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

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

2 Prof. Edson 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

7 Prof. Edson Vista Externo e Interno de um EEC-IV

8 Prof. Edson EEC-IV Brasil Ford-Zetec

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

10 Prof. Edson EEC-IV Brasil - Multiponto L298

11 Prof. Edson Arquitetura da CPU 8061 Intel (PLCC de 60 pinos)

12 Prof. Edson Arquitetura da CPU 8061 Intel 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 Mapa de Memória

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

15 Prof. Edson 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 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 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 PSPS 1 KAPWR 4 SPOUT CANP 31 VPWR 57 Arquitetura da EEC-IV com o GOL-95

17 Prof. Edson 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 TBI do GOL

19 Prof. Edson MAP do GOL

20 Prof. Edson Conector de 60 Pinos

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

22 Prof. Edson 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, 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 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 Projetos com Circuitos Integrados TTL, Texas Instruments, Entrada típica de uma porta TTL

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

39 Prof. Edson Luiz Carlos Passarini – USP São Carlos

40 Prof. Edson Luiz Carlos Passarini – USP São Carlos

41 Prof. Edson Luiz Carlos Passarini – USP São Carlos

42 Prof. Edson

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

44 Prof. Edson PIC 16F877A

45 Prof. Edson Objetivos Específicos da Aula: - Analise Espectral do Sinal Amostrado (Smith, Cap. 3, pag 35-44) - Filtros Passivos (Boylestad, Cap ed., pag ) - Resposta RC para Transientes (Boylestad, Cap ed., pag ) - 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

46 Prof. Edson 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 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 Intersil Application Handbook, 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 Intersil Application Handbook, 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 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, A curva de espectro de frequência mostram as amplitudes para cada valor de frequência.

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

54 Prof. Edson 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, Harry Nyquist ( ) Bell Laboratories

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

71 Prof. Edson Amplificador Operacional CA3140 BIMOSFET

72 Prof. Edson

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

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

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

76 Prof. Edson Sample Hold

77 Prof. Edson

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

79 Prof. Edson

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

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

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

83 Prof. Edson Tabela de aplicações

84 Prof. Edson Tabela básica de sinais de entrada

85 Prof. Edson Tabela de sinais de saída

86 Prof. Edson Cuidados com o AGND e DGND

87 Prof. Edson Cuidados com o AGND e DGND


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