Дипломная работа: Система управления механизмом зажигания
U max = 9 – 12В. (2.2)
где U max – максимальная амплитуда импульса.
U min = 0 – 0,4В. (2.3)
где U min минимальная амплитуда импульса.
В автомобильных системах зажигания с датчиком Холла работает коммутатор, выполняющий роль ключевой схемы. Плюсами применения коммутатора являются: наличие встроенной схемы питания датчика Холла, подача выходного импульса только при изменении входного, формирование выходного импульса, позволяющего максимально реализовать потенциал катушки зажигания.
Необходимыми частями устройства являются цепи, согласующие микроконтроллер с остальными элементами схемы.
Принципиальная схема системы управления механизмом зажигания приведена в чертеже ДП.230101.802.287.Э3.
Питание микроконтроллера обеспечивает цепь, состоящая из элементов VD1 (снижение уровня пульсаций), C2 и C3 (отфильтровывание несглаженных пульсаций), микросхемой DA1 КР142ЕН5А (преобразование 12В входного напряжения в 5В выходного).
RCцепь, состоящая из элементов R1, R3 и C1 снижает напряжение выходного сигнала датчика Холла (9 – 12В) до приемлемых микроконтроллером 5В.
К выводам микроконтроллера OSC1 и OSC2 подключается резонатор ZQ1, предназначенный для определения программой микроконтроллера временных интервалов сигналов датчика Холла.
Транзистор VT1 работает в ключевом режиме. Он предназначен для усиления выходного импульса микроконтроллера до уровня, приемлемого коммутатором. Оптимальным вариантом является применение высокочастотного маломощного транзистора, например КТ3117А. Резистор R4 предназначены для формирования тока базы транзистора VT1.
Ключи S1 – S5 нужны для подачи сигналов на входы микроконтроллера RB4 – RB7. Данные сигналы предназначены для корректировки переменных программы микроконтроллера.
2.4 Выбор элементов принципиальной схемы
Основным элементом устройства управления моментом зажигания является микроконтроллер. Применение микроконтроллера повышает уровень интеграции и надежность устройства. Так же это дает возможность изменять характеристики момента искрообразования.
Сейчас на рынке предлагается множество микроконтроллеров различных производителей. Самыми распространенными семействами микроконтроллеров являются AVR фирмы “Atmel” и PIC фирмы “MicroChip”.
Сравнительный анализ AVR и PIC микроконтроллеров.
AVR – микроконтроллер фирмы “Atmel” – это 8 – разрядные микроконтроллеры с базовой RISC архитектурой. Они привлекают внимание разработчиков наилучшим соотношением быстродействия и энергопотребления. В продаже имеется более 15 типов микроконтроллеров. AVR – контроллеры имеют 89 – 133 инструкции, большинство из которых выполняется за один период тактовой частоты. AVR – контроллеры имеют 32 8 – битных регистра общего назначения. Максимальная частота микроконтроллеров достигает 16 МГц, в основном же колеблется от 8 до 10 МГц. Большое количество инструкций сильно усложняет обучение программированию и само программирование микроконтроллеров, что является существенным недостатком AVR – контроллеров при взгляде со стороны пользователя.
Микроконтроллеры PIC это простые и высокопроизводительные микроконтроллеры с базовой RISC – архитектурой. Несомненное достоинство семейства – минимальное число команд – от 33, большинство из которых выполняется за 4 такта работы процессора. Тактовая частота микроконтроллеров колеблется от 10 до 40 МГц. Общие особенности PIC – контроллеров: внутренний сброс по включению питания, наличие сторожевого таймера, защита памяти программ от несанкционированного считывания, мощные линии ввода – вывода (до 25 мА), возможность внутрисхемного программирования.
Большее количество тактов, затрачиваемых на выполнение одной команды, в достатке компенсируется большими тактовыми частотами PIC – контроллеров. Несомненными достоинствами этих микроконтроллеров являются небольшое количество команд и мощные линии ввода – вывода. Поэтому выбор останавливается на PIC – микроконтроллерах.
Выбор микроконтроллера из семейства PIC контроллеров.
Для сравнения берется три основных семейства PIC – контроллеров: PIC12Cxxx, PIC16F84x и PIC18Fxx.
Микроконтроллеры PIC12Cxxx имеют следующие технические характеристики:
1. Напряжение питания 2,5В.
2. 6(5) линий ввода – вывода.
3. Наличие АЦП в кристаллах PIC12C6xx.
4. Повышенная длина команд (до 14 бит).
5. Тактовая частота – до 10 МГц.
6. Низкая стоимость.
Микроконтроллеры PIC16F84x имеют следующие технические характеристики: