Universidad Nacional de Rosario Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura Escuela de Ingeniería Electrónica INFORMÁTICA ELECTRÓNICA

Transcripción

1 Universidad Nacional de Rosario Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura Escuela de Ingeniería Electrónica INFORMÁTICA ELECTRÓNICA Escuela de Ingeniería Electrónica Departamento de Sistemas e Informática Proyecto Final Etapa de Control Sistema de Ignición Programable Integrantes: A-2073/7 D-2089/3 Albarracin, Rocio Del Piccolo, Juan Pablo Diciembre 2009

2 Índice INTRODUCCIÓN... 3 OBJETIVO... 3 DESCRIPCIÓN DEL TRABAJO... 3 MAPA DE ENCENDIDO DE EJEMPLO... 5 METODOLOGÍA DE EJECUCIÓN... 6 Figura GENERACIÓN DE LA SEÑAL QUE SIMULA EL SENSOR... 6 MEDICIÓN DEL TIEMPO ENTRE PULSOS... 6 OBTENCIÓN DEL VALOR DE AVANCE... 7 Codificación de Leds Mapa Seleccionado... 7 SEÑAL DE SALIDA... 7 TRANSMISIÓN... 7 LIMITE DE RPM... 7 ANALIZADOR LÓGICO... 8 CONCLUSIONES... 8 Etapa de Control Sistema de Ignición Programable Página 2 de 8

3 Introducción Se pretende, utilizando un microcontrolador diseñar la etapa de control de un encendido digital programable, el mismo consiste en manipular la señal de salida de un sensor, de manera que la misma se atrase, el tiempo correspondiente, al ángulo de encendido pretendido, el cual se obtiene de acuerdo a la posición del acelerador del motor y las RPM a las que se encuentra el mismo. Se podrá elegir entre dos mapas de encendido, indicando cuál de estos se encuentra seleccionado en los leds. Para simular la señal generada por el sensor se utiliza la salida PWM del timer 2, variando su frecuencia, es decir las RPM a las que se encuentra el motor, de 2000 a RPM. El dispositivo transmite por el puerto serie la posición del acelerador en %, las RPM del motor, y el ángulo de avance del mismo en grados. Todo esto lleva a la utilización de temporizadores, interrupciones, conversores, transmisión serie, salidas digitales. Objetivo Aplicar y afirmar los conocimientos adquiridos mediante la realización práctica de un problema de aplicación que incluye: Medición de variables analógicas y su conversión digital. Procesamiento en tiempo real. Uso de interfaces serie. Conformación de señales. Manejo de temporizadores, en modo captura de entrada y comparación de salida. Descripción del Trabajo Este trabajo práctico consiste en la utilización de un microprocesador para procesar la señal proveniente del sensor de punto muerto superior de un motor de combustión interna, con el fin de obtener a la salida una señal retrasada en el tiempo que represente el avance del encendido al punto muerto superior. Etapa de Control Sistema de Ignición Programable Página 3 de 8

4 El ángulo de avance se obtendrá de una tabla precargada dependiendo de las RPM del motor y la posición del acelerador del mismo. RPM entre 500 RPM y RPM cada 500 RPM Acelerador entre 0% y 100% cada 10%. La implementación final de este trabajo práctico se realiza mediante el kits DEMOQE128. Cuenta con todos los elementos necesarios para el desarrollo del trabajo. La PC a utilizar para pruebas debe contar con una interfaz serie RS232 o USB. El sensor emite un pulso en el punto muerto superior y otro en el punto muerto inferior, por lo cual se trabajo con este sistema en particular. El pulso generado por el sensor dispara un tiristor que hace que se produzca la chispa y se origina la combustión. Por lo cual la salida tiene esta misma misión con el agregado de que el ángulo de avance se obtiene según las RPM del motor y la posición del acelerador. La consigna es realizar un programa en C que: Reciba pulsos provenientes del sensor de punto muerto superior. Calcule el tiempo entre pulsos recibidos, esto permitirá obtener la información de las RPM del motor. Obtenga la posición del acelerador. Con esos valores obtener el valor de avance en grados de la tabla seleccionada. Convertir dicho valor al tiempo que deba transcurrir para que luego de la llegada del pulso entregue un pulso a la salida. Transmita por RS232 los valores de Posición del acelerador en %, valor de RPM, y Ángulo de Avance en Grados. Conmute entre dos tablas precargadas e indique en los leds cual se encuentra seleccionada. Genere los pulsos que simulen la señal del sensor, y se incremente la frecuencia de la misma para variar las RPM del motor entre 2000 RPM y RPM. Etapa de Control Sistema de Ignición Programable Página 4 de 8

5 Mapa de encendido de ejemplo RPM Posición Acelerador Ángulos de Avance al Punto Muerto Superior en Grados [ ] Se muestra la misma solo hasta RPM, por lo extensa de la misma. Etapa de Control Sistema de Ignición Programable Página 5 de 8

6 Metodología de Ejecución Como primer paso se estudiaron detalladamente las hojas de datos de los componentes del kit DEMOQE128 (figura 1). Se observaron y analizaron las formas de operación y programación especialmente del microcontrolador (MC9S08QE128) y la configuración correspondiente para la transmisión serie, como así también el conexionado para transmisión vía RS232 DB9 (MAX-3218) o por USB. Figura 1 A la vez con el diagrama de conexiones del kit, se pudieron analizar las interconexiones entre el chip de interface y el MCU. Generación de la señal que simula el sensor Para obtener esta señal se configuro el canal 2 del timer2 en modo PWM, obteniéndose en el pin PTA1, la correspondiente señal, en tanto mediante los pulsadores PTD3 y PTD2, se aumenta y disminuye respectivamente la frecuencia de la onda PWM de manera que simula el motor entre 2000 y RPM Medición del tiempo entre pulsos Con el canal 1 del timer1 pin PTB5 en modo captura de entradas, el mismo guarda su valor y lanza una interrupción al detectar en dicho pin un flanco descendente. Al producirse la interrupción se guarda el valor del timer en dicho instante y se lo vuelve a cero, de manera de obtener nuevamente el tiempo entre pulsos al producirse la nueva interrupción. Etapa de Control Sistema de Ignición Programable Página 6 de 8

7 El timer se configura con una frecuencia de manera que cada cuenta representa 1.33us. con estos valores se puede trabajar correctamente en ese rango de revoluciones. Si el motor se encuentra a pocas RPM el timer se desborda, esto es detectado y el valor de RPM se mantiene el anterior válido, en tanto en el arranque se lo fija como si el motor se encuentra en 1000 RPM. Obtención del valor de Avance Durante la atención de la interrupción que produce la llegada de un pulso del sensor, se obtienen los índices de RPM y de Acelerador, para obtener el valor de la tabla, en tanto la tabla seleccionada depende de cual se halla elegido, para esto se utilizan los pulsadores PTA2 MAPA 1 y PTA3 MAPA2. Con los índices correspondientes se ingresa en un arreglo de 3 dimensiones, y se obtiene el valor del ángulo de avance pretendido, con este valor se calcula en base a las RPM del motor el tiempo de retardo para el cual se debe producir la señal de salida. Codificación de Leds Mapa Seleccionado Led Mapa 1 Mapa 2 Señal de Salida Una vez obtenido el valor de retardo para el cual la salida debe ponerse en alto, el mismo se carga en el valor de comparación del canal 2 del timer1, el cual se lo configura de manera que al alcanzar el timer1 dicho valor la salida PTA6 sea seteada en alto, durante el tiempo fijado, dado por el ancho del pulso necesario. Transmisión La transmisión se realiza por el modulo SCI1, de transmisión serie, los datos se transmiten de manera de obtener las lecturas en la utilidad de gráficos del kit, de esa manera en A se obtiene la posición del acelerador en %, en la grafica en B los valores de RPM, y en C los valores en % representan el ángulo de avance en grados. Limite de RPM Se tiene la posibilidad de mantener la salida en bajo es decir que no se dispararía el tiristor que hace que se produzca al chispa en la bujía, si lar RPM del motor supera cierto límite, en nuestro ejemplo se utilizo RPM como límite. Al no producir chispa el motor disminuye su velocidad luego alcanza el corte nuevamente, esto se repite produciéndose un corte en el encendido y el motor no supera el límite impuesto. Etapa de Control Sistema de Ignición Programable Página 7 de 8

8 Analizador Lógico Se conexiono el kit de manera de obtener las formas de onda de entrada (señal del sensor) y salida (señal de disparo del tiristor), en la utilidad provista por el kit, PTC0 (IN0) representa la salida y PTC1 (IN1) la entrada. Conclusiones El desarrollo del trabajo práctico logró adquirir y afianzar nuevos conocimientos en el manejo de la interfaz serie, interrupciones, timers y conversiones analógicas digitales. El mayor desafío fue experimentar la con un código que basa su funcionamiento en interrupciones, y la gran flexibilidad de configuración de los módulos de timer, los cuales en este particular tienen una tarea fundamental, dado que un mismo timer se utiliza para medición de intervalos de tiempo, y para setear salidas en modo comparación. El BUS clock seleccionado fue de 24MHz, para obtener gran velocidad de procesamiento, y así minimizar el error en la obtención de los valores de tiempo entre pulsos, tarea principal y fundamental del proyecto. Se evidencia con este trabajo la flexibilidad y el gran potencial del microcontrolador MC9S08QE128. Asociado a este el kit DEMOQE128. Etapa de Control Sistema de Ignición Programable Página 8 de 8