Circuitos de Entrada e Saída - Sensores e Atuadores Automotivos

Circuitos de Entrada Prof Cristóvão Guimarães Durante a matérias de Gerenciamento vimos o funcionamento e alguns comportamentos dos sensores O objetivo desta aula é revisar e construir os principais circuitos utilizados para a entrada e saída de sinais Prof Cristóvão Guimarães FATEC Esquema básico de um controle Posição da válvula borboleta ECU Rotação Temperatura do motor Temperatura Coletor Pressão Coletor Vela de Ignição Sensor Lambda Massa de Combustível Válvula Injetora Válvula de Admissão Válvula de Exaustão entrada de ar Conversor Catalítico Válvula Borboleta Coletor de Admissão Prof Cristóvão Guimarães FATEC Sensores Sensor Natureza Tipo de sensor Descrição Temperatura Ar Analógico TermoResistência NTC Monitora temperatura do ar no coletor de admissão Temperatura Agua Analógico TermoResistência NTC Monitora temperatura do liquido de arrefecimento do motor Pressão no coletor MAP Digital Pressão Diferencial Monitora pressão do ar no coletor de admissão Rotação Digital Sensor Indutivo Mede velocidade angular do eixo da árvore de manivelas Velocidade Digital Sensor Indutivo Mede velocidade angular do eixo posterior à transmissão Posição Válvula Borboleta TPS Analógico Potenciômetro Linear Monitora a posição angular da válvula borboleta Fluxo de Ar MAF Analógico Potenciômetro Linear Monitora fluxo de ar posterior à válvula borboleta Oxigênio Sonda lambda Analógico Eletrodos de Platina separados por óxidos ativos de TiO2 ou ZrO2 Monitora quantidade de oxigênio presente nos gases de exaustão Prof Cristóvão Guimarães FATEC Principais Saídas Atuador Sinal de Comando Descrição Válvulas Injetoras Modulação em largura de Pulso PWM Modulam a massa de combustivel a ser injetada em cada ciclo de trabalho Bobinas de Ignição Modulação em largura de pulso PWM Gerar a alta tensão necessária ao centelhamento Bomba de Combustível Nível lógico IO Aciona a bomba de combustível Válvula de purga do canister Nível lógico IO Aciona purga do sistema evaporativo canister Lâmpada de Erro Nível lógico IO Informa alguma anomalia Prof Cristóvão Guimarães FATEC Essa entrada se destina ao tratamento de entradas de tensão analógicas bateria Prof Cristóvão Guimarães FATEC Este circuito possui na entrada um divisor de tensão resistivo para atenuar a tensão que varia de 0 a 14 Volts na entrada Possui também um amplificador operacional LM358 configurado como seguidor de tensão buffer que tem a função de isolar a impedância do sensor do resto do circuito da Mais um amplificador operacional LM358 configurado como filtro ativo de segunda ordem Prof Cristóvão Guimarães FATEC Abaixo temos a lista dos sinais que podem ser tratados usando o circuito mostrado anteriormente Prof Cristóvão Guimarães FATEC Este circuito se destina ao tratamento de entradas de tensão analógicas sensores Prof Cristóvão Guimarães FATEC Este circuito possui na entrada um amplificador operacional LM358 configurado como seguidor de tensão buffer que tem a função de isolar a impedância do sensor do resto do circuito da Um amplificador operacional LM358 configurado como filtro ativo de segunda ordem Prof Cristóvão Guimarães FATEC Circuito de leitura da Pressão do Coletor Prof Cristóvão Guimarães FATEC Circuito de Leitura de Temperatura MAT e Coolant REGULAR IMPEDÂNCIA PARA 2840 OHM VR3 TRIMPOT TempAgua C25 100nF U6A LM358 R121 10k R122 10k Fe160Hz C28 100nF 12 C27 100nF U6B LM358 C26 100nF R123 470 TempAgua Prof Cristóvão Guimarães FATEC Circuito de Leitura da Sonda GANHO1 U20 AD623 R162 220 12V C98 1uF C97 1uF C99 1uF R163 47K R164 47K R166 100k R165 100k 5V Prof Cristóvão Guimarães FATEC Circuito de leitura da Posição do acelerador Prof Cristóvão Guimarães FATEC Abaixo temos uma tabela onde a topologia 2 pode ser utilizada Prof Cristóvão Guimarães FATEC Essa entrada se destina ao tratamento de sinais digitais Prof Cristóvão Guimarães FATEC Este circuito possui na entrada um divisor de tensão resistivo para atenuar a tensão que varia de 0 a 12 Volts na entrada Assim como um diodo 1N4148 que tem a função te grampear a tensão de entrada para no máximo 57 Volts um amplificador operacional LM339 que tem a função de isolar a impedância do sensor Prof Cristóvão Guimarães FATEC O circuito também efetua uma comparação entre a tensão de entrada terminal positivo e uma tensão de referência efetuada pelo um divisor resistivo no terminal negativo 25 Volts Caso a tensão de entrada seja maior que a tensão de referência a saída do amplificador operacional terá aproximadamente 5 Volts nível lógico 1 caso a tensão de entrada seja menor que a tensão de referência a saída do amplificador operacional terá aproximadamente 0 Volts Prof Cristóvão Guimarães FATEC Utilização da Topologia 3 Sensor Tensão de Trabalho Linha 15 0 ou 15 Volts Sensor de velocidade 0 ou 15 Volts Interruptor de freio 0 ou 15 Volts Interruptor de embreagem 0 ou 15 Volts Linha 15 0 ou 15 Volts Sensor de fase 0 ou 15 Volts Prof Cristóvão Guimarães FATEC Sinal de Ignição freio embreagem Prof Cristóvão Guimarães FATEC Este circuito é utilizado para acionamento de relés Prof Cristóvão Guimarães FATEC Neste circuito o transistor opera como uma chave eletrônica Através do comando enviado pelo microcontrolador 5 Volts a base do transistor é polarizada fazendo que o mesmo conduza a corrente elétrica acionando assim a bobina do relé A bobina do relé é quem limita a corrente no coletor Prof Cristóvão Guimarães FATEC Sensor de RPM Prof Cristóvão Guimarães FATEC O circuito integrado utilizado para o quadramento do sinal do sensor de relutância variável é o LM1815 Este circuito integrado gera pulsos quadrados quando a subida do sinal senoidal do sensor coincide com a passagem por zero do semiciclo positivo para o negativo e a largura do pulso é estabelecida pela constante RC estabelecida pelo resistor RE e o capacitor CB Estabeleceuse uma largura de 100μs que é menor do que o intervalo de tempo correspondente a meio período da senóide de entrada quando o motor se encontra em máxima rotação Prof Cristóvão Guimarães FATEC Controle dos Injetores Prof Cristóvão Guimarães FATEC Este circuito é responsável por realizar a interface entre a válvula injetora de combustível e o microcontrolador evitando assim possíveis danos que a ligação direta entre os dois possa ocasionar O transistor de potência atua fortemente saturado no inicio de sua operação acelerando a abertura da válvula injetora e passando posteriormente para uma posição próxima da região ativa para acelerar o fechamento proporcionando assim melhor controle da massa de combustível injetado Prof Cristóvão Guimarães FATEC O diodo zener de 33 Volts e potência nominal de 5 Watts tem a função de proteger o circuito contra a tensão reversa Prof Cristóvão Guimarães FATEC Acionamento da Bobina Prof Cristóvão Guimarães FATEC Notem que se trata do mesmo circuito integrado utilizado para acionar os injetores A função é a mesma descrita no item anterior isolar a saída do controlador para evitar danos ao mesmo A principal diferença fica pelo uso de dois diodos zeners Prof Cristóvão Guimarães FATEC Regulador 5V LM7805 Prof Cristóvão Guimarães FATEC Regulador de Tensão Prof Cristóvão Guimarães FATEC Este circuito é baseado no circuito integrado LM25965V A tensão de entrada após passar pela chave geral de acionamento da ECU é direcionada ao terminal de entrada deste circuito integrado Este circuito integrado é um regulador de tensão que tem capacidade de regular tensões de até 40 Volts em sua entrada para 5 Volts fixos em sua saída além de ter uma capacidade de suportar uma corrente elétrica de até 3 Ampéres Prof Cristóvão Guimarães FATEC Recomendase a seguinte ligação quantos forem necessários Prof Cristóvão Guimarães FATEC A tabela a seguir mostra o consumo de corrente nas entradas e saídas do módulo de controle Essa informação é importante para duas finalidades 1 Dimensionar o consumo de corrente total do módulo para o circuito de alimentação 2Dimensionamento das trilhas do circuito impresso Prof Cristóvão Guimarães FATEC ReverseGear reverse gear position 10mA BrakeSw Brake pedal switch 10mA FPCMFDK fuel pump pwm feed back 10mA StartRelHS Start relay High side output 05 1 1 10 CANHSH Can interface High 160mA Accpps1 Acc Pedal potentiometer 1 10mA Clutch analog clutch sensor 10mA BrakpresSwit brake pressure switch 10mA Wakeup door switch signal 10mA StartFdbk feed back start relay contact 10mA 05 NeutralSensor neutral position sensorfreq 10mA KEYREQ KL15 key request signal 1 2 1 10 CANHSL Can interface low signal 160mA O2FrontSens front Oxigen Sensor signal high 10mA O2Rearsens Rear Oxigen Sensor signal high 10mA GndSens2 Sensor reference ground 150mA GndSens1 Sensor reference ground 150mA vsens2 Sensor supply voltage 150mA Vsens2 Sensor supply voltage 150mA vsens1 Sensor supply voltage 150mA vsens1 Sensor supply voltage 150mA FanEnbRel fan enable relay command 05 1 1 O2frontSens front Oxigen Sensor signal low 10mA O2ReaSens Rear Oxigen Sensor signal low 10mA GndSens1 Sensor reference ground 150mA GndSens2 Sensor reference ground 150mA ACREL AC compressor relay driver 05 1 1 15 not connected MainRel load relay command 05 1 1 15 FPCMCMD pwm fuel pump command 30mA FANpwmCmd FAN pwm command 15mA FPCMrel fpcm rely command 05 1 O2FrontHeat Front lambda heater 30 15 O2RearHeat Rear lambda heater 30 15 Fuel press fuel pressure sensor 10mA GNDPWR Power Ground 10 Pinos 5253 15 Pinos 5253 1 GNDPWR Power Ground 10Pinos 5253 15Pinos 5253 1 PwrSply Power Supply 3 10 1 PpwrSply DBW power supply 4 10 Ricircolo clamp current dissipation 2 1 LIN LIN line interface for SS only 50mA 150mA OilPress Oil pressure switch 10mA GndSens2 Sensor reference ground 150mA Knock Knock Sensor plus 10mA Tps2 Throttle position sensor 2 10mA AirTemp Air temperature signal 10mA Ecsfdbkload load feed back 20mA Rpm Engine speed plus signal 10mA PhaseIn Phase signal input 10mA GndSens2 Sensor reference ground 100mA Knock Knock sensor minus 10mA Tps1 Throttle position sensor 1 10mA AirPress Manifold Air Pressure 10mA WatTemp Water Temperature 10mA EcsFdbk2 Ecs current feed back2 20mA Prof Cristóvão Guimarães FATEC InjCyl3 Injection Valve Cyl 3 13 InjCyl1 Injection Valve Cyl 1 13 VVTCmd variable valve command 3 ECSCMD Ecs pwm command 20mA vsens1 Sensor supply voltage 150mA ECSENB ecs enable command LS onoff 20mA InjCyl4 Injection Valve Cyl 4 13 InjCyl2 Injection Valve Cyl 2 13 CanpgCmd Canister purge valve 2 DBW DC motor throttle valve minus 5 9 DBW DC motor throttle valve plus 5 9 IgnCyl 1 Ignition coil command cyl1 5 8 IgnCyl 3 Ignition coil command cyl3 5 8 IgnCyl 4 Ignition coil command cyl4 5 8 Prof Cristóvão Guimarães FATEC Projetar uma ECU motocicleta no easyeda com as seguintes entradas Temperatura do ar do coletor Temperatura da Água Pressão do Coletor Sensor de RPM Regulador de tensão 5V e 8V E as seguintes saídas Uma saída de Bico injetor Uma saída para Relé ligar a bomba de combustível Uma saída de Led Prof Cristóvão Guimarães FATEC Não precisa fazer software Somente fazer Esquemático com os circuitos Não precisa fazer o roteamento da placa de circuito impresso Entregar o PDF ou imagens do esquema elétrico Prof Cristóvão Guimarães FATEC Curso básico easyeda httpswwwyoutubecomwatchvb5AksI4 WeuMlistPLXqWj8C4VgUhiRsHWuf5W2 J24NZOc5ku Prof Cristóvão Guimarães FATEC