Prof. Edson-20121 DISCIPLINA SISTEMAS DE GERENCIAMENTO I (SGI) Prof. Edson.

Prof. Edson-2012 1

DISCIPLINA

SISTEMAS DE GERENCIAMENTO I (SGI)

Prof. Edson

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Objetivos Específicos da Aula:- Estratégias de Injeção Eletrônica (Pujatti)

- Estratégias da Ignição Eletrônica (Pujatti )

- Sensores de Relutância Magnética (Lequesne et al., Magnetic Velocity Sensor, IEEE 1996)

- Roda Fônica (Bosch 25 ed. Pág. 119-121)

- Circuitos de Detecção de Sinal dos Sensores RMV.

- LM1815 (Datasheet)

- NCV 1124 (Datasheet)

- Métodos de construção de software

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Uma contribuição ao controle de motores de combustão interna, BRAGA 2007

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Uma contribuição ao controle de motores de combustão interna, BRAGA 2007

PROF. Edson-2012 5

PdasDesenvolvimento de um sistema de gerenciamento para MCI – Pujatti - 2007

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2:1 até 12:1

2:1 até 15:1

14.7:1

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Diagrama Esquemático do ECU de EFI Bosch K-Jetronic

Gasoline Fuel Injection System K-Jectronic – Bosch Technical Instruction - 2000

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Arquitetura de Controle

Luiz Glielmo, et al., Achitecture for eletronic control unit tasks in automotive engine control, 2000, IEEE

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Luiz Glielmo, et al., Achitecture for eletronic control unit tasks in automotive engine control, 2000, IEEE

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Rotina de Controle do Timer 0

INT_TIMER0

Recarrega TRM0

Ignição =1? Bomba=0

Bico=0

Tinj=0

N

DecrementaTinj

Tinj=0?

Bico=0

Tinj=0

S

Retorna

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Rotina de Controle da Interrupção Externa

INT_EXT

Bomba =1? N

Tinj=Valor_Calc

Bico=1

S

Retorna

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Rotina do Laço Principal

Main

Ignição =1?

Calculo(Valor_Calc)

Bomba=1

S

Inicializa VariáveisCarrega Parâmetros

Set do Hardware

setup_adc_ports (RA0_analog);

setup_adc(adc_clock_internal);

set_adc_channel (0);

setup_timer_0 (RTCC_INTERNAL | RTCC_DIV_16); // Define a taxa do Prescaler

set_timer0(225); // Define o valor inicial do TMR0

enable_interrupts (global | int_timer0); // Habilita a interrupção

// pin B0 and B1 are input and pins B[2-7] outputs

set_tris_b(0b00000011);

//the interrupt set to occur when the value changes

//from low to high

ext_int_edge(H_TO_L);

//enables the interrupt at the given level, INT_EXT.

enable_interrupts(GLOBAL);

enable_interrupts(INT_EXT);

set_adc_channel(0)

Lê as entradasAnalógicas

TPS=read_adc();

Tempo p/ Pressurizar

)/(_

0

00

CANV

VNT

T

p

p

TinjetoresinjetorFluxo

PistãoadmcilMAP

MAP

Oninj

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Estratégia Speed-Density


Eficiência Volumétrica na Estratégia Speed-Density

ciladm

injetoresinjetorFluxo

PistãoadmcilMAP

MAP

Oninj

V

admitidaarMassa

CANV

VNTT

pp

T

__

)/(_

0

00

Notas de Aula Prof. Passarini – USP

CycleDutyN

BSFCPV

injetores

motorinjetorFluxo __


Todas as estratégias são dependentes de uma medida de frequência precisa para estabelecer as condições do motor.

A rotina para medir frequência numa ECU é uma das mais importantes, visto que muitas tabelas e parâmetros estão relacionados com a rotação..



x

xxfxfxf

00 )()(

Interpolação de 1 variável

y

yyf

x

xxfyxfyxf xxyy

00

0000),(),(

Interpolação de 2 variáveis



y

yyf

x

xxfyxfyxf xxyy

00

0000),(),(

x

y


Tabelas de 1 variável

Offset na partida


Tabela de 2 variáveis

Bomba de aceleração

1 lb=453,9 gramas

Mot

or


Tabela de 2 variáveis

Avanço da ignição


Nesta aula discute-se como medir a frequência de uma sinal usando a interrupção externa e do Timer 0.

Colocar aqui o processo de leitura.


Freqüência pelo Sensor Hall

ou

RPMRPS

RPMFHall

60

30

CMD

Árvore

RPM F(Hz)

300 10

900 30

1500 50

3000 100

6000 200


Hall com circuito de rampa para determinar o ponto de carga da bobina. O ponto S1 pode ser programado internamente nas unidades de ignição.

3070

303070

1

333.23

7

TTF

TTT


Multi-Tasking e Operação em Tempo Real

Quase todos os sistemas embarcados tem uma ou mais atividades que necessitam de um alto desempenho. No caso da ECU, muitas tarefas têm demandas de processamento simultâneo, ou quase simultâneo, como controle do tempo dos bicos injetores, leitura do sinal da roda fônica, leitura de sinais analógicos etc. O estilo de programação linear e seqüencial neste tipo de processo não permite que todas as tarefas sejam executadas no tempo correto.

Portanto, é necessário que se conheça algumas técnicas de programação para tarefas de alto desempenho e para isto é necessário compreender as exigências em:

- Multi-tasking ou Multi-tarefa

- Operação em tempo real

- Multi-tasking em programação seqüencial

- Princípios da Operação em Tempo Real


Multi-TaskingA operação Multi-Tasking é um processo na qual várias tarefas deveriam ser executadas simultaneamente, mas como a execução é seqüencial é necessário decidir o que deve ser feito primeiro e o que pode ficar para o final

HALL

TPS

TEMP

HEGO

HALL

TPS TEMP

HEGO

ECU


Multi-Tasking

A programação de um processo Multi-Tasking exige inicialmente a divisão do processo em tarefas de maneira que cada tarefa seja uma atividade distinta.

“Uma tarefa é uma função ou seção de um programa que executa claramente um propósito dentro de um processo”


Tarefas SequenciaisAbaixo temos um exemplo de um programa dividido em tarefas bem distintas e cujo tempo de execução varia conforme a demanda de cada tarefa.

Ler Chave de Ignição

Ler entradasAnalógicas

Ler SensorHall

Calcular tempode injeção

Controlar Bico

Tempo ~ 1s

Tempo ~ 10ms

Tempo ~ 10ms

Tempo ~ 1ms

Tempo ~ 0.1ms

Prioridades


Multi-TaskingObservamos que na estrutura anterior há uma dependência e interferência muito grande nos processos mais rápidos com relação aos processos mais lentos. Logo, devemos criar tarefas que tenham mais prioridades sobre os outros.


Ler entradasAnalógicas Ler Sensor

Hall

Calcular tempode injeção

Controlar Bico

Display

Comunicações

Interrupções

As interrupções priorizam os processos mais rápidos e dividem o tempo de processamento conforme a necessidade dos eventos Time-driven e Event-driven.

Event-driven

Time-driven

Loop Principal


Multi-Tasking em Programação SeqüencialAs tarefas em uma programação sequencial devem ser executadas conforme a demanda do momento e devidamente sincronizadas com o processo, como uma Máquina de Estados.


Ler entradasAnalógicas

Ler SensorHall

Calcular tempo de injeção

Controlar BicoDisplay

Comunicações

Interrupções

Event-driven

Time-driven

Loop Principal

Ler Chave?

Analógica?

Calcular?

Display?

ODBII?


Multi-Tasking em Programação SeqüencialInternamente, as tarefas não devem monopolizar o processamento.

Ler SensorHall

Controlar Bico

Interrupções

Event-driven

Time-driven

setup_adc_ports (RA0_analog);

setup_adc(adc_clock_internal);

set_adc_channel (0);

setup_timer_0 (RTCC_INTERNAL | RTCC_DIV_16); // Define a taxa do Prescaler

set_timer0(225); // Define o valor inicial do TMR0

enable_interrupts (global | int_timer0);

.

.

while(chave_ignicao = = 1)

{

}


Multi-Tasking – Máquinas de EstadoUma outra forma muito usual de programação no modelo Máquina de Estados é controlar temporalmente as Máquinas de estado (tarefas).

Tim Wilmshurst, Deign Embeded System with Microcontroller PIC


Multi-Tasking – Máquinas de EstadoÉ possível também fazer com os estados sejam cíclicos, mas podem ser coordenados para executar tarefas fora de uma seqüência.

Dogan Ibrahin, Advanced Pic Contttolker Programming in C

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Para ter competência em programação são necessários:

Conhecimento da linguagem

Conhecimento de estrutura de dados

Conhecimento sobre heurísticas e algoritmos

Planejar, planejar, planejar e depois codificar

Muita prática

E aprender com programas que existem, ou seja, simular manualmente.

E se possível, seguir algumas normas, tais como a da AUTOSAR

(Automotive Open System Architecture)

Prof. Edson - 2012

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AUTOSARModularity

Modularity of automotive software elements will enable tailoring of software according to the

individual requirements of electronic control units and their tasks.

ScalabilityScalability of functions will ensure the adaptability of

common software modules to different vehicle platforms to prohibit proliferation of software with

similar functionality.

TransferabilityTransferability of functions will optimize the use of resources available throughout a vehicle’s electronic

architecture.

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AUTOSARRe-usability

Re-usability of functions will help to improve product quality and reliability and to reinforce

corporate brand image across product lines.

Standardized interfacesStandardization of functional interfaces across

manufacturers and suppliers and standardization of the interfaces between the different SW-Layers is seen as a basis for achieving the technical goals of

Autosar

Prof. Edson 2012 38

Para atender aquelas exigências

Planejar o software:

Esteja certo que você compreende a conexão (importância) do hardware e software. Em sistemas embarcados as duas áreas são muito conectadas.

Descreva em linguagem natural o que você deseja que o software execute.

Saiba quais são os requisitos do software e hardware.Tente descrever quais seriam as variáveis de entrada e saída.Pense como um micro!

Prof. Edson 2012 39

Relutância Magnética

rels A

l

A relutância é a resistência oposta à passagem do fluxo magnético e corresponde à resistência no circuito elétrico. A relutância é inversamente proporcional à seção transversal do seu trajeto. É a dificuldade imposta ao circuito magnético.

Prof. Edson - 201240

Chester Dawes, Curso de eletrotécnica, 1972

Algumas relações magnéticas importantes

NI

mWbA

B

mAl

NIH

CampoeIntensidad

FluxoDensidade

H

B

2/

/

_

_


Quando há variação de Fluxo Magnéticotemos indução de corrente no fio.

Prof. Edson - 2012 42Chester Dawes, Curso de eletrotécnica, 1972

Henries

)(

2

l

ANL

dt

diLtv

eN

I

Prof. Edson - 2012 43Lequesne et al., Magnetic Velocity Sensor, IEEE 1996

Sensor de Relutância Magnética

Prof. Edson - 2012 44Lequesne et al., Magnetic Velocity Sensor, IEEE 1996

N

iidt

d

dt

dtv

1

)(

roda da raio r

y direção na oCompriment L

espiras de NúmeroN

)()(

)(

minmax

onde

BBNLrtv

BBNLrtv

pp


Sensores de Relutância Magnética

Vantagens:

- Podem trabalhar em altas temperaturas- Alta imunidade à vibrações- Robustez mecânica

Aplicações

- Controle de tração e anti-derrapagem- Controle de estabilidade- Detecção de posição do virabrequim


Sensor de relutância magnética Bosch

dt

dtv

)(


Sensor de relutância magnética Bosch


Sensor de relutância magnética

dt

dU A

58 dentes 6º por dente

Sensor de relutância magnética


Posicionado no 12º dente antes do TDC do cilindro 1


LOW

HIGH


Considerações para projeto

- Ruído acoplado

- Tensão máxima na freqüência máxima

- Tensão mínima durante a partida

- Variação da amplitude

- Variação da freqüência

- Variação da tensão de alimentação

??


Considerações para projeto

- Ruído acoplado

- Tensão máxima na freqüência máxima

- Tensão mínima durante a partida

- Variação da amplitude

- Variação da freqüência

- Variação da tensão de alimentação

- Em geral a tensão na partida fica em torno de 0.8V

- Em marcha lenta entre 1.0V e 4.0V

60

2 RPM

)2sen(

sen

ftEme

tEme

PROF. Edson-2008 54

Prof. Edson - 2012 55histerese de Comparador

tensãode referência da Corrente

entrada apolarizar para referência de Corrente

baixa passa Filtro

entrada de corrente daLimitador

sensor do Impedância

1

1

1

1

COMP

IN

INP

C

R

R

ADJ

RS

11

1max1max

HYS

11

RS

11

RS

2

1

por odeterminadser pode filtro o E

.

por limitada será entrada de tensãoMáxima

V0

Vhisterese de valor um doConsideran

:então ,0V Se

:são COMP1 de entradas nas tensãoa ,0V Se

RfC

RINV

VVVV

VccVVVV

VRRINPV

RINV

RRINPV

c

RS

OUTHYS

OUTHYS

RSRS

ADJADJ

RS

NCV1124


Sinal no pino 3 é grampeado internamente

Limitação de corrente de entrada dada por Rin=VP/3mA.

Detecta cruzamento de zero. Pino 12

Largura de pulso ajustável. Pino 14

3 modos de operação. Pino 5.


Modo 1: Pino 5 aberto

Modo adaptativo, onde o valor da histerese acompanha o sinal de pico do sensor.

(+/-75mV) < Vin < (+/-135mV) a histerese é em torno de 45mV.

Se Vin > (+/-230mV) a histerese fica em torno de 80% do sinal de entrada, ou seja, o sinal de entrada deve ultrapassar esse valor.

Modo 2: Pino 5 em VCC

A histerese de entrada é fixado em 200mV. A saída somente comuta se Vin > 200mV.

Modo 3: Pino 5 em GND

A histerese é fixado em 0V +/- 25mV. Forma básica do detector de cruzamento de zero.

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