CHƯƠNG 3 : BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ
3.3. Xử lí dữ liệu
3.3.1. Tín hiệu đầu vào
Thành ngoại vi bao gồm các bộ chấp hành và các cảm biến đại diện cho giao diện giữa xe và bộ điều khiển, song thành phần xử lý là bộ điều khiển. Các tín hiệu điện của cảm biến được định tuyến đến bộ điều khiển thơng qua một dây nối và phích cắm có đầu nối. Những tín hiệu này có thể thuộc loại sau:
Tín hiệu đầu vào Analog
Trong một phạm vi nhất định, tín hiệu đầu vào analog thực tế giả định bất kỳ giá trị điện áp nào. Ví dụ về các đại lượng vật lý có sẵn như các giá trị đo được của analog là khối lượng khí nạp, điện áp pin, đường ống nạp và áp suất tăng, chất làm mát và nhiệt độ khí nạp. Chúng được chuyển đổi thành giá trị kỹ thuật số bằng bộ chuyển đổi analog kỹ thuật số trong vi điều khiển của bộ điều khiển và được sử dụng để tính tốn bởi vi điều khiển CPU. Độ phân giải tối đa của các tín hiệu analog này là 5 mV. Điều này chuyển thành khoảng 1.000 thang độ dựa trên phạm vi đo tổng thể từ 0 đến 5 V.
Tín hiệu đầu vào kĩ thuật số
logic 1 và logic 0). Ví dụ về tín hiệu đầu vào kỹ thuật số là tín hiệu chuyển đổi bật / tắt hoặc tín hiệu cảm biến kỹ thuật số như các xung tốc độ quay từ máy phát hoặc cảm biến từ tính. Các tín hiệu như vậy được xử lý trực tiếp bởi vi điều khiển.
Tín hiệu đầu vào kiểu xung.
Các tín hiệu đầu vào hình xung từ các cảm biến loại cảm ứng có chứa thông tin về tốc độ luân chuyển và điểm quy chiếu đã được điều chỉnh trong một giai đoạn của bộ điều khiển riêng. Ở đây, các xung giả được triệt tiêu và các tín hiệu hình xung được chuyển đổi thành tín hiệu hình chữ nhật kỹ thuật số.
3.3.2. Điều áp tín hiệu
Mạch bảo vệ giới hạn điện áp của tín hiệu đầu vào ở mức phù hợp để xử lý. Bộ lọc tách tín hiệu hữu ích khỏi hầu hết các tín hiệu nhiễu. Khi cần thiết, các tín hiệu sau đó được khuếch đại đến mức điện áp đầu vào theo yêu cầu của vi điều khiển (0 đến 5 V)
Điều áp tín hiệu có thể diễn ra hồn tồn hoặc một phần trong cảm biến tùy thuộc vào mức độ tích hợp của cảm biến.
3.3.3. Xử lí tín hiệu
Bộ điều khiển là trung tâm chuyển mạch điều khiển tất cả các chức năng và trình tự được quy định bởi hệ thống quản lý động cơ. Các chức năng điều khiển vịng kín và vòng hở được thực hiện trong vi điều khiển. Các tín hiệu đầu vào được cung cấp bởi các cảm biến và giao diện đến các hệ thống khác (như đường truyền CAN), các tín hiệu đầu vào được xem như các biến số và phải được kiểm tra bởi máy tính. Chương trình bộ điều khiển hỗ trợ tạo ra các tín hiệu đầu ra được sử dụng để điều khiển các bộ chấp hành.
3.3.4. Tín hiệu đầu ra
Bộ vi điều khiển sử dụng các tín hiệu đầu ta để điều khiển các mức đầu ra, các mức này thường chỉ cung cấp đủ điện cho việc kết nối trực tiếp các bộ chấp hành. Các mức điện áp đầu ra cũng có thể dùng cho việc kích hoạt rơ le để điều khiển các thành phần sử dụng nhiều năng lượng khác ( ví dụ: động cơ của quạt).
Nhờ vào mức điện áp đầu ra mà có thể xác định được chập âm hay chập dương, cũng như việc phá hủy do quá tải điện hoặc nhiệt. Những trục trặc như vậy,
cùng với các đường hở mạch hoặc lỗi cảm biến sẽ được xác định bởi mức đầu ra của IC và chúng được xem là lỗi và được báo cáo cho vi điều khiển.
Chuyển tín hiệu
Thiết bị truyền động có thể được bật và tắt bằng cách sử dụng tín hiệu chuyển đổi (ví dụ: quạt động cơ).
Tín hiệu PWM
Tín hiệu đầu ra kỹ thuật số có thể ở dạng tín hiệu PWM (Điều chế độ rộng xung). Đây là những hình chữ nhật có tín hiệu tần số khơng đổi nhưng có thời gian thay đổi (hình 3.2). Nhờ vào tín hiệu này mà các bộ chấp hành có thể biến thiên đa dạng các vị trí (ví dụ: van tuần hồn khí thải, bộ truyền động tăng áp).
Hình 3.2 Tín hiệu PWM
3.3.5. Điều khiển truyền thơng nội bộ
Các thành phần ngoại vi phải giao tiếp với vi điều khiển nhằm mục đích hỗ trợ. Điều này diễn ra bằng cách sử dụng một đường truyền địa chỉ / dữ liệu, vi điều khiển sẽ xuất địa chỉ RAM có nội dung sẽ được đọc thông qua đường truyền địa chỉ. Đường truyền dữ liệu sau đó được sử dụng để truyền dữ liệu có liên quan. Đối với các ứng dụng ô tô trước đây, cấu trúc liên kết đường truyền 8 bit là đủ. Điều này có nghĩa là đường truyền dữ liệu bao gồm 8 dịng cùng nhau có thể truyền 256 giá trị cùng một lúc. 65.536 địa chỉ có thể được truy cập bằng cách sử dụng đường truyền địa chỉ 16 bit trong hệ thống này. Hiện tại, các hệ thống phức tạp hơn đòi hỏi 16 bit, hoặc thậm chí
32 bit cho đường truyền dữ liệu. Để lưu vào các chân của các thành phần, các đường truyền dữ liệu và địa chỉ có thể được kết hợp trong một hệ thống ghép kênh, tức là địa chỉ và dữ liệu được gửi qua cùng một dòng nhưng bù lại với nhau theo thời gian.
Giao diện nối chỉ với một dòng dữ liệu sẽ được sử dụng cho dữ liệu mà khơng cần phải truyền cực kỳ nhanh (ví dụ: dữ liệu bộ nhớ lỗi).
3.3.6. Lập trình kết thúc ở cuối chuỗi sản xuất.( EOL programming)
Sự đa dạng của ô tô với các chương trình điều khiển và hồ sơ dữ liệu khác nhau, khiến nó bắt buộc phải có một hệ thống làm giảm số lượng các loại bộ điều khiển cần thiết của một nhà sản xuất nhất định. Cuối cùng, vùng bộ nhớ hồn chỉnh Flash-EPROM có thể được lập trình khi kết thúc quá trình sản xuất với chương trình và bản ghi dữ liệu dành riêng cho biến thể (đây được gọi là lập trình End-of-Line, hay EoL lập trình).
Một cách khác để giảm sự đa dạng loại là lưu trữ một số biến thể dữ liệu (ví dụ: các biến thể của hộp số) trong bộ nhớ, sau đó được chọn bằng cách sử dụng mã hóa ở cuối dây chuyền sản xuất. Mã này là được lưu trữ trong EEPROM.