28. 10. 2013
Ing. Jozef Klus
2013







Rozdelenie elektrického rozvodu
Vodiče
Poistky
Multiplexný rozvod (2h)
Zbernice
Druhy snímačov
Lambda sonda, vznik emisií, stechiometrický
zmiešavací pomer (2h)
1
28. 10. 2013







Význam katalyzátorov, konštrukcia a sondy
Regulačné okruhy a regulácie
Elektronické vstrekovanie paliva
Rozdelenie elektronického vstrekovania
Elektronické vstrekovanie pri zážihových
motoroch
Elektronické vstrekovanie pri vznetových
motoroch
Ochrana životného prostredia, súčiniteľ
prebytku vzduchu
2
28. 10. 2013

Rastie zložitosť elektrotechniky MV a tým aj
zložitosť rozvodov
◦ v roku 1950 mal automobil 16 funkcií, potreboval
35m vodičov (3 prierezy a 5 farieb), nepotreboval
konektory
◦ v súčasnosti má okolo 100 funkcií, potrebuje 1 km
vodičov (12 prierezov, 49 rozlišovacích farieb) a
potrebuje 940 konektorov
 ak by bol zapojený konvenčne tak niekoľko km káblov
◦ od konca 70. rokov 20. stor. niektorí výrobcovia MV
začali využívať poznatky číslicovej techniky
◦ najskôr sa začal používať zbernicový systém
(BMW – I-Bus, VW – CAN-Bus)
◦ Ford v roku 1985 systém ELTEC – používa
multiplexnú techniku




jednotlivé časti spojené 2 vodičmi (napájací a datový)
každý spotrebič je aktivovaný svojím kódom
RJ ovláda spotrebiče prostredníctvom kódov
v spotrebiči je spínač, ktorý dekóduje signál, ak je to
signál spotrebiča, reaguje:
 skontroluje spotrebič na skrat
 zapne spotrebič
 vykonanie činnosti alebo chybové hlásenie oznámi RJ
3
28. 10. 2013
ZÁKLADNÉ ELEKTRONICKÉ OBVODY
 Riadiaca jednotka
◦ mikropočítač ktorý obsahuje
 vstupno-výstupný systém I/O (Input/Output System) –
umožňuje prenos dát medzi vonk. pamäťou alebo
perifériami a základnou jednotkou
 mikroprocesor CPU (Central Procesor Unit) –
programovateľný sekvenčný automat riadený programom
 zdroj hodinových signálov – riadia a synchronizujú chod
celého systému (4 – 150 MHz a viac)
 pamäť – uchovanie dvojkových dát (ROM, RAM, EPROM)
 zbernica (bus) – skupina vodičov spájajúca moduly a
jednotlivé časti počítača, slúži na výmenu dát medzi nimi
Bloková schéma RJ
•
mikroprocesor obsahuje
všetky potrebné dáta a
programy na spracovanie
vstupných veličín a
výpočet výstupných veličín
•
vstupné veličiny sú
digitálne a môžu sa
použiť priamo (otáčky
motora, poloha kľukového
hriadeľa),
•
alebo analógové a musia
byť spracované A/D
prevodníkom na digitálne
(teplota, tlak, ...)
4
28. 10. 2013
ZBERNICA V MV
 Základné údaje
◦ účel – výmena dát medzi jednotlivými časťami
systému – podobne ako v počítači alebo v RJ
◦ riešenie prenosu dát
 v RJ je paralelný prenos údajov medzi jednotlivými
časťami RJ – pomocou paralelných spojov na DPS
 vo vozidle medzi jednotlivými časťami riadiaceho
systému sa údaje prenášajú za sebou – sériový prenos
pomocou 2 vodičov
 prenos bit po bite, napr. zmenou napätia na metalickom
kábli

Prenos údajov v MV
5
28. 10. 2013

Prenos údajov v MV
◦ umožňuje prenos informácií a signálov medzi
snímačmi, RJ a akčnými členmi

Spôsoby realizácie zberu údajov a riadenie
1. Centrálny zber a riadenie
2. Zbernicová datová sieť

Centrálny zber a riadenie
◦ každý snímač a akčný člen je spojený s RJ
samostatným vedením
◦ dnes sa už nepoužíva – komplikované a poruchové
6
28. 10. 2013

Zbernicová datová sieť

Zbernicová datová sieť
◦ využíva sériový paketový prenos dvojkových údajov
◦ prenos je definovaný protokolom
 protokol je popis prenosovej cesty, el. signálov,
spojovacej vrstvy, popis štruktúry datových paketov a
popis interpretácie údajov
7
28. 10. 2013

Zbernicová datová sieť – výhody
◦ údaje (napr. snímačov) sú prístupné všetkým pripojeným
RJ a AČ
◦ diagnostiku všetkých RJ a AČ je možné robiť jedným
pripojením na zbernicu
◦ zbernica potrebuje len minimum vodičov
◦ potrebuje menšie konektory - menšie RJ

Typ zbernice
◦
◦
◦
◦

jednovodičová (el. napätie proti kostre)
dvojvodičová (krútená dvojlinka)
optická
bezdrôtová (rádio, bluetooth)
Zbernicová datová sieť – požiadavky v
závislosti od použitia
◦ prenosová rýchlosť v Mb/s
◦ odolnosť proti rušeniu
◦ oneskorenie – riadenie v reálnom čase (napr.
zapaľovacia sústava kontra sťahovanie okien)
◦ typ prenosu
 synchrónny (neoneskorený) – časovo pravidelný prenos
údajov od jednotlivých snímačov v určenom poradí
 alebo asynchrónny prenos –prenos údajov na
vyžiadanie (riadenie udalosťami – vynútené
požiadavkou od RJ)
◦ náročnosť realizácie a cena
8
28. 10. 2013




Multiplexovanie – zlučovanie signálov z
viacerých zdrojov do jedného vedenia
Demultiplexovanie – umožňuje spätne získať
pôvodných signálov
Multiplexor musí byť časovo synchronizovaný
s demultiplexorom
Používal sa napr. v hydropneumatickom
pérovaní Citroenov
9
28. 10. 2013
10
28. 10. 2013

LIN – Local Interconnect Network
◦ používa sa hlavne k prenosu údajov medzi
aktívnymi snímačmi a RJ
◦ využíva princíp riadenia Master-Slave
◦ prenosový protokol podporuje a vyvíja združenie 7
firiem
◦ aktívne snímače a AČ – vlastné napájanie a
vyhodnocovacia a riadiaca elektronika
◦ max. prenos. rýchlosť 19,2kbit/s, prenos po 1
vodiči (+ kostra), adresovaný prenos údajov (údaje
obsahujú adresu príjemcu)

Master vysiela
adresované príkazy na
zbernicu
◦ štruktúra signálu –
štartovací bit,
synchronizačné bity,
identifikátor správy
ktorý obsahuje adresu
príjemcu a príkaz ktorý
sa má vykonať
◦ zbernica prenáša
binárne údaje (0 a 1) a
využíva na to 2
napäťové úrovne – pre
log. 0 je to 12V a pre
log. 1 je to 0V
11
28. 10. 2013
12
28. 10. 2013

Automobil strednej triedy obsahuje asi 30 RJ
(alebo viac):
◦ RJ medzi sebou úzko spolupracujú a využívajú
niektoré spoločné signály,
◦ ak by sa použil systém vzájomného prepojenia RJ
každej s každou, tak by to technicky nebolo možné
- neprehľadné a zložité prepojenie káblov,
komplikovaná diagnostika a opravy

Preto konštruktéri navrhli špeciálnu zbernicu
pre motorové vozidlá CAN – Bus
◦ jednoduchým spôsobom prepája všetky RJ
◦ je to sériová zbernica - signály sú prenášané za
sebou
◦ spravidla tvorená dvoma vodičmi
◦ výhodná najmä z hľadiska väčších vzdialeností
◦ odolná voči poveternostným vplyvom, mechanickým
otrasom a podobne.
13
28. 10. 2013
Systém sériových zberníc
navrhnutý špeciálne
pre použitie v autách.

Controller
Area
Network

Bus
Systém pre dopravu a
rozdeľovanie dát


14
28. 10. 2013

Výhody dvojvodičovej sériovej zbernice
CAN - Bus:
◦ prenos veľkého množstva údajov, čo umožňuje
použitie signálu z jedného snímača pre viaceré RJ;
◦ vysoká rýchlosť prenosu údajov;
◦ malý počet spojovacích konektorov - prenos údajov
je mimoriadne spoľahlivý,
◦ pomerne nízke náklady,
◦ na zbernicu možno pripájať ďalšie RJ bez zmeny
technického a programového vybavenia.
Základné prvky zbernice CAN – Bus
• Vedenie
• Radič
• Prijímač, vysielač
15
28. 10. 2013

Vedenie CAN – Bus
◦ jednotlivé RJ sú spojené len dvoma vodičmi
◦ na zbernici sú uzlové body, pomocou ktorých sú ku
zbernici pripojené jednotlivé RJ (môžu byt na
káblovom zväzku, alebo priamo v RJ)
◦ aby sa znížilo rušenie vonkajším el. mag. poľom
(alternátor, sviečky, elektromotory atd.), sú oba
vodiče stočené do špirály
◦ na oboch koncoch zbernice sú vodiče spojené
rezistormi (zabraňujú nežiaducim odrazom signálov
spať do vedenia), hodnota je asi 120 Ω
16
28. 10. 2013
Usporiadanie vedenia
zbernice CAN – Bus:
1 riadiace jednotky
2 vodiče zbernice
3 prispôsobovacie rezistory
4 uzlové body.
Po oboch vodičoch je prenášaný rovnaký signál a to tak,
že ak na jednom vodiči je signál s napätím 5 V, na
druhom vodiči je napätie 0 V a naopak. Okamžitý súčet
napätia na oboch vodičoch je konštantný a prípadné
rušenia sú vzájomne
vykompenzované, čo
vedie k zvýšeniu
odolnosti voči rušeniu.
Používajú sa medené
vodiče alebo aj optické
vlákna.
Priebeh signálov na zbernici CAN - Bus
17
28. 10. 2013

Radič CAN – Bus
◦ údaje po zbernici sú posielané vo forme vf signálu
(200 kHz)
◦ radič CAN – Bus má za úlohu:
 meniť signály RJ na vf pravouhlé impulzy,
 upraviť a odoslať signál do prijímača/vysielača CAN,
 vf signály prichádzajúce od iných prijímačov/vysielačov
CAN upravovať do podoby vhodnej pre RJ

Prijímač, vysielač CAN – Bus
◦ Blok prijímač/vysielač (Transceiver) sa skladá z:
 vysielača (Transmitter)
 prijímača (Receiver)
◦ Prijíma dáta od radiča CAN a mení ich na elektrické
signály a prichádzajúce dáta od iných riadiacich
jednotiek upravuje pre radič.
18
28. 10. 2013
Priebeh prenosu dát
v systéme CAN – Bus
1 riadiaca jednotka
2 radič
3 prijímač/vysielač
4 konektor
5 vedenie zbernice
Činnosť bloku prijímač/vysielač:
1. RJ (1) pripraví dáta pre radič.
2. Radič (2) spracuje dáta a odovzdá ich
prijímaču/vysielaču.
3. Prijímač/vysielač pretransformuje prijaté dáta
na elektrické signály a odošle ich po vedení do
systému Can–Bus.
4. Všetky RJ napojené na zbernicu dostanú vyslané
údaje.
5. Každá RJ skontroluje o aké dáta sa jedná. Pokiaľ
tieto dáta potrebuje tak ich prijme, pokiaľ nie,
dáta odmietne.
19
28. 10. 2013
DÁTOVÝ PROTOKOL
 Dátový protokol je súbor pravidiel a noriem,
podľa ktorých dochádza k prenosu a výmene
dát.
◦
◦
◦
◦
používa sa štandardizovaný dátový protokol
pre prenos dát sa používa dvojkový kód
kód je tvorený za sebou zoradenými bitmi
každý bit môže mať dva stavy:
 logická 0 (low), používa napätie v rozsahu 0V až 0,8V
 logická 1 (high), používa napätie 2V až 5V
 pásmo 0,8V až 2V je tzv. zakázané pásmo
20
28. 10. 2013

Štruktúra dátového protokolu
◦ Dátový protokol sa delí na sedem úsekov, alebo
polí. V skutočnosti je osem polí, ale pole c. 3 je
nevyužité.
1: Počiatočné pole (1 bit) – označuje začiatok
dátového protokolu.
2: Štatútové pole (11 bitov) – stanovuje prioritu
(prednosť). Ak odošlú protokol dve RJ súčasné,
napríklad signál ABS a signál otáčok motora,
prednosť má signál s vyššou prioritou, teda signál
ABS (je z hľadiska bezpečnosti dôležitejší).
3: Nevyužitý (1 bit).
4: Kontrolné pole (6 bitov) – udáva počet zaslaných
bitov v dátovom protokole. To umožňuje na strane
príjemcu skontrolovať úplnosť dátového prenosu.
21
28. 10. 2013
5: Dátové pole (max. 64 bitov) – obsahuje vlastnú
informáciu určenú riadiacim jednotkám.
6: Bezpečnostné pole (16 bitov) – umožňuje
rozpoznať chyby, ktoré vznikajú pri prenose.
7: Potvrdzovacie pole (2 bity) – signalizuje zo
strany príjemcu na stranu odosielatela správnosť
prevzatia dátového protokolu. Pokiaľ je
zaznamenaná chyba, je prenos dát okamžite
zopakovaný.
8: Koncové pole ( 7 bitov) – ukončuje dátový
protokol. Je to zároveň posledná možnosť ohlásiť
chybu prenosu a zaistiť jeho opakovanie.
ROZDELENIE ZBERNÍC
 V automobiloch sa spravidla používajú dva na
sebe nezávislé systémy zberníc CAN:
◦ vysokorýchlostná a
◦ nízkorýchlostná zbernica.
22
28. 10. 2013

Vysokorýchlostná zbernica.
◦ Táto zbernica zahrnuje oblasť pohonu a pracuje s
rýchlosťou 500 kbit . s-1.
◦ Odoslanie jedného protokolu trvá asi 0,25 ms, RJ
vykonávajú prenos dát každých 7ms až 20ms.
◦ Na vysokorýchlostnú zbernicu sú pripojené RJ
napríklad ABS/EDS, Motronic, automatická
prevodovka.
◦ Sem môžu byt pripojené RJ s vyšším významom pre
bezpečnosť jazdy.

Nízkorýchlostná zbernica.
◦ Rýchlosť prenosu je 62,5 kbit . s-1 a prenos
dátového protokolu trvá asi 1 ms.
◦ Táto zbernica sa používa najmä pre oblasť
komfortu, napríklad centrálne zamykanie, ovládanie
okien atd.
23
28. 10. 2013


D2B ( Domestic Digital Bus) prvý krát použil
Mercedes v triede S pre audio, komunikácie a
navigáciu
MOST (Media Oriented Systems Transport)
◦ umožňuje prenos údajov veľkou rýchlosťou
(vhodné pre video a audio signál)
◦ prenos. rýchlosť 5,6 Mbit/s (D2B)
a 21,2 Mbit/s (MOST)
(60 alebo 227 krát viac ako u CAN)
◦ sieťje kruh alebo hviezda
24
28. 10. 2013
◦ prenos sa uskutočňuje cez kábel z optickými
vláknami priemeru 1mm (POF – Plastic Optical Fibre)
◦ sú odolné proti rušeniu – elektromag. rušenie nemá
vplyv na svetelný lúč v kábli
◦ veľké rýchlosti postačujú pre prenos a spracovanie
audio a video signálu
◦ nevýhodou je komplikované vetvenie zbernice a
napojovanie na elektrickú sústavu



Svetelný signál sa vysiela v kruhu od uzla k
uzlu
V uzle sa obsah správy prečíta, vyhodnotí,
prípadne rozšíri a pošle sa do ďalšieho uzla,
informácia v uzle sa zároveň zrekonštruuje
(zosilní a upraví) a tým sa zabezpečuje proti
chybám
Nový uzol sa dá vložiť po rozpojení kruhu
25
28. 10. 2013

Prevodník (vysielač a
prijímač) prevádza
elektrické signály na
svetelné a naopak

26
28. 10. 2013


Optický kábel – úlohou je viesť modulované
optické žiarenie s malými stratami od
vysielača k prijímaču
Princíp prenosu žiarenia optickým vláknom
27
Download

Elektrický rozvod - 2.cast - zbernice.pdf