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Prof. Edson-20121 DISCIPLINA SISTEMAS DE GERENCIAMENTO I EEA102 Prof. Edson.

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1 Prof. Edson-20121 DISCIPLINA SISTEMAS DE GERENCIAMENTO I EEA102 Prof. Edson

2 Prof. Edson-20122 Objetivos Específicos da Aula: - Histórico da EEC - Representações do Mundo - Leitura de Sinais Digitais. (Cap. 4 do Milhor e tomar notas da aula) - Ruído (Bosch 25 ed pag. 102) - Aquisição de sinais Analógicos (Bosch 25 ed pag. 102) - Conversão A/D (Tomar notas das aulas)

3 Prof. Edson-20123

4 4

5 5

6 6 Electronic Engine Control (EEC) Primeiro projeto nasceu em 1978 com uma parceria entre a Intel e a Ford. EEC – I Controlava a ignição, Válvula de Recirculação dos Gases (1978) EEC – II Realimentação através do Lambda (1979) EEC – III Controle Central da Injeção (1983) EEC – IV Controle Central mais OBD I (1984) EEC – V OBD II (1994) EEC – VI CAN www.fordfuelinjection.com.

7 Prof. Edson-20127 Vista Externo e Interno de um EEC-IV www.fordfuelinjection.com.

8 Prof. Edson-20128 EEC-IV Brasil Ford-Zetec www.flaviocursos.com.br

9 Prof. Edson-20129 EEC-V Brasil - Multiponto Intel 8065

10 Prof. Edson-201210 EEC-IV Brasil - Multiponto L298

11 Prof. Edson-201211 Arquitetura da CPU 8061 Intel (PLCC de 60 pinos) www.fordfuelinjection.com.

12 Prof. Edson-201212 Arquitetura da CPU 8061 Intel www.fordfuelinjection.com. 256 Bytes de RAM A/D 13 canais e 10 bits de resolução 8 entradas de alta velocidade 10Saídas de alta velocidade Coprocessadores para HSI e HSO RALU = Register Arithmetic Unit

13 Prof. Edson-201213 Mapa de Memória www.fordfuelinjection.com.

14 Prof. Edson-201214 BobinaKAPWR Relé Principal C9CRelé da Bomba C9 FP-Fuel Pump Conexões para Partida

15 Prof. Edson-201215 FPM = Fuel Pump Monitor ACT = Air Charge Temperature MAP = Manifold Absolute Pressure VREF = Voltage Reference TPS = Throttle Position Sensor ECT = Engine Coolant Temperature INJ = Injection Valve ISC = Idle Speed Control 29 49 GND 11 FPM Relé da Bomba 25 ACT 46 GND ACT MAP 45 MAP 26 VREF 47 TPS ECT 7 ECT 46 GND ECUECU INJ 59 ISC-A 13 ISC-B 14 ISC-C 31 ISC-D 32 Arquitetura da EEC-IV com o GOL-95

16 Prof. Edson-201216 PIP = Profile Ignition Pickup IGN = Ignition System Module IDM = Ignition Diagnostic Module WAC = WOT A/C cut-off WOT = Wide Open Throttle A/C = Air Conditioning PSPS = Power Steering Pressure Switch VSS = Vehicle Speed Sensor KAPWR = Keep Alive Power SPOUT = Spark Output Signal CANP = Canister Purge Solenoid IGN 56 PIP 16 GND 4 IDM 3 VSS 2 1 ECUECU Chave de Ignição BobinaBobina WAC 54 GND 37 56 PSPS 1 KAPWR 4 SPOUT CANP 31 VPWR 57 Arquitetura da EEC-IV com o GOL-95

17 Prof. Edson - 201217 Vista Explodida da TBI FORD 1- Vista explodida do corpo do conjunto injetor 2 – Componentes do Regulador de Pressão 3 – Conector de entrada do combustível 4 – ACT (Air Charge Temperature) 5 – Válvula Borboleta 6 – TPS (Throttle Position Sensor) 7 – Fiação do Bico Injetor

18 Prof. Edson-201218 TBI do GOL

19 Prof. Edson-201219 MAP do GOL

20 Prof. Edson-201220 Conector de 60 Pinos

21 Prof. Edson-201221 Representação do Mundo e Atuação no Mundo Mundo SensorCondicionamento A/D Processamento Análise Decisão Atuação

22 Prof. Edson-201222 Um sinal é uma relação entre dois parâmetros, tais como tensão e tempo. Se os dois parâmetros podem ter valores contínuos em uma faixa de valores, dizemos que o sinal é considerado contínuo. Digital Signal Processing, Steven W. Smith, Caltech, 1999. Contudo, para um sinal ser processado digitalmente é necessário digitalizá-lo e neste processo o sinal passa de tempo contínuo para tempo discreto.

23 Prof. Edson-201223 Uma ECU para funcionar adequadamente necessita ser alimentada por sinais vindos de diversos sensores. Contudo, os sinais dos sensores nem sempre são adequados para serem aplicados diretamente às entradas de um microprocessador ou micro-controlador. Por isto, é necessário um trabalho de condicionamento do sinal para ajustar o nível de tensão, impedância, reduzir ruído, etc. Esta parte da disciplina vai tratar sobre o Condicionamento e Processamento de Sinais.

24 Prof. Edson-201224 Projetos com Circuitos Integrados TTL, Texas Instruments, 1971. Entrada típica de uma porta TTL

25 Prof. Edson-201225 Projetos com Circuitos Integrados TTL, Texas Instruments, 1971. Curva de transferência típica de uma porta TTL

26 Prof. Edson-201226 Porém, os sinais que vem do campo não estão adaptados Projeto de Computadores Digitais, Edson Fregni e Glen Langdon, 2ed, 1977

27 Prof. Edson-201227 O problema do circuito da página anterior é o efeito causado pelos contatos metálicos. Como os contatos pulam durante a comutação ou descomutação, eles produzem um transiente que denominado Bounce Time. Portanto, devemos projetar circuitos que evitem esse problema. Projeto de Computadores Digitais, Edson Fregni e Glen Langdon, 2ed, 1977

28 Prof. Edson-201228 Cópia das páginas para estudo. Projeto de Computadores Digitais, Edson Fregni e Glen Langdon, 2ed, 1977

29 Prof. Edson-201229 Cópia das páginas para estudo. Projeto de Computadores Digitais, Edson Fregni e Glen Langdon, 2ed, 1977

30 Prof. Edson-201230 Cópia das páginas para estudo. Projeto de Computadores Digitais, Edson Fregni e Glen Langdon, 2ed, 1977

31 Prof. Edson-201231 Considerações sobre o ruído Projetos com Circuitos Integrados TTL, Texas Instruments, 1971.

32 Prof. Edson-201232 Classificação dos ruídos, origem e possível solução Projetos com Circuitos Integrados TTL, Texas Instruments, 1971.

33 Prof. Edson-201233 Alguns modelos de circuitos de acoplamento (Discutir os modelos) Direto Com isolação Galvânica Circuitos de grampeamento

34 Prof. Edson-201234 Entradas Digitais Básicas de uma ECU Bosch Sinais de entrada com referência à Terra ou VCC.

35 Prof. Edson-201235 Entradas Digitais Básicas de uma ECU Bosch Sinais de entrada com referência à Terra ou VCC.

36 Prof. Edson-201236 Entradas Analógica Sinais de entrada com referência à Terra ou VCC.

37 Prof. Edson-201237 Entradas Digitais Básicas de uma ECU EEC-IV Ford Sinais de entrada com referência à Terra ou VCC.

38 Prof. Edson-201238 Entradas Analógicas Básicas de uma ECU EEC-IV Ford

39 Prof. Edson-201239 Luiz Carlos Passarini – USP São Carlos

40 Prof. Edson-201240 Luiz Carlos Passarini – USP São Carlos

41 Prof. Edson-201241 Luiz Carlos Passarini – USP São Carlos

42 Prof. Edson-201242

43 Prof. Edson-201243 Arquitetura básica de um pino do grupo RA

44 Prof. Edson-201244 PIC 16F877A

45 Prof. Edson-201245 Objetivos Específicos da Aula: - Analise Espectral do Sinal Amostrado (Smith, Cap. 3, pag 35-44) - Filtros Passivos (Boylestad, Cap. 23 10ed., pag 694-698) - Resposta RC para Transientes (Boylestad, Cap. 24 10ed., pag 737-755) - Amplificadores Operacionais. (Notas de aula do Prof. Edson, 1983) - Circuito da Injeção Eletrônica O livro The Scientist and Engineer's Guide to Digital Signal Processing By Steven W. Smith, Ph.D. ser obtido por capítulos, gratuitamente em http://www.dspguide.com

46 Prof. Edson-201246 Lista de Exercícios 1 (Entrega no dia 30/03/2012) Montar um programa no Projeto ECU com PIC que leia um botão e incremente um contador interno de 8 bits. A cada pulso do botão esse contador de 8 bits deve acrescentar 1 unidade no contador. O conteúdo desse contador interno deve ser apresentado nos 8 leds disponíveis na porta C do PIC. Apresentar o projeto funcionando na aula e trazer um relatório com o programa e esquema do circuito eletrônico.

47 Prof. Edson-201247 A conversão A/D é um processo de duas fases. A primeira é a Quantização, que é o processo de converter um sinal contínuo em discreto. A segunda fase é o processo de Codificação. O processo é uma função não linear e a resolução (Q) depende do número de estados (N) de saídas. Intersil Application Handbook, 1985.

48 Prof. Edson-201248 Intersil Application Handbook, 1985. Freqüência de Amostragem e Faixa de Passagem Suponha um sinal de amostragem SP (b) com amplitude 1 sendo multiplicado pelo sinal de entrada (a). O resultado do produto é um sinal com comportamento discreto modulado pelo sinal de entrada.

49 Prof. Edson-201249 Intersil Application Handbook, 1985. Frequência de Amostragem e Faixa de Passagem Suponha um sinal de amostragem fs (b) com amplitude 1 sendo multiplicado pelo sinal de entrada (a), mas com um um capacitor na saída. Durante o chaveamento, um valor constante é armazenado (S/H).

50 Prof. Edson-201250 Qual deve ser a frequência mínima de amostragem para não perder informação? Se um sinal contínuo, com largura de banda limitada, não contiver nenhuma frequência maior que fc, então o sinal original pode ser reconstruído sem distorção se a taxa de amostragem for maior que fc. (fc=frequência do sinal de entrada) Intersil Application Handbook, 1985. A curva de espectro de frequência mostram as amplitudes para cada valor de frequência.

51 Prof. Edson-201251 Intersil Application Handbook, 1985 Quando adicionamos um sinal de amostragem nós introduzimos novas harmônicas (1fs, 2fs, 3fs), deslocando o espectro. Caso a frequência de amostragem não seja suficientemente alta, ocorrerá uma sobreposição do espectro do sinal original com a frequência de amostragem. (Aliasing=superposição) fs { "@context": "http://schema.org", "@type": "ImageObject", "contentUrl": "http://images.slideplayer.com.br/4/1473612/slides/slide_51.jpg", "name": "Prof.", "description": "Edson-201251 Intersil Application Handbook, 1985 Quando adicionamos um sinal de amostragem nós introduzimos novas harmônicas (1fs, 2fs, 3fs), deslocando o espectro. Caso a frequência de amostragem não seja suficientemente alta, ocorrerá uma sobreposição do espectro do sinal original com a frequência de amostragem. (Aliasing=superposição) fs

52 Prof. Edson-201252 Digital Signal Processing, Steven W. Smith, Caltech, 1999. Exemplos de sinais com taxa de amostragem adequados. (fc = frequência do sinal fs = frequência de amostragem) fc=9%fs fc=0%fs

53 Prof. Edson-201253 Exemplo de sinal com taxa de amostragem inadequado. Digital Signal Processing, Steven W. Smith, Caltech, 1999. fc=95%fs Frequência Alias

54 Prof. Edson-201254 Segundo o critério de Nyquist, a frequência de amostragem fs deve ser sempre maior do que duas vezes a maior frequência do sinal amostrado fc. Digital Signal Processing, Steven W. Smith, Caltech, 1999. Harry Nyquist (1889-1976) Bell Laboratories

55 Prof. Edson-201255 Espectro de um de Amostragem na de Trem de Pulsos. Como o pulso de amostragem não tem largura infinitesimal, observaremos um trem de pulsos que possui muitas harmônicas. Rogério Regazzi et al., Soluções práticas de instrumentação e automação.

56 Prof. Edson-201256 Partindo de Fourier que postula que qualquer sinal periódico pode ser representado como uma somatória adequada de sinais senoidais.

57 Prof. Edson-201257 Efeito no Sinal Amostrado Rogério Regazzi et al., Soluções práticas de instrumentação e automação.

58 Prof. Edson-201258 FILTRO PASSIVO PASSA BAIXA (FPB) Fundamentalmente, um circuito composto por um resistor e um capacitor formam um FPB passivo, cuja atenuação da amplitude do sinal de entrada é dependente da freqüência. Quanto maior a freqüência, menor será a impedância visto pela linha e como conseqüência, uma maior atenuação. Robert L. Boylestad Introductory Circuit Analysis, 10ed

59 Prof. Edson-201259 Determinação do Ganho R Xc Vi Vo Robert L. Boylestad Introductory Circuit Analysis, 10ed

60 Prof. Edson-201260 FILTRO PASSIVO PASSA ALTA (FPA) De forma oposta ao FPB, o FPA reduz a atenuação na medida que a frequência de entrada aumenta. Para sinais abaixo do ponto de corte a impedância somente aumenta, reduzindo a amplitude do sinal de saída. Robert L. Boylestad Introductory Circuit Analysis, 10ed

61 Prof. Edson-201261 Classificação dos ruídos, origem e possível solução Xc R Vi Vo Robert L. Boylestad Introductory Circuit Analysis, 10ed

62 Prof. Edson-201262 PULSO IDEAL Robert L. Boylestad Introductory Circuit Analysis, 10ed

63 Prof. Edson-201263 PULSO REAL Robert L. Boylestad Introductory Circuit Analysis, 10ed

64 Prof. Edson-201264 Circuito RC com Chaveamento Robert L. Boylestad Introductory Circuit Analysis, 10ed

65 Prof. Edson-201265 Aplicação de uma Onda Quadrada no FPB Robert L. Boylestad Introductory Circuit Analysis, 10ed

66 Prof. Edson-201266 Saída do Filtro Robert L. Boylestad Introductory Circuit Analysis, 10ed

67 Prof. Edson-201267 Amplificador Operacional com Ganho Unitário Características: Alta impedância de entrada Baixa impedância de saída Ganho unitário Ein=Eout

68 Prof. Edson-201268 Amplificador não Inversor Características: Impedância de entrada alta Corrente I R1 =I R2 Ganho = (1+R2/R1) Não se consegue ganho < 1

69 Prof. Edson-201269 Amplificar Inversor Características: Impedância de entrada igual a R1 Corrente I R1 =I R2 não importando R2 Ganho = -(R2/R1) É possível ganho < 1 Saída é invertida

70 Prof. Edson-201270 Conversor Corrente Tensão Características: Impedância de entrada igual a R Corrente I=I R Saída invertida

71 Prof. Edson-201271 Amplificador Operacional CA3140 BIMOSFET

72 Prof. Edson-201272

73 Prof. Edson-201273 Amostragem de um Sinal Analógico ta = Tempo de aquisição do sinal. ta

74 Prof. Edson-201274 Determinando a taxa de amostragem para uma frequência de 1kHz e uma resolução de 0.001V.

75 Prof. Edson-201275 S/H Sample Hold VinVout O Sample-Hold permite o alongamento do tempo de amostragem

76 Prof. Edson-201276 Sample Hold

77 Prof. Edson-201277

78 Prof. Edson-201278 Características das entradas analógicas Observar: Impedância da fonte de sinal Diferença de tensão entre os canais

79 Prof. Edson-201279

80 Prof. Edson-201280 D/A Converter Registrador de Aproximação Sucessiva Clock Sinal Saída +-

81 Prof. Edson-201281 V(in) D C B A V(AD) Status 3V 1 0 0 0 2,496V V(in)>V(AD) 3V 1 1 0 0 3,744V V(in)V(AD) Vamos Testar um Conversor de 4 bits Limitado à 5V

82 Prof. Edson-201282 S/H ADC Mundo uP Resultado da Amostragem e Digitalização

83 Prof. Edson-201283 Tabela de aplicações

84 Prof. Edson-201284 Tabela básica de sinais de entrada

85 Prof. Edson-201285 Tabela de sinais de saída

86 Prof. Edson-201286 Cuidados com o AGND e DGND

87 Prof. Edson-201287 Cuidados com o AGND e DGND


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