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

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

2 Prof. Edson-20122 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

3 PROF. Edson-20123 Uma contribuição ao controle de motores de combustão interna, BRAGA 2007

4 PROF. Edson-20124 Uma contribuição ao controle de motores de combustão interna, BRAGA 2007

5 PROF. Edson-20125 PdasDesenvolvimento de um sistema de gerenciamento para MCI – Pujatti - 2007

6 Prof. Edson 20126 2:1 até 12:1 2:1 até 15:1 14.7:1

7 Prof. Edson 20127 Diagrama Esquemático do ECU de EFI Bosch K-Jetronic Gasoline Fuel Injection System K-Jectronic – Bosch Technical Instruction - 2000

8 Prof. Edson 20128

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

10 Prof. Edson 201210 Arquitetura de Controle Luiz Glielmo, et al., Achitecture for eletronic control unit tasks in automotive engine control, 2000, IEEE

11 Prof. Edson 201211 Arquitetura de Controle

12 Prof. Edson 201212 Rotina de Controle do Timer 0 INT_TIMER0 Recarrega TRM0 Ignição =1? Bomba=0 Bico=0 Tinj=0 N Decrementa Tinj Tinj=0? Bico=0 Tinj=0 S Retorna

13 Prof. Edson 201213 Rotina de Controle da Interrupção Externa INT_EXT Bomba =1? N Tinj=Valor_Calc Bico=1 S Retorna

14 Prof. Edson 201214 Rotina do Laço Principal Main Ignição =1? Calculo(Valor_Calc) Bomba=1 S Inicializa Variáveis Carrega 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 entradas Analógicas TPS=read_adc(); Tempo p/ Pressurizar

15 Prof. Edson - 201215 Estratégia Speed-Density

16 Prof. Edson - 201216 Eficiência Volumétrica na Estratégia Speed-Density Notas de Aula Prof. Passarini – USP

17 Prof. Edson - 201217 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.. Notas de Aula Prof. Passarini – USP

18 Prof. Edson - 201218 Interpolação de 1 variável Interpolação de 2 variáveis

19 Prof. Edson - 201219 Notas de Aula Prof. Passarini – USP x y

20 Prof. Edson - 201220 Tabelas de 1 variável Offset na partida

21 Prof. Edson - 201221 Tabela de 2 variáveis Bomba de aceleração 1 lb=453,9 gramas Motor

22 Prof. Edson - 201222 Tabela de 2 variáveis Avanço da ignição

23 Prof. Edson - 201223 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.

24 Prof. Edson - 201224 Freqüência pelo Sensor Hall CMD Árvore RPMF(Hz) 30010 90030 150050 3000100 6000200

25 Prof. Edson - 201225 Hall com circuito de rampa para determinar o ponto de carga da bobina. O ponto S1 pode ser programado internamente nas unidades de ignição.

26 Prof. Edson - 201226 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

27 Prof. Edson - 201227 Multi-Tasking 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 TPS TEMP HEGO HALL TPS TEMP HEGO ECU

28 Prof. Edson - 201228 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

29 Prof. Edson - 201229 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 Ler entradas Analógicas Ler Sensor Hall Calcular tempo de injeção Controlar Bico Tempo ~ 1s Tempo ~ 10ms Tempo ~ 1ms Tempo ~ 0.1ms Prioridades

30 Prof. Edson - 201230 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 Ler entradas Analógicas Ler Sensor Hall Calcular tempo de 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

31 Prof. Edson - 201231 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 de Ignição Ler entradasAnalógicas Ler Sensor Hall Calcular tempo de injeção Controlar Bico Display Comunicações Interrupções Event-driven Time-driven Loop Principal Ler Chave? Analógica? Calcular? Display? ODBII?

32 Prof. Edson - 201232 Multi-Tasking em Programação Seqüencial Internamente, as tarefas não devem monopolizar o processamento. Ler Sensor Hall 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) { }

33 Prof. Edson - 201233 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). Tim Wilmshurst, Deign Embeded System with Microcontroller PIC

34 Prof. Edson - 201234 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. Dogan Ibrahin, Advanced Pic Contttolker Programming in C

35 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 - 2012

36 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 vehicles electronic architecture.

37 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

38 Prof. Edson 201238 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!

39 Prof. Edson 201239

40 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 - 2012 40 Chester Dawes, Curso de eletrotécnica, 1972

41 Algumas relações magnéticas importantes Prof. Edson - 201241

42 Quando há variação de Fluxo Magnético temos indução de corrente no fio. Prof. Edson - 201242 Chester Dawes, Curso de eletrotécnica, 1972

43 Prof. Edson - 201243 Lequesne et al., Magnetic Velocity Sensor, IEEE 1996 Sensor de Relutância Magnética

44 Prof. Edson - 201244 Lequesne et al., Magnetic Velocity Sensor, IEEE 1996

45 Prof. Edson - 201245 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

46 Prof. Edson - 201246 Sensor de relutância magnética Bosch

47 Prof. Edson - 201247 Sensor de relutância magnética Bosch

48 Prof. Edson - 201248 Sensor de relutância magnética 58 dentes 6º por dente

49 Sensor de relutância magnética Prof. Edson - 201249 Posicionado no 12º dente antes do TDC do cilindro 1

50 Prof. Edson - 201250

51 Prof. Edson - 201251 LOW HIGH

52 Prof. Edson - 201252 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 ??

53 Prof. Edson - 201253 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

54 PROF. Edson-200854

55 Prof. Edson - 201255 NCV1124

56 Prof. Edson - 201256

57 Prof. Edson - 201257 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.

58 Prof. Edson - 201258 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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