Projektowanie urządzeń mikrokontrolerowych w kontekście wymagań przemysłu motoryzacyjnego 4.12.2013 Maciej Dubicki
Wymagania segmentu motoryzacyjnego Reg. EKG ONZ nr 10 Emisja (30MHz 1GHz) Odporność (20MHz 2GHz) ISO 7637 2: 2004 Zakłócenia zasilania Reg. EKG ONZ nr 110 Dopuszczalna temperatura otoczenia
Elementy instalacji gazowej
Nietechniczne kryteria doboru elementów Cena Jakość (kwalifikacja AEC) Dostępność zamienników Czas dostawy
Etapy rozwoju projektu
Sterowanie wtryskiwaczami gazowymi Parametr wtryskiwacza Ciśnienie pracy Ciśnienie maks. Przepływ Czas otwarcia Czas zamknięcia Zasilanie Rezystancja cewki Prąd podtrzymania Wartość 1,2 [Bar] 3[Bar] 115L/min 2,8[ms] 1,2[ms] 12 [V] 3[Ω] 2[A]
Sterowanie wtryskiwaczami gazowymi
Wpływ temperatury
Wpływ temperatury Zakresy pracy urządzeń elektronicznych w zaleŝności od miejsca montaŝu. Przedział bagaŝowy/pasaŝerski -40 C+85 C Komora silnika -40 C+105 C Na silniku -40 C+120 C
Wpływ temperatury Istotnym parametrem wyboru elementu jest rezystancja termiczna jego obudowy.
Wpływ temperatury Przykład: Stabilizator liniowy 5V zasilany z 12V. Rezystancja termiczna RTH JA = 200 C/W Średni prąd pobierany przez układ: 50mA. Temperatura otoczenia: T A =70 C T= P* RTHJA = 0,35W*200 C/W = 70 C Temperatura złącza: T J = T A + T = 70 C+ 70 C =140 C
Źródła zakłóceń
Źródła zakłóceń Typowe momenty powstawania zakłócenia zasilania: Rozruch silnika Podłączenie alternatora Praca cewki zapłonowej Odłączenie alternatora Rozruch awaryjny Odwrotna polaryzacja
Źródła zakłóceń
Projektowanie PCB. Zagadnienia krytyczne. Kondensatory odsprzęgające ŚcieŜki zasilające rozmieszczenie masy Układ rezonatora Obwody przetworników AC
Podział na obszary pod kątem funkcjonalności. Sygnały cyfrowe o duŝej prędkości Sygnały wysoko-prądowe Obwody niekrytyczne i cyfrowe małej prędkości Obwody czujników (ADC) i inne o niskiej odporności
Podział na obszary pod kątem funkcjonalności.
Kondensatory odsprzęgające Odgrywają dwie główne role: Lokalne źródło zasilania Filtrowanie zakłóceń RF Powinny być połoŝone jak najbliŝej: Wyprowadzeń zasilania ukontrolera Wyjścia stabilizatora Złącza zasilania
Kondensatory odsprzęgające
Kondensatory odsprzęgające Całkowita długośćścieŝki 15cm @ 5nH/cm, 5mR/cm: L =89nH, R =77mR
Kondensatory odsprzęgające Spadek napięcia na zasilaniu ukontrolera nie powinien przekraczać 20% dozwolonej wartości zakłócenia. Przykład: Napięcie zasilania ukontrolera 5V; Dozwolony spadek napięcia zasilania 0,9V -> 20% * 0,9V = 180mV
Kondensatory odsprzęgające Średni prąd typowego ukontrolera to kilka ma Chwilowy prąd ukontrolera jest wielokrotnie większy. Jeśli prąd chwilowy 100mA/10ns Spadek napięcia na zasilaniu to: V DROP = L di/dt = 89nH (100mA/10ns) = 0,89V!
ŚcieŜki zasilające i rozmieszczenie masy Stosowanie topologii gwiazdy Rozdzielanie masy analogowej i cyfrowej Stosowanie poligonów zasilających i ekranujących.
Układ rezonatora
Obwody przetworników AC. Ogólne wytyczne na temat ścieŝek ŚcieŜki podatne na przesłuch naleŝy prowadzić prostopadle do ścieŝek obwodów wysokich prędkości Unikać łamania pod kątem 90 ŚcieŜki obwodów wysokich prędkości powinny być moŝliwie najkrótsze
Interfejsy pokładowej diagnostyki pojazdów OBD2/EOBD Definiowane przez ISO15031/SAE J1979 Komunikacja typu klient-serwer Klient wysyła zapytania w postaci: Usługa (MODE) Parametr (PID)
Interfejsy pokładowej diagnostyki pojazdów OBD2/EOBD Warstwa fizyczna i łącza danych: ISO-9141 (K-LINE) ISO-14230 (K-LINE) SAE J1850 (VPW/PWM) ISO-15765 (CAN) 2 4 5 6 7 10 14 15 16 J1850 Bus+ Masa nadwozia Masa sygnałowa CAN High ISO 9141/ISO14230 Linia K J1850 - CAN Low ISO 9141/ISO14230 Linia L Zasilanie (+)
Autogas The Reality Interfejsy pokładowej diagnostyki pojazdów OBD2/EOBD Inicjalizacja 5 BAUD
Interfejsy pokładowej diagnostyki pojazdów OBD2/EOBD Zapytanie o wspierane parametry: MODE 1, PID 0 Zapytanie 68 6A F1 01 00 C4 Odpowiedź 48 6B 18 41 00 AE 56 90 01 A1
Interfejsy pokładowej diagnostyki pojazdów OBD2/EOBD Zapytanie o parametry RPM: MODE 1, PID 12 Zapytanie 68 6A F1 01 0C C4 Odpowiedź 48 6B 18 41 0C 0F A4 C5
Interfejsy pokładowej diagnostyki pojazdów OBD2/EOBD Zapytanie o usterki zarejestrowane: MODE 3 Zapytanie 68 6A F1 03 C6 Odpowiedź 48 6B 18 43 03 00 02 00 03 01 17