Factori conducători în domeniul microcontrolerelor

Sistem de control al senzorilor de poziţie unghiulară.

Sistem de vizualizare cu cameră.

Cum pot fi utilizate microcontrolerele pentru implementarea magistralei LIN.

Într-un vehicul modern sunt cerinţe pentru utili­zarea de microcontrolere mici de 8 şi 16 biţi în numeroase aplicaţii, începând de la senzori de poziţie la controlul ștergătoarelor de parbriz. De exemplu, necesitatea detecţiei poziţiei unghiulare a devenit din ce în ce mai importantă, deoarece această capabilitate este utilă la controlul motoarelor de curent continuu fără perii, controlul poziţiei pedalelor, controlul detecţiei unghiului de rotaţie, precum şi la comutatoare rotative în interfeţe om – maşină.
Sistemul de control al senzorului de poziţie unghiulară analizează datele primite de la senzori şi determină rotaţia unghiulară potrivită. Cele patru tehnologii principale de detecţie utilizate pentru măsurarea poziţiei unghiulare în aplicaţii auto sunt: senzori optici, potenţiometre, senzori magneto-rezistivi şi senzori cu efect Hall.
Sistemele vizuale se extind de asemenea în domeniul auto pentru a oferi o siguranţă sporită şoferului. Fie că este vorba despre camere de vizualizare în spate, de asistenţă la parcare, de detecţie a obiectelor laterale sau de avertizare asupra depăşirii benzii de circulaţie, informaţia din surse vizuale este procesată şi prezentată şoferului pe ecrane, prin tonuri audio sau printr-o combinaţie între acestea. În cazul sistemelor vizuale cu cameră spate, camerele servesc ca senzori ce monitorizează condiţiile de conducere, iar intrările sunt procesate şi oferite şoferului spre vizualizare.
Magistralele CAN şi LIN sunt de asemenea zone în care microcontrolerele pot ajuta. Magistrala CAN poate fi făcută deterministă şi tolerantă la erori, putând transfera date la viteze de până la 1Mbit/s. De exemplu, Microchip are o linie de produse pentru aplicaţii integrate CAN, inclusiv controlere independente, transceivere, microcontrolere pe 8 şi 16 biţi şi controlere de semnal digital cu contro­lere CAN integrate. LIN poate fi implementat pe orice microcontroler PIC cu interfaţă USART.
Compania are de asemenea o interfaţă de nivel fizic robustă, o implementare de nivel legătură de date, drivere conforme LIN şi ajutoare de dezvoltare ce includ un proiect de referinţă LIN.
Astfel de microcontrolere pot fi utilizate de asemenea pentru a oferi o busolă electronică ce poate fi combinată cu o auto diminuare a strălucirii oglinzilor pentru vizualizare spate, cu scopul de a creşte siguranţa în condus. Sistemul busolă determină direcţia către care se îndreaptă maşina şi detectează poziţia absolută şi schimbările de direcţie ale maşinii utilizând ca referinţă câmpul magnetic al Pământului. Direcţia poate fi afişată utilizând un ecran LCD simplu cu segmente, cu auto diminuare a strălucirii oglinzilor spate sau display-ul de navigaţie de la bordul autoturismului.
Tehnologia senzorială utilizată este de cele mai multe ori magneto-rezistivă sau inductivă.
În orice caz, clusterul de instrumente devine punctul focal pentru afişarea informaţiilor critice împreună cu starea diferitelor sisteme din maşină. În proiectele de clustere de clasă economică pentru pieţele emergente este utilizată o combinaţie de dispozitive de măsurare şi LCD-uri segmentate pentru a comunica şoferului viteza, turaţia, nivelul de combustibil, presiunea uleiului, tensiunea bateriei şi temperatura motorului. Aici, din nou, microcontrolerele precum gama PIC pot ajuta.
Proiectantul poate alege un microcontroler cu performanţe suficiente pentru a suporta detectarea poziţiei de zero pentru dispozitive de măsurare controlate cu motor pas cu pas, fără a compromite necesitatea de performanţe ridicate, controlul în timp real şi consumul energetic redus. Detectarea poziţiei de zero este utilizată pentru a determina poziţia de pornire implicită pentru a calibra motoarele pas cu pas. PWM-urile pe cip pot fi utilizate pentru comanda prin micro-păşire a motoarelor pas cu pas. Modulele PWM integrate permit implementarea simplă a algoritmilor de micro-păşire, simplificând proiectarea.

Configurarea accesului pasiv fără cheie..

Un microcontroler poate fi de asemenea utilizat ca parte a unui modul LED ambiental pentru controlul unui LED integrat RGB, permiţând controlul culorii şi strălucirii. Cu acest design, iluminarea ambientală de interior nu mai este monotonă. LED-urile multicolore reglabile pot oferi pasageri­lor o experienţă de iluminare personalizată. Dimensiunea mică a LED-urilor face de asemenea simplă implementarea în spaţii restrânse.

Actuatoarele inteligente sunt sisteme de acţionare ce utilizează microcontrolerele pentru a realiza sarcini inteligente.
Ele sunt utilizate din ce în ce mai mult în zona motoarelor auto pentru a îmbunătăţi eficienţa consumului de carburant, pentru a îmbunătăţi siguranţa în funcţionare şi pentru a reduce costurile. Ele pot fi găsite în aplicaţii precum supape EGR şi porţi deşeu turbocompresor.

Sistem de control al ştergătoarelor.

Acces fără cheie
Există două tipuri de acces fără cheie – pasiv şi cu comandă de la distanţă.
Accesul prin comandă de la distanţă permite blocarea şi deblocarea uşilor maşinii fără vreo cheie introdusă în încuietoarea uşii. Prin apăsarea butonului de pe cheie se transmite un semnal codat de ultraînaltă frecvenţă (UHF) către modulul receptor din maşină. Acesta autentifică semnalul. În urma unei recunoaşteri pozitive, se dă comanda către ECU să se comute încuietoarea.

Accesul pasiv fără cheie permite utilizatorului să des­cuie maşina fără a apăsa vreun buton. Modulul din interiorul uşii iniţiază comunicarea prin trimiterea unui semnal la intervale de timp fixe pentru căutarea unei chei pereche. Când se află în apropiere, cheia trimite înapoi un semnal de recunoaştere. În urma autentificării pozitive de către blocul receptor, se semnalizează deschiderea uşii maşinii.
Modulul din uşa maşinii trebuie să genereze un semnal de joasă frecvenţă. Acest lucru poate fi obţinut utilizând modulul intern PWM disponibil pe câteva microcontrolere mici precum cele de la Microchip: PIC12, PIC16 şi PIC18.

Pentru a realiza filtrarea şi decriptarea pe partea de recepţie, sunt disponibile dispozitive analogice independente sau integrate în capsule mici cu 8 sau 16 pini, permiţând conservarea spaţiului din cheie.

Pentru comunicaţii UHF între cheie şi modulul receptor, Microchip poate oferi transmiţătoare ce permit utilizatorului să realizeze o modulaţie în amplitudine sau frecvenţă la generarea transmisiei. Receptoarele corespunzătoare sunt disponibile pentru a realiza filtrarea şi decriptarea datelor transmise wireless.

Două roţi
Microcontrolerele pot găsi aplicaţii nu numai în maşini. Scuterele, motocicletele şi mopedele utilizează uzual pentru motor un sistem de igniţie bazat pe metoda descărcării capacitive. Aceasta utilizează energia transferată de la magnetou către un condensator de stocare. Atunci când este eli­berat, un puls de înaltă tensiune trece printr-un transformator ridicător de tensiune către o bujie, care aprinde combustibilul din cilindru. Utilizatorul poate monitoriza viteza motorului pentru a calcula temporizarea precisă pentru scânteie, ceea ce creşte randamentul motorului, economiseşte energie şi reduce emisiile.

Microcontrolerele pun la dispoziţie o serie întreagă de periferice pe cip ce oferă proiectanţilor de sisteme opţiuni flexibile de răspuns la cerinţele impuse. De exemplu, viteza motorului poate fi monitorizată electronic cu un microcontroler, care determină cu precizie în acelaşi timp şi temporizarea pentru scânteie.

Aceasta poate fi făcută să apară oricând pentru o anumită viteză a motorului, permiţând particularizarea unghiului de aprindere pentru diferite motoare, suportând cerinţele de eficienţă a combustibilului şi de emisii reduse.

Ştergătoare de parbriz
Sistemele de control pentru ştergătoarele de parbriz reprezintă un bun exemplu în legătură cu utilizarea microcontrolerelor. Sistemul controlează motorul de acţionare a ştergătorului şi pompa lichidului de parbriz, putând adăuga şi mai multă inteligenţă utilizând LIN pentru a interacţiona cu senzorii de ploaie şi maneta de comutare.
Comunicaţia bidirecţională prin poartă LIN permite un control mai bun al sistemului şi capabilitate de diagnosticare.

Microcontrolerele PIC16 şi PIC18 dispun de peri­ferice pe cip pentru a oferi mai multă inteligenţă sistemelor de ştergătoare de parbriz. Pe măsură ce dispozitivele de ștergere a parbrizului se dezvoltă dincolo de simplele motoare ce deplasează lamele ștergătoarelor, proiectanţii sistemelor trebuie să răspundă unor cerinţe mai mari de transfer de date şi conectivitate.

Datorită amprentei lor mici, microcontrolerele pot fi integrate direct în carcasa motorului, fără a compromite funcţionalitatea, dar fiind şi o cale de a reduce masa sistemului. Cu ajutorul perifericelor pe cip pentru a suporta protocolul LIN, proiec­tanţii pot alege microcontrolerul potrivit şi transceiverul LIN ce se potriveşte cerinţelor globale ale sistemului proiectat.

Concluzie
După cum s-a putut observa, aplicaţiile în domeniul auto evoluează permanent. Atâta vreme cât producătorii de maşini adaugă mai multă inte­ligenţă şi conectivitate în produsele lor, această evoluţie va continua. Flexibilitatea microcontrole­relor pe 8 şi 16 biţi prezentată aici, permite producătorilor adaptarea la numeroase funcţii prezente şi viitoare din domeniul auto.

Microchip Technology
www.microchip.com