Her yıl yeni arabalar önceki modellere göre daha sofistike hale geliyor. Bugünün arabalarından bazıları o kadar karmaşıktır ki, elli mikroişlemci ile donatılmıştır, bu da sahiplerinin tamir etme olasılığını büyük ölçüde azaltır. Bunun yerine, elektronik bileşenlerin karmaşıklığı ve kullanımı, profesyonellerin günümüz otomobillerinde sorunları teşhis etmesini ve gidermesini kolaylaştırıyor. Arabaların artan karmaşıklığı nedeniyle, bu yazıda karmaşıklığın nedenlerini ve işlemcilerin ve elektronik bileşenlerin arabada nasıl çalıştığını açıklamayı planlıyoruz.
Yeni arabalar geçmişte olduğundan daha güvenli, daha temiz, daha konforlu ve daha akıllı. Bu alanlardaki gelişmeler, elektronik ve işlemci üretimi alanındaki teknolojinin çarpıcı biçimde büyümesiyle mümkün olmuştur. Özetle, arabalardaki karmaşıklığın artmasının ana nedenleri şunlardır:
- Yakıt tüketimi ve emisyon standartlarını karşılamak için gelişmiş tahrik kontrolleri gerektirir
- Gelişmiş sorun giderme sistemlerine ihtiyacınız var
- Araba üretimini ve tasarımını basitleştirin
- Arabadaki kablolamayı azaltın
- Yeni güvenlik ve konfor tesislerine ihtiyacınız var
Aşağıda, bu nedenlerin her birini inceleyerek, bunların aracın karmaşıklık derecesi üzerindeki etkisini ifade ediyoruz.
Gelişmiş tahrik kontrolleri
Arabalarda emisyon yasalarının çıkarılmasından önce, bir mikroişlemciye ihtiyaç duymadan itme gücü oluşturmak mümkündü. Sıkı uluslararası kuralların ve standartların kabul edilmesiyle, yakıt-hava oranını ayarlamak için gelişmiş kontrol sistemleri tasarlama ihtiyacı hissedildi. Yakıt-katalizör oranını ayarlayan kontrol sistemi, zararlı gazların arıtılmasına ve kirleticilerin atmosfere girmesinin önlenmesine izin verir.
Tahrik kontrolü, en ağır ve en karmaşık işleme görevidir ve tahrik kontrol ünitesi (ECU), arabadaki en güçlü işlemci birimidir. ECU, işlevi sistem girişini düzenlemek için sistem çıkışını kontrol etmek olan kapalı bir kontrol döngüsü kullanır; bu durumda egzoz gazlarını kontrol etmek ve yakıt tüketimini ayarlamak en uygunudur. ECU, çeşitli sensörlerden yüzlerce veri toplayarak otomobildeki hemen hemen her şeyin farkındadır. Tahrik kontrol ünitesine giren bilgi aralığı, havalandırma sisteminin soğutucu akışkan sıcaklığından egzoz sistemindeki oksijen miktarına kadardır.
Tahrik kontrol ünitesi, verileri standart değerlerle karşılaştırmak, en iyi buji ateşleme süresini hesaplamak için karmaşık hesaplamalar ve yakıt enjeksiyonu için enjektör duruş süresini hesaplamak dahil olmak üzere mevcut veriler üzerinde saniyede milyonlarca işlem gerçekleştirir. Tüm bunlar yalnızca optimum yakıt tüketimini ve emisyon standardına uyumu sağlamak için yapılır.
Her modern işlemci birimi, kişisel bilgisayar işlemcilerine kıyasla çok zayıf görünen 32-bit 40 MHz işlemciden oluşur; Ancak ECU’daki kodun kişisel bir bilgisayar işlemcisinden çok daha verimli ve daha hafif olduğunu bilmelisiniz.
Tahrik kontrol ünitesi (ECU) bileşenleri
ECU, yüzlerce başka bileşenle birlikte çok katmanlı devreye entegre edilmiştir. ECU’nun bazı önemli bileşenleri şunlardır:
Analogdan dijitale dönüştürücüler
Bu dönüştürücüler, oksijen sensörleri gibi sensörlerin çıkışlarını okumaktan ve bunları işlemci için anlaşılır bir sinyale dönüştürmekten sorumludur. Sensörlerin çıkışı, 0 ila 1/1 voltajlı bir sinyaldir ve işlemci yalnızca dijital sinyalleri anlayabildiğinden, voltaj dönüştürücüyü 10 bitlik bir dijital sayı dizisine dönüştürür.
Yüksek seviyeli dijital çıktı
Pek çok modern otomobilde tahrik kontrol ünitesi, bujileri ve yakıt enjeksiyon oranını ve soğutma sistemi fanını aynı anda kontrol etmekten sorumludur. Tüm bu görevler yalnızca dijital bir çıkış sinyali ile mümkündür. Dijital sinyal açık veya kapalı olarak tanımlanır ve herhangi bir ara sınır içermez. İşlemci, çok zayıf bir çıkış sinyali üreterek aracın bileşenlerini doğrudan kontrol edemez; Bu sebeple çıkış sinyali, yüksek seviyeli dijital çıkışta işlemciden transistöre iletilmekte ve sinyal enerjisini daha üst seviyeye çıkararak çeşitli bileşenleri kontrol etmek için ihtiyaç duyulan enerjiyi sağlamak için aktif hale getirmektedir.
Dijitalden analoğa dönüştürücüler
Daha önce bahsedildiği gibi, ECU çıkış sinyali dijitaldir ve bazı araç bileşenlerine giriş sinyali analog olmalıdır; Bu nedenle, dijitalden analoğa dönüştürücüler bu sinyalleri dönüştürmekten sorumludur.
Gürültü Toplama / Sinyal Güçlendirici
Bazen giriş ve çıkış sinyallerinin okunabilirliğini iyileştirmek için ayarlamalar yapılmalıdır. Örneğin, oksijen sensörü sinyalini okumaktan sorumlu olan analogdan dijitale dönüştürücü, 0 ile 5 volt arasındaki sinyalleri algılamak üzere tasarlanmıştır; Ancak oksijen sensörü 0 ile 1,1 volt arasında sinyaller üretir. Sinyal dönüştürücünün çalışma aralığında olmasına rağmen, sistem hatasını en aza indirmek için bir sinyal yükseltici yardımıyla sensör sinyalini 0 ila 4.4 volt aralığına çıkarmak en iyisidir.
İletişim çipleri
Bu çipler, araçtaki çeşitli iletişim standartlarına uymakla sorumludur. Şu anda otomobillerde gözlemlenen en önemli iletişim standardı 500 KB / s’ye kadar iletişim hızlarına izin veriyor. Bu hız, geçmişe göre önemli ölçüde arttı; Çünkü günümüz otomobillerinde, farklı bileşenler arasındaki bilgi alışverişinin hızı çok gerekli ve bazı bileşenler saniyede yüzlerce kez iletişim veri yoluna bilgi gönderiyor.
Gelişmiş sorun giderme sistemleri
Arabalarda iletişim koridorları kullanmanın önemli avantajlarından biri, hata mesajlarının aracın herhangi bir bölümü üzerinden merkezi modüle iletilebilmesidir. Merkezi modül, iletilen hataların Diag cihazı yardımıyla saklanarak kurtarılmasına imkan sağlar. Bu teknoloji, sorun aralıklı olarak ortaya çıktığında sorun gidermeyi kolaylaştırır; Örneğin, belirli durumlarda bazen itici güçten duyulan ses.
Araba üretimini ve tasarımını basitleştirin
Otomobillerde iletişim standardına sahip olmak, otomobil tasarlama ve üretme sürecini kolaylaştırmıştır. Bunu açıklamak için, kilometre sayacı plakalarının tasarımının ve üretiminin basitleştirilmesini ele alıyoruz. Modern otomobillerde tamamen dijitalleştirilmiş olan kilometre sayacı, bilgilerin toplanmasından ve görüntülenmesinden sorumludur. Aracın diğer kısımları bu ekran tarafından sağlanan bilgilerin çoğunu anında kullanır. Örneğin, tahrik kontrol ünitesi (ECU), araç soğutma sistemindeki tahrik hızı ve soğutucu akışkan sıcaklığından anında haberdar olur. Şanzıman denetleyicisi ayrıca aracın anlık hızının farkındadır ve kilitlenmeyi önleyici fren denetleyicisi bu sistemdeki kusurların farkındadır.
Bu bileşenlerin tümü, tüm bilgilerini iletişim veri yoluna gönderir. Tahrik kontrol ünitesi ayrıca bu veriyoluna saniyede birkaç kez sınıflandırma ve bilgileri içeren bir dizi veri gönderir. Aracın her bir parçası kendi verilerini tanır ve alır ve ECU talimatlarına göre gerekli değişiklikleri yapar. Bu arada kilometre sayacı, göstermesi gereken belirli bilgileri alarak sürücünün gerekli bilgilerinin durumunu anında değiştirir.
Çoğu otomobil üreticisi, tedarikçilerden eksiksiz ve monte edilmiş kilometre sayaçları ve ilgili bileşenleri satın alır. Bu, tedarikçinin kilometre sayacını otomobil üreticisinin ihtiyaçlarına göre değiştirmesini mümkün kılar ve otomobil üreticisi ve tedarikçi için tasarım ve üretim sürecini kolaylaştırır. Bunun nedeni, iletişim ağ geçitlerinin ve elektronik bilginin tasarımındaki gelişmelerdir. Örneğin, otomobil üreticisi, arabadaki her parametrenin bilgilerini ve şemalarını sağlamak yerine, tedarikçilere yalnızca ECU tarafından üretilen veri paketlerini sağlar ve lastiklerin dönme hızına göre hız sinyallerinin nasıl üretileceğini bulmak için zaman harcamak yerine tedarikçiler Paketlerin içerdiği bilgileri okuyarak ve iletişim veri yolu güzergahlarıyla uygun şekilde iletişim kurarak anlık araç bilgilerini gösterin. Bu da tasarım dış kaynak kullanımını otomobil üreticisi için çekici kılıyor ve tedarikçi ile otomobil üreticisi arasındaki işbirliğini kolaylaştırıyor.
Diğer bir örnek, tedarikçilerin otomotiv akıllı sensörlerinin üretimini ve tasarımını basitleştirme çabalarıdır. Geçmişte, arabadaki sensörler, genellikle yanlış olan elektrik sinyallerini ileterek tahrik kontrol ünitesine anlık durum sağlıyordu. Son yıllarda, mikroişlemciler ve dijital sinyal güçlendiricilerle donatılmış akıllı sensörlerin ortaya çıkmasıyla, sensörlerin bilgileri doğrudan iletişim veri yoluna aktarıldı. Doğrudan veri iletimi, yanıt hızını artırmanın yanı sıra doğruluğu artırır ve sinyallerdeki gürültüyü azaltır.
Arabadaki kablolamayı azaltın
Daha eski arabalarda, arabadaki düğmelerin her biri aygıta bağımsız bir kabloyla bağlanıyordu ve bu, arabadaki düğme sayısı arttıkça daha karmaşık ve maliyetli hale geldi. Teknolojinin ilerlemesi ve arabaların artan karmaşıklığı ile, araba kablolama ağında çoklama tekniğinin kullanılması kaçınılmaz hale geldi. Çoklama tekniği, trafik akışlarını birleştirme ve bunları tek bir hat üzerinden gönderilen tek bir akış olarak toplama eylemidir. Bir paylaşım sisteminde, en az bir mikroişlemci ile donatılmış her modül, aracın bir kısmının giriş ve çıkış sinyallerini entegre etmekten sorumludur. Örneğin, çok sayıda çinko kontrol düğmesi olan araçlarda, segment sinyallerini arabaya entegre etmekten sorumlu bir paylaşım modülü kullanabilirler. Bu modül, kapı üzerindeki kontrollerden gelen tüm giriş ve çıkış sinyallerini inceleyip entegre ederek, fazladan kablolamayı ortadan kaldırır ve arabadaki elektrik sistemlerini basitleştirir.
Bu sistemin nasıl çalıştığını daha iyi anlamak için, sürücünün aracın yan aynasını ayarlamak için bir düğmeye bastığını hayal edin. Bu düğmeye basıldığında, modül verileri araç iletişim veri yoluna gönderir. Bu bilgi, başka bir modüle yan ayna motorunu belirtilen yönde hareket ettirme komutu verir. Tüm bu komutlar, iki telin birleşik sinyalleri aracılığıyla iletilir.
Yeni güvenlik ve konfor tesislerine ihtiyacınız var
Son yıllarda otomobiller, kilitlenmeyi önleyici frenler (ABS) ve hava yastıkları gibi çeşitli güvenlik sistemleriyle donatılmıştır. Çekiş kontrolü ve denge kontrolü gibi daha yeni güvenlik sistemleri de tüm araçlarda kademeli olarak standart olarak kullanılmaktadır. Bu sistemlerin her biri, birkaç mikro işlemciye sahip araca yeni bir kontrol modülü ekler. Herhangi bir yeni refah veya güvenlik sisteminin eklenmesiyle, gerekli işlem gücü artar. Otomotiv endüstrisindeki mevcut manzara göz önüne alındığında, gelecekte arabalardaki güvenlik ve konfor sistemlerinin sayısı geçmişe göre çok daha fazla olacak ve tüm bunlar, işleme kapasitesinin ve dolayısıyla otomobillerin elektrik ihtiyacının artması anlamına geliyor. Bu, otomobil üreticilerinin artan elektrik ihtiyacını karşılamak için 14V yerine 42V’ye geçmesine neden oldu.