Technika motoryzacyjna / Technika motoryzacyjna

Kodowanie danych

28.3.2013

Niemal w każdej branży można obecnie zauważyć tendencję polegającą na powolnym odchodzeniu od analogowego przesyłu informacji na rzecz przesyłu danych cyfrowych. Dotyczy to także systemów elektronicznych znajdujących się w samochodach. Aby móc w pełni objaśnić różnice pomiędzy przesyłaniem danych w sposób analogowy i cyfrowy, konieczne jest zaprezentowanie podstawowych informacji na ten temat.

Zasady funkcjonowania sygnału analogowego można łatwo opisać na przykładzie działania czujnika układu ABS zamontowanego w każdym kole pojazdu. Czujnik ten współpracuje z tarczą zębatą. Dzięki znajdującym się w niej wyżłobieniom w czujniku powstaje zmienne pole magnetyczne indukujące napięcie zmienne o przebiegu sinusoidalnym. Częstotliwość tego napięcia jest ściśle uzależniona od ilości wyżłobień w pierścieniu oraz od prędkości obrotowej koła. Ten zmiennonapięciowy sygnał przesyłany jest za pośrednictwem przewodu do sterownika, w którym przekształcany jest w sygnał cyfrowy. Dzieje się tak z uwagi na potrzeby układów elektronicznych sterowanych mikroprocesorowo, które mogą odczytywać i interpretować tylko sygnały w formie cyfrowej, a nie analogowej.

Problemy z analogowym przesyłem sygnałów
Już nawet na niewielkich odległościach w trakcie przesyłania danych analogowych mogą wystąpić zakłócenia, które mogą znacznie wpłynąć na kształt sygnału dobiegającego do sterownika. Przykładem może być bliskie i równoległe położenie dwóch przewodów. W przypadku przesyłu sygnałów dwoma przewodami może dojść do indukcji w przewodach i znacznego zniekształcenia przesyłanych sygnałów (fot. 2.). Niekiedy zniekształcenie może być na tyle duże, że niemożliwe staje się odczytanie i interpretacja sygnału. Mimo skomplikowanego systemu zabezpieczeń przed wpływami z zewnątrz polegających na przykład na ekranowaniu przewodów podczas przesyłu analogowego sygnału ciągle występują zakłócenia, a odczyt sygnałów zniekształconych jest możliwy tylko w pewnych granicach.

Rozwiązanie: przesył cyfrowy
Sterownik układu ABS zamienia każdą informację z czujnika tego układu w szereg impulsów. Impulsy powstają przez zamianę sygnału analogowego, który jest dostarczany z czujnika w postaci sinusoidalnego przebiegu napięciowego. Podczas zamiany na sygnał cyfrowy pod uwagę brane są tylko najwyższe i najniższe wartości napięcia sygnału. Wartości pośrednie są z sygnału wycinane. W ten sposób z sygnału sinusoidalnego powstaje sygnał prostokątny, który - co do amplitudy oraz częstotliwości - jest zgodny z sygnałem analogowym. Podstawową różnicą między tymi dwoma sygnałami jest brak wartości pośrednich w sygnale cyfrowym, co pozwala na bardzo łatwą regenerację sygnału w przypadku wystąpienia zakłóceń (fot. 3.).

Wymiana danych dotyczących sygnału prędkości pojazdu pobieranego z czujnika w lewym przednim kole samochodu Mercedes-Benz W140
Czujnik obrotów układu ABS przesyła sygnał zmiennonapięciowy, którego częstotliwość jest wprost proporcjonalna do prędkości obrotowej koła, czyli do prędkości pojazdu (fot. 4.). W jednostce sterującej sygnały ze wszystkich czujników obrotów kół są przetwarzane w celu stworzenia danych na temat prędkości referencyjnej pojazdu (prędkości nominalnej). Ewentualne różnice między prędkościami obrotowymi poszczególnych kół lub osi a prędkością referencyjną są brane pod uwagę jako dane wejściowe do wysterowania układu ABS. Jednocześnie sterownik układu ABS przekazuje dalej sygnał cyfrowy o częstotliwości zgodnej z wchodzącym do niego sygnałem analogowym pochodzącym z czujników obrotu kół (fot. 5.). Aby osiągnąć określoną prędkość pojazdu podczas obrotu tylnych kół, blokowany jest tylny mechanizm różnicowy ASD (Automatische Sperr-Differenzial - Automatyczna blokada dyferencjału).

Więcej informacji w najnowszym „autoEXPERCIE" 3/2013.

O Autorze

autoEXPERT – specjalistyczny miesięcznik motoryzacyjny, przeznaczony dla osób zajmujących się zawodowo naprawą, obsługą, diagnostyką i sprzedażą samochodów oraz produkcją i sprzedażą akcesoriów motoryzacyjnych, części zamiennych i materiałów eksploatacyjnych.