Stejně jako u většiny vylepšení existují očekávané i neočekávané vlnové efekty v cílech produktu, souvisejícím návrhu a skutečné výrobě. Jak se auta stále více „elektrizovala“ s přibývajícími motory, spínači, osvětlením, elektricky ovládanými sedadly, infotainmentem, pokročilými asistenčními systémy řidiče (ADAS), povinnými bezpečnostními prvky a dalšími, jedním z logických míst, kde začít s přepojováním, byly dveře auta a jejich okna. .
Naštěstí přechod na používání nízkorychlostních sítí, jako je Controller Area Network (CAN bus) nebo Local Interconnect Network (LIN Bus) v autě, snížil obtížnost kabelového svazku. Nyní 12V napájení musí jít pouze do motoru regulátoru ve dveřích, zatímco síťový spínač s tenčí kabeláží může signalizovat ovladači motoru, aby zvedl/spustil/zastavil okno a sledoval výkon.
I když to, co začalo jako základní síťový ovladač okenního motoru, se brzy vyvinulo v inteligentní ovladač na bázi procesoru s pokročilými výkonnostními možnostmi. Vylepšené rozhraní okenní sítě / IC řadiče motoru vyžaduje sofistikovanější správu a regulaci napájení, a to je místo, kde je zapotřebí IC pro správu napájení (PMIC). Stejnosměrné napájení pro sofistikované IC související s motorem musí být monitorováno a řízeno a potřebuje autotest, aby se zajistilo, že jakékoli nadměrné odchylky napájení nebo jiné problémy budou okamžitě detekovány a že budou přijata vhodná opatření bezprostředně předtím, než dojde k jakémukoli poškození. motor nebo související součásti.
Integrované obvody jako MAX16137 od Maxim Integrated Products (nyní součást Analog Devices) přímo řeší tuto potřebu. Tento nízkonapěťový, vysoce přesný dohlížecí obvod monitoruje podpěťovou a přepěťovou poruchu na jediné napájecí napěťové kolejnici, konkrétně se zaměřuje na potřeby automobilových elektricky ovládaných oken a jejich IC rozhraní/ovladačů, i když jej lze použít pro podobné monitorování i jinde ve vozidle. (Obrázek 1).
Když monitorované napájecí napětí klesne pod prahovou hodnotu podpětí nebo překročí prahovou hodnotu přepětí, resetovací výstup IC klesne na nízkou hodnotu; tento výstup se vrátí do „normálu“ po uplynutí doby resetování, když se napájecí napětí vrátí do mezní hodnoty podpětí a přepětí. Přesnost 1 % zajišťuje konzistenci dohledu, zatímco hodnotu okna přepětí/podpětí lze z výroby nastavit na ±4 procenta až ±11 procent cílového napětí.
To je jen jedna role MAX16137. Jeho diagnostická funkce Built-In-Self-Test (BIST) navíc monitoruje stav vnitřního resetovacího obvodu během zapínání. Pokud tento vestavěný autotest selže, MAX16137 sníží svůj výstup BIST na nízkou úroveň, aby upozornil přidružený procesor.
Vzhledem k tomu, že prostor ve dveřích automobilu je na prvním místě, MAX16137 v balení s 8 vývody, 2 × 2 mm, je atraktivní. Pokročilá diagnostika na úrovni čipu pomáhá vývojářům splnit požadavky na funkční bezpečnost na úrovni systému s výrazně sníženými požadavky na místo na desce.
Se zvyšující se složitostí vnitřních částí dveří a dalších „periferních“ funkcí se implementace všech funkcí stává stále větším problémem. Řízení a dodávka řízené energie pro různé motory a mechanismy, které se používají pro komplikovaný dveřní systém a příslušenství – a je to skutečně systém – je podstatnou konstrukční výzvou.
Jedno řešení je dostupné prostřednictvím zařízení STMicroelectronics L99DZ200G pro automobilové přední dveře s rozhraními LIN a CAN. Tento integrovaný obvod umožňuje jednočipové uspořádání „přední-pohony-zadní“ pro ovládání okna předních dveří, zrcátka a osvětlení, stejně jako zvedací zařízení zadního okna. Dosahuje to nižším klidovým proudem, větší spolehlivostí, rychlejší montáží, sníženým kusovníkem a kratší dobou vývoje než vícečipové nebo diskrétní součásti.
L99DZ200G obsahuje dva konfigurovatelné poloviční můstky (7.5 A), dva další poloviční můstky (0.5 A), hradlový ovladač pro externí MOSFET pro ovládání vyhřívání zrcátka, řídicí blok a vysokorychlostní ovladač pro elektrochromické zrcátko. stmívání a pět vysokostranných ovladačů LED (Obrázek 2).
Tři z horních budičů mohou pracovat v režimu konstantního proudu pro napájení osvětlovacích modulů, které mají vysokou vstupní kapacitu; další dva high-side drivery jsou vhodné pro ovládání běžných LED. L99DZ200G také poskytuje správu napájení se dvěma 5V regulátory s nízkým výpadkem pro hostitelský mikrokontrolér a periferní zařízení. Připojení pro ovládání a komunikaci zahrnuje transceiver LIN 2.2a, vysokorychlostní transceiver CAN a rozhraní SPI 4.0.
Se svými dvěma můstkovými ovladači může L99DZ200G ovládat dva vřetenové motory současně a ovládat třetí takzvaný „cinch motor“ pro zavírání poháněných zadních dveří nebo kufru. Toto třímotorové ovládání lze použít k automatickému otevírání a zavírání kufru auta.
Za tímto účelem běží dva vřetenové motory paralelně a ve stejném směru, aby se dveře zavazadlového prostoru pohybovaly nahoru a dolů, zatímco stahovací motor se aktivuje, jakmile je pohyb zavazadlového prostoru dokončen, aby se dveře zavazadlového prostoru zamkli/odemkli. Oba ovladače umožňují provoz v režimu generátoru, který aktivuje oba nízkofrekvenční MOSFETy současně, aby chránil zařízení, pokud je v napájecí liště detekováno přepětí.
Tím posledním bodem je jemnost, která zdůrazňuje realitu přechodu od koncepčního designu ke skutečné výrobní lince. Výrobci automobilů tradičně chrání své poháněné ovladače kufru před ruční manipulací na konci výrobního procesu: když stroje nebo pracovníci ručně zvednou kufr, automaticky to roztočí motory a přemění je na generátor, který vytvoří napěťovou špičku na kolíku řidiče integrovaného obvodu, který pak může tuto součást zničit.
K vyřešení tohoto problému musí návrháři přidat vhodné součásti ochrany. L99DZ200G však nabízí nové řešení v podobě režimu generátoru, který zapíná externí MOSFET na nízké straně zařízení, když motory začnou fungovat jako generátor. Když k tomu dojde, zařízení zablokuje motory, aby se zabránilo napěťové špičce. Návrháři tak již nemusí přidávat externí komponenty, aby se s touto situací vypořádali.
K dispozici jsou také funkce ochrany proti přebití baterie a funkce zabezpečení systému, včetně konfigurovatelného hlídacího systému oken a programovatelného generátoru resetování. Zařízení splňuje automobilové standardy, protože toleruje 25 kV na kolíku LIN a 15 kV na kolíku CAN, což eliminuje potřebu externích ochranných komponent. Složitost tohoto IC nelze podceňovat: jeho katalogový list má 198 stran!
Proč investovat do čističky vzduchu?
Elektroniku, mechanismus a ovládání elektricky ovládaných oken považujeme za samozřejmost, což je standardní výbavou moderního automobilu. Dostat se do tohoto bodu však byla dlouhá a náročná cesta vyžadující mnoho designových inovací. Integrované obvody řeší mnoho problémů a snižují potřebnou kabeláž uvnitř vozidla, ale jejich nastavení a používání může být komplikované.
Jednou z nejoblíbenějších možností dostupných v moderních automobilech jsou elektricky ovládaná okna. Elektricky ovládaná okna se v posledních letech stala tak populární, že je nyní mnoho výrobců automobilů nabízí jako standardní vybavení, a to i ve vozidlech základní úrovně.
Ať už mluvíme o elektronických motorem poháněných systémech, které se používají k ovládání oken dveří spolujezdce, oken zadních výklopných dveří nebo dokonce ventilačních skel, je třeba zmínit zvýšení úrovně jejich spolehlivosti za posledních několik let. To lze částečně přičíst zkušenostem automobilek, ale je to dáno především výkonnějšími elektromotory typu redukce převodů. Tyto motory jsou odolnější, tišší a rychlejší než motory elektricky ovládaných oken používané ve starších vozidlech.
Elektricky ovládaná okna automobilu získávají energii z elektrického systému baterie. Obvykle je napětí baterie vedeno do pojistkového panelu, kde se používá pojistka, relé nebo jistič k přenosu napětí do hlavního spínače elektricky ovládaných oken (nebo řídicího modulu). Hlavní vypínač je obvykle umístěn ve dveřích řidiče nebo na konzole. Říká se mu hlavní spínač, protože ovládá všechna elektricky ovládaná okna ve vozidle a obsahuje spínač zamykání oken (pokud je k dispozici). Navíc jsou každé dveře, ve kterých je umístěna sestava elektricky ovládaného okna, vybaveny jediným spínačem, který ovládá pouze toto okno.
Mnoho vozidel pozdních modelů také směruje systémy ovládání oken přes nějaký typ obecného elektrického modulu (GEM), modulu ovládání karoserie (BCM) nebo modulu ovládání oken (WCM). Toto je typický systém a některé systémy ovládání oken vozidel se budou lišit. Než se pokusíte diagnostikovat poruchu elektrického ovládání oken, zkontrolujte si servisní příručku k vozidlu.
Varovné slovo: Všechny související elektronické ovladače by měly být odpojeny před testováním odporu elektrického obvodu elektrického okna/kontinuity pomocí digitálního volt/ohmmetru (DVOM).
Každý spínač elektricky ovládaného okna je normálně napájen signálem napětí baterie (při zapnutém zapalování). Pro ovládání okna je nutné ručně stisknout příslušný spínač. Hlavní spínač může řidiči umožnit stisknout určité tlačítko na další sekundu, aby se okno mohlo jedním dotykem zcela zatáhnout. V každém případě, když je spínač stlačen, příslušný spínač poskytne příslušnému elektronickému motoru signál napětí baterie a uzemnění. To způsobí, že se elektronický motor otáčí a ovládá okno v požadovaném směru. Když je spínač stlačen v opačném směru, napětí a zemní signál do elektromotoru se obrátí; způsobí otáčení motoru v opačném směru a pohyb okna v opačném směru. Ovládání okna se provádí pomocí motoru a sestavy regulátoru, které budou podrobně popsány níže. Ve spodní části dvířek jsou „zarážky“, „kolébky“ nebo „podpěry“, které brání pohybu skla a způsobují mírné přetížení motoru. Toto přetížení deaktivuje spínač a přeruší dodávku napětí do motoru.
Sklo je zasazeno do dvojice drah s dorazy nahoře a dole. Vodítka oken se často používají k pevnému držení skla v kolejnicích a jsou nastavitelná. Vodítka mohou být trvale připevněna ke sklu nebo odnímatelná (obvykle se prodávají jako samostatná položka).
Kromě elektromotoru je nedílnou součástí systému elektrického ovládání oken i ovladač oken. Regulátor je přinýtován (nebo přišroubován) uvnitř dveří a elektromotor je k němu připevněn. Shluk pásů, válečků, řetězových kol a kabelů tvoří regulátor, který nese váhu okenního skla. Sklo může být k regulátoru přilepeno nebo přišroubováno. Může být také připojen k regulátoru pomocí nějakého typu válečkového zařízení.
Výrobci automobilů používají ve svých systémech elektricky ovládaných oken tři základní typy regulátorů oken. Ve všech těchto systémech zajišťuje hybnost elektromotor s řetězovým kolem. Rozdíl je v tom, jak funguje regulátor po záběru ozubených kol.
Zde je základní přehled různých typů regulátorů: Slovo varování: Vnitřní hrany pláště dveří mohou být velmi ostré. Při vkládání rukou do dveří při opravách buďte opatrní.
Regulátor přímého pohonu
Tento typ regulátoru se běžně vyskytuje v jedné ze dvou konstrukčních konfigurací. Jednoduchý regulátor přímého pohonu se stacionárním ramenem a regulátor přímého pohonu nůžkového typu. Jednoramenný pohon s přímým pohonem je, jak název napovídá, složen z jednoho ramene, které má v sobě integrovaný ozubený nebo drážkovaný pohon. Zuby na jednom konci ramena regulátoru zabírají se zuby na ozubeném kole, které je poháněno elektromotorem. Na opačném konci ramene regulátoru vklouzne malý váleček do dráhy, která je připevněna k okennímu sklu. Jak se motor elektrického ovládání oken otáčí, zuby na ramenu regulátoru se otáčejí; otočením ramene a otevřením nebo zavřením okna dle požadavku signálu z příslušného spínače.
Regulátor přímého pohonu nůžkového typu využívá dvojici drah, které jsou namontovány vodorovně na vnitřní straně dveří. Na okenní sklo je připevněno zařízení nůžkového typu a čtyři rohy nůžek se zasouvají do kolejnic na malých plastových válečcích. Ve středu nůžkového zařízení jsou zuby, které zabírají s ozubeným kolem elektromotoru. Když se motor otáčí, nůžkové zařízení zajišťuje rovnoměrný tlak na sklo a tlačí je nahoru nebo dolů podle potřeby.
Oba typy těchto ovladačů elektrického ovládání oken s přímým pohonem jsou často vybaveny vysokonapěťovou ocelovou pružinou. Při jejich údržbě buďte opatrní, protože pružina se může uvolnit, když je demontován motor okna a opracované hrany ramen regulátoru mohou být velmi ostré.
Vysokonapěťový kabelový regulátor
Tento typ regulátoru elektricky ovládaných oken je nejběžnější, který se používá u vozidel pozdních modelů. Je velmi rychlá a spolehlivá, ale bez okenního motorku není obvykle opravitelná. To má tendenci zvyšovat náklady na celkovou opravu, když je regulátor vadný, ale také to značně usnadňuje výměnu.
Regulátor vysokonapěťového kabelu se skládá z tenkého ocelového kabelu (částečně uzavřeného v plastovém pouzdře), montážního držáku (především pro elektromotor), jedné dráhy s válečkem, který se připevňuje ke sklu, a cívky, kolem které ocelové lano je navinuté.
Cívka je umístěna blízko středu kabelu a je poháněna elektromotorem. Jak se elektromotor otáčí, kabel (bez plastového pouzdra) se navíjí a odvíjí kolem navijáku. Průchodky na každém konci plastového krytu jej pevně držte na místě, aby jej bylo možné správně navinout. Konce ocelového lana táhnou váleček (a okenní sklo) nahoru a dolů po dráze, jak je požadováno. Pohon elektromotorem zajišťuje konstantní napětí lanka.
Nejčastější poruchou u tohoto typu systému elektrického ovládání oken je roztřepený nebo přerušený kabel. To může mít za následek hluk při poruše a uvíznutí okenního skla v jedné poloze. Okenní sklo se může také manuálně posouvat nahoru nebo dolů, když dojde k tomuto typu selhání. Dávejte pozor na sklo, pokud se vám zdá, že sklouzává dolů bez vyzvání.
Nízkonapěťový regulátor polymerové pásky
Tento typ okenního regulátoru se používá méně často než v dřívějších letech. Využívá silnou plastovou pásku (někdy nazývanou červ) se čtvercovými nebo kulatými otvory, které jsou z ní vyraženy v rovnoměrném vzoru (něco jako pás). Páska je zachycena uvnitř kovové dráhy, která tvoří úplnou smyčku (ne nutně kruh). Okenní válec je připevněn k pásce uvnitř dráhy v příslušném bodě. Jak se elektromotor otáčí, řetězové kolo (se zuby navrženými tak, aby zapadalo do vzoru pásky) posouvá pásku skrz dráhu. Okenní válec je tlačen nahoru nebo dolů v závislosti na požadavku spínače okna.
