SISTEMAS DE GERENCIAMENTO I (SGI)

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1 SISTEMAS DE GERENCIAMENTO I (SGI)
DISCIPLINA SISTEMAS DE GERENCIAMENTO I (SGI) Prof. Edson Prof. Edson-2012

2 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 ) Circuitos de Detecção de Sinal dos Sensores RMV. LM1815 (Datasheet) NCV 1124 (Datasheet) Métodos de construção de software Prof. Edson-2012

3 PROF. Edson-2012 Uma contribuição ao controle de motores de combustão interna, BRAGA 2007

4 PROF. Edson-2012 Uma contribuição ao controle de motores de combustão interna, BRAGA 2007

5 PROF. Edson-2012 Desenvolvimento de um sistema de gerenciamento para MCI – Pujatti Pdas

6 2:1 até 12:1 2:1 até 15:1 14.7:1 Prof. Edson 2012

7 Diagrama Esquemático do ECU de EFI Bosch K-Jetronic
Prof. Edson 2012 Gasoline Fuel Injection System K-Jectronic – Bosch Technical Instruction

8 Prof. Edson 2012

9 Arquitetura de Controle
Prof. Edson 2012 9 Luiz Glielmo, et al., Achitecture for eletronic control unit tasks in automotive engine control, 2000, IEEE 9

10 Arquitetura de Controle
Prof. Edson 2012 10 Luiz Glielmo, et al., Achitecture for eletronic control unit tasks in automotive engine control, 2000, IEEE 10

11 Arquitetura de Controle
Prof. Edson 2012 11 11

12 Rotina de Controle do Timer 0
INT_TIMER0 Recarrega TRM0 Ignição =1? N Bomba=0 Bico=0 Decrementa Tinj Tinj=0 Tinj=0? Retorna S Bico=0 Tinj=0 Prof. Edson 2012 12 12

13 Rotina de Controle da Interrupção Externa
INT_EXT Bomba =1? N S Tinj=Valor_Calc Bico=1 Retorna Prof. Edson 2012 13 13

14 Rotina do Laço Principal
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(0b ); //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) Main Inicializa Variáveis Carrega Parâmetros Set do Hardware Lê as entradas Analógicas Calculo(Valor_Calc) Ignição =1? TPS=read_adc(); S Tempo p/ Pressurizar Bomba=1 Prof. Edson 2012 14 14

15 Estratégia Speed-Density
Prof. Edson 15 15

16 Eficiência Volumétrica na Estratégia Speed-Density
Prof. Edson 16 Notas de Aula Prof. Passarini – USP 16

17 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.. Prof. Edson 17 Notas de Aula Prof. Passarini – USP 17

18 Interpolação de 1 variável
Interpolação de 2 variáveis Prof. Edson 18 18

19 y x Prof. Edson 19 Notas de Aula Prof. Passarini – USP 19

20 Tabelas de 1 variável Offset na partida Prof. Edson 20 20

21 Tabela de 2 variáveis Bomba de aceleração Motor 1 lb=453,9 gramas
Prof. Edson 21 21

22 Tabela de 2 variáveis Avanço da ignição Prof. Edson 22 22

23 Colocar aqui o processo de leitura.
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. Prof. Edson 23 23

24 Freqüência pelo Sensor Hall
RPM F(Hz) CMD Árvore Prof. Edson 24 24

25 Hall com circuito de rampa para determinar o ponto de carga da bobina
Hall com circuito de rampa para determinar o ponto de carga da bobina. O ponto S1 pode ser programado internamente nas unidades de ignição. Prof. Edson 25 25

26 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 Prof. Edson

27 Multi-Tasking HALL TEMP TPS TPS HEGO HALL TEMP ECU HEGO
A 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 TEMP TPS TPS HEGO HALL TEMP ECU HEGO Prof. Edson 27 27

28 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” Prof. Edson 28 28

29 Tarefas Sequenciais Abaixo 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 Tempo ~ 1s Ler entradas Analógicas Tempo ~ 10ms Calcular tempo de injeção Prioridades Tempo ~ 10ms Ler Sensor Hall Tempo ~ 1ms Controlar Bico Tempo ~ 0.1ms Prof. Edson 29 29

30 Multi-Tasking Observamos 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 Chave de Ignição Interrupções Ler entradas Analógicas Event-driven As interrupções priorizam os processos mais rápidos e dividem o tempo de processamento conforme a necessidade dos eventos Time-driven e Event-driven. Ler Sensor Hall Calcular tempo de injeção Time-driven Controlar Bico Display Comunicações Loop Principal Prof. Edson 30 30

31 Multi-Tasking em Programação Seqüencial
As 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 Chave? Ler Chave de Ignição Interrupções Analógica? Ler entradasAnalógicas Event-driven Ler Sensor Hall Calcular? Calcular tempo de injeção Time-driven Display? Display Controlar Bico ODBII? Comunicações Loop Principal Prof. Edson 31 31

32 Multi-Tasking em Programação Seqüencial
Internamente, as tarefas não devem monopolizar o processamento. 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) { } Interrupções Event-driven Ler Sensor Hall Time-driven Controlar Bico Prof. Edson 32 32

33 Multi-Tasking – Máquinas de Estado
Uma outra forma muito usual de programação no modelo Máquina de Estados é controlar temporalmente as Máquinas de estado (tarefas). Prof. Edson 33 Tim Wilmshurst, Deign Embeded System with Microcontroller PIC 33

34 Multi-Tasking – Máquinas de Estado
É possível também fazer com os estados sejam cíclicos, mas podem ser coordenados para executar tarefas fora de uma seqüência. Prof. Edson 34 Dogan Ibrahin, Advanced Pic Contttolker Programming in C 34

35 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 35 35

36 AUTOSAR Modularity Modularity of automotive software elements will enable tailoring of software according to the individual requirements of electronic control units and their tasks. Scalability Scalability of functions will ensure the adaptability of common software modules to different vehicle platforms to prohibit proliferation of software with similar functionality. Transferability Transferability of functions will optimize the use of resources available throughout a vehicle’s electronic architecture. 36 36

37 AUTOSAR Re-usability Re-usability of functions will help to improve product quality and reliability and to reinforce corporate brand image across product lines. Standardized interfaces Standardization 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 37 37

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 38 38

39 Prof. Edson 2012 39 39

40 Chester Dawes, Curso de eletrotécnica, 1972
Relutância Magnética 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 Chester Dawes, Curso de eletrotécnica, 1972

41 Algumas relações magnéticas importantes
Prof. Edson

42 Chester Dawes, Curso de eletrotécnica, 1972
Quando há variação de Fluxo Magnético temos indução de corrente no fio. Prof. Edson Chester Dawes, Curso de eletrotécnica, 1972

43 Lequesne et al., Magnetic Velocity Sensor, IEEE 1996
Sensor de Relutância Magnética Prof. Edson Lequesne et al., Magnetic Velocity Sensor, IEEE 1996

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

45 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 Prof. Edson

46 Sensor de relutância magnética Bosch
Prof. Edson 46 46

47 Sensor de relutância magnética Bosch
Prof. Edson

48 Sensor de relutância magnética
58 dentes 6º por dente Prof. Edson

49 Sensor de relutância magnética
Posicionado no 12º dente antes do TDC do cilindro 1 Prof. Edson

50 Prof. Edson

51 LOW HIGH Prof. Edson

52 ?? 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 ?? Prof. Edson

53 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 Prof. Edson

54 PROF. Edson-2008

55 NCV1124 Prof. Edson

56 Prof. Edson

57 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. Prof. Edson

58 (+/-75mV) < Vin < (+/-135mV) a histerese é em torno de 45mV.
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. Prof. Edson

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