prdowe iS1 oraz iS2 przepywajce przez cewki napdowe S1 i S2.

Rys. 9.16. Pooenia elektrozaworu bistabilnego 3/2: pooenie spoczynkowe a) oraz pooenie przepywu b) (S1, S2 oznaczaj cewki napdowe zaworu)

Szeroko czasowa ti impulsw prdowych iS1 oraz iS2 okrelona jest czasem zmiany pooenia zaworu, za odstp tp pomidzy tym impulsami, w przypadku elektrozaworw hydraulicznych okrelony jest czasem ustabilizowania si przepywu w ukadzie hydraulicznym (rys. 9.17).

Opis wszystkich problemw dotyczcych stosowania czujnikw i aktuatorw w ukadach mechatroniki samochodowej wykracza poza ramy niniejszego opracowania. Najskuteczniejszym sposobem rozwizywania tych problemw jest projektowanie i wdraanie w praktyce opracowanych ukadw. Niezbdny do tego celu zestaw literatury wymieniono na zakoczenie tego rozdziau.

9. PROJEKTOWANIE UKADW MECHATRONIKI SAMOCHODOWEJ

419

1Si

2Si

it

pt

t

t

Rys. 9.17. Impulsy sterujce elektrozaworem z rys. 9.16

9.4. Oglne zasady projektowania ukadw mechatroniki samochodowej

Prace projektowo-konstrukcyjne mechatronicznych podzespow samochodu skadaj si z wielu etapw i jedynie w nielicznych charakterystycznych szczegach rni si od tego rodzaju prac, ktrych efektem finalnym s inne wyroby mechatroniczne. W pracy Marka Gawrysiaka p.t.: Mechatronika i projektowanie mechatroniczne. Wprowadzenie (Biaystok 1997r.) wyodrbniono nastpujce etapy tych prac (rys. 9.18):

1. okrelenie zada i funkcji.

2. koncepcja podzespou lub ukadu.

3. projektowanie.

4. opracowanie konstrukcji oraz oprogramowania.

5. badania prototypowe.

6. Produkcja. Cech charakterystyczn projektowania podzespow i ukadw

mechatronicznych jest traktowanie tego rodzaju urzdze jako zintegrowany przestrzennie i funkcjonalnie zestaw podzespow elektronicznych, elektromechanicznych i mechanicznych. Urzdzenie od pocztku procesu projektowania musi by traktowane kompleksowo: to co atwiej mona rozwiza za pomoc podzespow mechanicznych

9. PROJEKTOWANIE UKADW MECHATRONIKI SAMOCHODOWEJ

420

projektowane i konstruowane jest metodami mechanicznymi. Pozostaa cz urzdzenia, ktr atwiej zrealizowa na bazie elementw elektrycznych i elektronicznych projektowana i konstruowana jest, jak sterowne mikroprocesorem urzdzenia elektroniczne.

Postp w produkcji podzespow elektronicznych i mechanicznych pozwala na moduow konstrukcje urzdze mechatroniki samochodowej, czyli tworzenie urzdzenia przy wykorzystaniu gotowych blokw.

Jako tradycyjnych konstrukcji mechanicznych okrelona bya jakoci podzespow, co znacznie zwikszao cen tych konstrukcji. Dopiero mikroelektronika pozwolia na przeamanie tej bariery techniczno-ekonomicznej. Ukady mikroelektroniczne typu ASIC pozwalaj na linearyzacj charakterystyk przetwarzania ukadw mechanicznych, co znacznie upraszcza konstrukcje mechaniczne i zmniejsza ich koszt wytwarzania.

Funkcje i zadania urzdzenia mechatronicznego okrelane musz by globalnie, bez wnikania w szczegy konstrukcyjne jego blokw skadowych. Przeznaczonym do tego celu narzdziem jest opis funkcjonalny okrelajcy gwne strumienie przepywu informacji w urzdzeniu. Urzdzenie mechatroniczne moe by przy tym opisane przez zdolno transformowania materiau, energii lub informacji. Innym sposobem opisu urzdze mechatronicznych jest okrelenie funkcji celu., czyli zdolnoci do tworzenia potrzebnych efektw fizycznych.

Ze wzgldw praktycznych gwn funkcj celu urzdzenia podzieli mona na podfunkcje (funkcje celu niszego poziomu funkcje wtrne). W cytowanej wczeniej pracy M. Gawrysiak stwierdzi, e do realizacji dowolnej funkcji podzespou lub urzdzenia musi by realizowana jedna lub wicej nastepujcych funkcji wtrnych:

funkcja energetyczna w celu zasilania w energi,

funkcja sterownicza w celu sterownia stanem podzespou lub urzdzenia,

funkcja interfejsowa za peniajca komunikacje z otoczeniem,

funkcja zabezpieczeniowa w celu eliminacji wpywu zewnetrznych czynnikw zakcajcych na prac podzespou lub ukadu,

funkcja komunikacyjna zapewniajca wspprac z innymi susteamami,

funkcja strukturalna okrelajca struktur fizyczn (budow mechaniczn) podzespou lub urzdzenia.

9. PROJEKTOWANIE UKADW MECHATRONIKI SAMOCHODOWEJ

421

Rys. 9.18. Algorytm prac projektowo-konstrukcyjnych urzdze mechatronicznych

9. PROJEKTOWANIE UKADW MECHATRONIKI SAMOCHODOWEJ

422

Zdefiniowanie gwnej funkcji celu oraz wszystkich funkcji wtrnych moemy okreli struktur modelu blokowego podzespou lub urzdzenia rys. 9.19.

Rys. 9.19. Oglny model funkcji podzespow, urzdze i systemw

mechatronicznych

Znajomo funkcji oraz podfunkcji celu pozwala na okrelenie stanw pracy projektowanego urzdzenia. Urzdzenia mechatroniczne najczciej dziaaj sekwencyjne. Zgodnie z norm IEC 1131-3 dziaanie takich ukadw, z uwzgldnieniem stanw ich pracy, opisa mona za pomoc schematw dziaania, diagramw drogowych oraz diagramw przejcia. Niezalenie od formy przedstawienia ukadu podzespou lub urzdzenia mechatronicznego, po wyodrbnieniu logicznych stanw jego pracy, w trakcie procesu projektowania naley:

w poszczegnych stanach pracy ukadu wyodrbni czynnoci czstkowe,

sporzdzi sowny opis poszczegnych czynnosci,

sformuowa warunki funkcjonowania zabezpiecze i sposb postpowania w sytuacjach awaryjnych,

sprzdzi spis podzespow (moduw) skadowych ukadu,

ustali konfiguracj ukadu,

opracowa algorytm pracu ukadu,

opracowa fizykalny oraz matematyczny model ukadu,

sprawdzi za pomoca symulacji komputrowej poprawno pracy ukadu,

wykona prototyp czci elektronicznej ukadu,

9. PROJEKTOWANIE UKADW MECHATRONIKI SAMOCHODOWEJ

423

testowa dziaanie ukadu w krokowym trybie pracy (bez udziau procesu automatycznego), przy czym sygany wyjciowe sensorw wielkoci nielektrycnych zastapi mona rdami napicia lub rdami prdu o wartociach zmieniajcych si w przedziaach zgodnych ze zmianami sygnaw wyjsciowych senorw,

wprowdzia korekty w opracowanym projekcie oraz w ukadzie, ktrych celem jest usunicie wad wykrytych w trakcie testu pracy,

przeprowadzi badania ukadu w rzeczywisych warunkach eksploatacyjnych (badania prototypowe).

W przypadku ukadw, w ktrych stosowa mona ukady scalone typy ASIC dziaania projektowe mona ograniczy do skonfigurowania ukadu zgodnie z informacjami zawartymi w odpowiednich notach aplikacyjnych lub kartach katalogowych udostpnionych przez producenta tych ukadw. Przykadami takich ukadw s produkowane przez firm ATMEL: specjalizowany sterownik wycieraczek przedniej szyby samochodowych oznaczony symbolem U641B, interfejs sensorw obcienia siedze pasaerw typu 6268B wsppracujcy ze sterownikiem poduszek powietrznych pojazdu oraz rdo prdu typu ATA6264 przeznaczone do zasilania elektrozapalnikw tych poduszek.

9. PROJEKTOWANIE UKADW MECHATRONIKI SAMOCHODOWEJ

424

9.5. Literatura

[1] Dbowski A.; Automatyka, podstawy teorii. WNT, Warszawa 2008. [2] Gawrysiak M.: Mechatronika i projektowanie mechatroniczne.

Wprowadzenie. Wydawnictwo Politechniki Biaostockiej, Biaystok, 1997.

[3] Hadam P.: Projektowanie systemw mikroprocesorowych. Wydawnictwo btc, Warszawa 2004.

[4] Hebda M. Eksploatacja samochodw. Prywatna Wysza Szkoa Ochrony rodowiska w Radomiu. Radom 2005.

[5] Heimann B., Gerth W., Popp K.: Mechatronika. Komponenty, metody, przykady. PWN, Warszawa 2001.

[6] Herner A., Riehl H. J. : Elektrotechnika i elektronika w pojazdach samochodowych. WK, Warszawa 2007r.

[7] Informatory techniczne firmy Bosch: [8] Czujniki w pojazdach samochodowych. WK, Warszawa 2002 [9] Mikroelektronika w pojazdach. WK, Warszawa 2002. [10] Sieci wymiany danych w pojazdach samochodowych, WK,

Warszawa 2008. [11] Kitchen Ch., Counts L.: Wzmacniacze operacyjne i pomiarowe.

Poradnik projektanta. Wydawnictwo btc, Warszawa 2009. [12] Przepirkowski J.: Silniki elektryczne w praktyce elektronika.

Wydawnictwo btc, Warszawa 2006. [13] Podstawy mechatroniki. Red. Olszewski M. Wydawnictwo REA,

Warszawa 2006. [14] Rogers Chr.: Diesel. Autoporadnik. Wydawnictwo AUTO, Warszawa

1997. [15] Rokosch U.: Ukady oczyszczania spalin i pokadowe systemy

diagnostyczne samochodw OBD. WK. Warszawa 2007. [16] Rokosch U.: Poduszki gazowe i napinacze pasw. WK. Warszawa

2003. [17] Turowski J.: Podstawy mechatroniki. Wydawnictwo Wyszej Szkoy

Humanistyczno-Ekonowmicznej w odzi, d 2008.

okladka.pdfPage 1

/ColorImageDict > /JPEG2000ColorACSImageDict > /JPEG2000ColorImageDict > /AntiAliasGrayImages false /CropGrayImages true /GrayImageMinResolution 300 /GrayImageMinResolutionPolicy /OK /DownsampleGrayImages true /GrayImageDownsampleType /Bicubic /GrayImageResolution 300 /GrayImageDepth -1 /GrayImageMinDownsampleDepth 2 /GrayImageDownsampleThreshold 1.50000 /EncodeGrayImages true /GrayImageFilter /DCTEncode /AutoFilterGrayImages true /GrayImageAutoFilterStrategy /JPEG /GrayACSImageDict > /GrayImageDict > /JPEG2000GrayACSImageDict > /JPEG2000GrayImageDict > /AntiAliasMonoImages false /CropMonoImages true /MonoImageMinResolution 1200 /MonoImageMinResolutionPolicy /OK /DownsampleMonoImages true /MonoImageDownsampleType /Bicubic /MonoImageResolution 1200 /MonoImageDepth -1 /MonoImageDownsampleThreshold 1.50000 /EncodeMonoImages true /MonoImageFilter /CCITTFaxEncode /MonoImageDict > /AllowPSXObjects false /CheckCompliance [ /None ] /PDFX1aCheck false /PDFX3Check false /PDFXCompliantPDFOnly false /PDFXNoTrimBoxError true /PDFXTrimBoxToMediaBoxOffset [ 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 ] /PDFXSetBleedBoxToMediaBox true /PDFXBleedBoxToTrimBoxOffset [ 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 ] /PDFXOutputIntentProfile () /PDFXOutputConditionIdentifier () /PDFXOutputCondition () /PDFXRegistryName () /PDFXTrapped /False

/SyntheticBoldness 1.000000 /Description > /Namespace [ (Adobe) (Common) (1.0) ] /OtherNamespaces [ > /FormElements false /GenerateStructure true /IncludeBookmarks false /IncludeHyperlinks false /IncludeInteractive false /IncludeLayers false /IncludeProfiles true /MultimediaHandling /UseObjectSettings /Namespace [ (Adobe) (CreativeSuite) (2.0) ] /PDFXOutputIntentProfileSelector /NA /PreserveEditing true /UntaggedCMYKHandling /LeaveUntagged /UntaggedRGBHandling /LeaveUntagged /UseDocumentBleed false >> ]>> setdistillerparams> setpagedevice