Veiligheid,comfort en communicatie (1)

Transcriptie

1 Veiligheid,comfort en communicatie (1) Timloto o.s / E. Gernaat (ISBN ) Op dit werk is de Creative Commens Licentie van toepassing. 1 BCM, IPDM en gecombineerde schakelaars IPDM is een afkorting voor een Intelligente Power Distributie Moduul en kan worden beschouwd als een intelligente zekering- en relaiskast. De IPDM staat onder controle van de BCM, de Body Control Module. Aan het stuur van de auto zien we meestal één of meerdere multi- of combinatieschakelaars gemonteerd voor de verlichting, richtingaanwijzer, ruitenwisser, radio etc. Deze multischakelaars zijn ontworpen om door een computer te kunnen worden ingelezen en worden wel smartschakelaars genoemd. Smartschakelaars kunnen matrixschakelaars of analoge schakelaars zijn. Analoge schakelaars geven voor elke schakelstand een unieke analoge spanning. Fig. 1 geeft een overzicht. 2 BCM en IPDM BCM is de afkorting voor Body Control Module en deze auto-computer maakt standaard deel uit van een modern auto-veiligheid/comfort-systeem. De belangrijkste functies die een BCM kan uitvoeren zijn de bediening van: richtingaanwijzer / alarmlichten; alarmlichten bij ongeval; alarmlichten bij sterk afremmen; binnenverlichting, deur open/dicht; verwarmde voorruit / achterruit; ruitenwisser, wis-was en na-was functie; cruisecontrol; waarschuwingsignaal bij ingeschakeld licht; centrale vergrendeling; ruitenwisser in combinatie met regensensor; spiegelverstelling / verwarming; melding veiligheidsgordels; brandstofwaarschuwing bij bijna lege tank; bescherming batterij bij ingeschakelde verbruikers; 1

2 adio / telefoon + 12 V intelligente relais en zekeringskast (IPDM) relais zekering mistlampen relais zekering Koelventilator Body control module (BCM) + relais zekering injectoren microprocessor relais zekering ruitewisser microprocessor CAN h CAN l Combinatie matrix schakelaar CAN bus radio Figuur 1: Overzicht van een moderne elektrische installatie met BCM, IPDM en smart (intelligente) schakelaars. Vanzelfsprekend kunnen het aantal functies per merk en type verschillen. De belangrijkste voordelen van de toepassing van de BCM zijn: het verminderen van het aantal losse modulen; het vereenvoudigen van de bedrading; grotere bedrijfszekerheid; gering gewicht; eenvoudig aan te sluiten op het autonetwerk (CAN-bus); eenvoudiger te diagnosticeren. De zekering- en relaisfuncties zijn soms opgenomen in een aparte module de IPDM. De BCM en de IPDM communiceren dan via de CAN-bus. Uiteraard kunnen we een BCM en een IPDM ook combineren tot één moduul die dan meestal de naam van BCM krijgt. Zie fig Combinatie-schakelaars De combinatie-schakelaars of multi-schakelaars worden ook wel smartschakelaars genoemd en vallen uiteen in twee groepen, te weten: 2

3 Figuur 2: IPDM (boven) en BCM met IPDM als 1 moduul (onder) 3

4 3.1 Algemeen analoge multi-schakelaars; matrix-schakelaars. Matrix-schakelaars kunnen op verschillende wijzen functioneren. De eenvoudigste uitvoering van de smartschakelaar is de analoge multi-schakelaar. Zie fig. 3. De werking is als volgt: Figuur 3: De analoge smartschakelaar vormt een spanningsdeler. De grootte van de ingelezen spanning hangt af van het aantal geactiveerde schakelaars. Tekening: technik profi De weerstand vormt een spanningsdeler met de weerstand 1 t/m 8 die parallel staan geschakeld. We kunnen ook zeggen dat de weerstand in serie staat met de vervangsweerstand van 1 t/m 8. De vervangsweerstand verandert wanneer één of meerdere schakelaars worden gesloten. Als de grootte van de vervangingsweerstand verandert dan verandert ook de spanning op de ingang van de processor. De spanning op de processoringang geeft dan aan welke schakelaar of schakelaars zijn ingeschakeld. De analoge spanning op de processor zal intern door een A/D omzetter moeten worden gedigitaliseerd. Het voordeel van deze constructie is het geringe aantal draden dat nodig is om acht schakelaars in te lezen. In de andere hoofdstukken zullen we toepassingen van deze schakelaar tegenkomen. Een combischakelaar als fig. 4 is meestal een matrix-schakelaar. Een matrixschakelaar heeft een microprocessor nodig om te worden uitgelezen. Fig. 5 geeft een schema weer van de fabrikant Atmel waarop 6 x 6 = 36 schakelaars worden ingelezen door een ATA6612 controller. Het schakelresultaat kan op 4

5 Figuur 4: Een combischakelaar is meestal een matrix-schakelaar. een LIN-bus wordt gezet. De LIN-bus is dan weer verbonden met de BCM. We zien in de afbeelding dat er 6 lijnen met pull-up weerstanden gebruikt worden om spanning op de schakelkolommen te zetten en dat de schakelrijen door 6 lijnen worden ingelezen. Wanneer we op een schakelaar drukken dan wordt Figuur 5: Een smart-matrix schakelaar aangesloten op een Atmel microprocessor. Tek. Atmel de schakellijn met de kolomlijn verbonden. Wanneer we op S1 drukken dan wordt de PB7-lijn verbonden met de PC0-lijn. De microprocessor detecteert de schakelstand door de kolommen en rijen te scannen. Een snelle methode die wordt toegepast als er maar 1 schakelaar is ingedrukt is door eerst alle 5

6 rijen (horizontaal) laag te maken en de kolommen (verticaal) uit te lezen. Er ontstaat dan een situatie zoals weergegeven wordt in fig. 6. Wanneer de detectie van meerdere schakelstanden tegelijkertijd nodig is dan wordt een andere scanmethode gebruikt. De horizontale rijen worden nu één voor één na elkaar laag gemaakt terwijl de verticale kolommen worden uitgelezen. Veel schakelaars zijn tegenwoordig verlicht, zodat de schakelaars gemakkelijk in het donker kunnen worden herkend. De leds die hiervoor worden gebruikt worden PWM aangestuurd zodat de helderheid kan worden ingesteld. De controller is hiervoor uitgevoerd met een zestal PWM-pinnen. In de afbeelding worden PB1, PB2, PD5 en PD6 gebruikt. In de tekening zijn verder twee potmeters en weerstanden te zien. Deze simuleren het inlezen van een draai-encoder. Figuur 6: Situatie wanneer de schakelaar S1 wordt ingedrukt. 3.2 Algemeen refsmart9 laat een oscilloscoopbeeld zien van twee rijen van een automatrixschakelaar. De overige drie lijnen zijn niet opgenomen omdat het een twee-kanaals oscilloscoop betrof. Wanneer geen schakelaar wordt bekrachtigd verschijnen er enkelvoudige korte signaalpulsjes die t.o.v. elkaar zijn verschoven. Wordt een schakelaar ingedrukt dan ontstaat er een tweede puls. Zie het 6

7 bovenste signaal. De plaats van de puls hangt af van welke schakelaar in de rij wordt ingedrukt. Figuur 7: Twee rijen met een ingedrukte schakelaar op de bovenste rij worden met behulp van een oscilloscoop uitgelezen. 4 Vragen en opgaven Zie boek 7