Baixe Introdução red can e outras Notas de estudo em PDF para Eletrônica, somente na Docsity!
1. Eletrônica Embarcada
Eletrônica Embarcada
Representa todo e qualquer sistema eletro-eletrônico montado em um automóvel. Observamos nos veículos atualmente comercializados, que boa parte destes sistemas de controle foi desenvolvida de forma independente, no sentido que cada um é responsável por um determinado tipo de função no veículo.
Em contra-partida, o real domínio sobre os diversos dados eletrônicos disponíveis em um automóvel é mais facilmente conseguido através da utilização de sistemas eletro- eletrônicos interligados, cada qual responsável por uma parte do veículo, mas compartilhando informações entre si.
Sistemas desenvolvidos dentro deste contexto têm sido disponibilizados pelos mais variados fornecedores de componentes automotivos e empresas montadoras de veículos, dando a impressão ao motorista e passageiros de que o controle do automóvel é totalmente integrado, muitas vezes deixando a sensação de existência de uma única unidade de controle inteligente – uma espécie de cérebro.
A figura abaixo mostra a relação entre algumas informações disponíveis em um automóvel e algumas funções afetadas por elas.
Perceba que, enquanto o sinal da Chave de Ignição é importante no funcionamento dos cinco sistemas apresentados, o sinal de Velocidade do Motor importa apenas ao Painel de instrumentos.
1.1 Alternativas tecnológicas a arquitetura elétrica As formas como os diversos sistemas de controle são implementados e interconectados em uma aplicação embarcada são chamadas de Arquiteturas Eletro- Eletrônicas (ou simplesmente Arquiteturas Elétricas ).
No setor automotivo, dentre os diversos conceitos de arquitetura elétrica atualmente utilizados, podemos destacar dois: Arquitetura Centralizada e Arquitetura Distribuída.
Arquitetura Centralizada
Quando analisamos determinadas aplicações, encontramos uma única ECU responsável por receber todos os sinais de entrada (como os sensores e chaves de comando), processá-los e comandar as respectivas saídas de controle do sistema (como as válvulas e relés).
O diagrama esquemático que representa este conceito de arquitetura é apresentado na Figura acima.
Dentro da chamada “ECU Central” são encontrados Hardware e Software que permitem a leitura das entradas, seu processamento e a atuação das saídas.
Como vantagens desta arquitetura podemos destacar:
- Simplicidade do Hardware utilizado na implementação do sistema, sendo constituído basicamente pelos sensores e atuadores, uma ECU para o devido controle do sistema e, obviamente, o cabeamento que os conecta.
- Todos os dados de entrada estarão disponíveis à ECU durante toda a operação do sistema, não sendo crítica a lógica de varredura e coleta de informações de cada um dos sensores existentes.
Como desvantagens podemos destacar:
Grande quantidade de cabeamento requerido para conectar os sensores e atuadores à ECU, especialmente em grandes aplicações, o que dificulta a manufatura do veículo e a sua eventual manutenção.
- Limitação das possibilidades de expansão do sistema, uma vez que qualquer alteração na ECU significará a modificação de seu Hardware e/ou Software e, eventualmente, na condição de trabalho das funções originais do sistema.
Arquitetura Distribuída
- Possibilita a modularização do projeto do sistema e da execução dos testes de validação, aumentando a confiabilidade da implementação e reduzindo os prazos envolvidos no desenvolvimento.
Como desvantagens podemos destacar:
- Obriga a utilização de um meio de comunicação entre as ECU´s, meio este comumente chamado de Protocolo de Comunicação.
- Implica na existência de um software de controle para a rede de comunicação que interliga as ECU´s, cuja dificuldade de desenvolvimento depende diretamente da escolha do protocolo de comunicação.
- Difícil determinação da taxa de transmissão ideal para uma dada aplicação, o que impacta diretamente nos tempos internos do software de controle e na escolha dos componentes eletrônicos a serem utilizados no projeto das ECU´s. Uma das maiores dificuldades da engenharia de produtos de uma montadora é determinar a arquitetura elétrica de um novo modelo; garantindo o mínimo de funções desejadas pelos futuros clientes, dentro dos limites de custo de projeto e produto final determinados pela empresa.
Normalmente, os produtos têm seu desenvolvimento iniciado com três ou quatro anos de antecedência ao seu lançamento, o que dificulta ainda mais a tomada de decisão sobre qual seria a melhor solução de engenharia para determinado projeto. Tal trabalho precisa relacionar as visões de Engenharia Avançada (tecnologia), Marketing Estratégico (mercado) e Político-Econônica (orçamento) da região à que se destina o novo produto.
Analisando friamente cada um dos conceitos de arquitetura apresentados, não só do ponto de vista da evolução tecnológica, mas também das possibilidades futuras de expansão de funções com o mínimo de alteração no sistema de controle do veículo como um todo, podemos considerar a Arquitetura Distribuída a mais interessante.
Diante deste posicionamento, faz-se necessária a utilização de um protocolo de comunicação que permita a interconexão das ECU´s e a troca dos dados pertinentes a cada uma das funções controladas pelo sistema. Nesta linha de raciocínio, dentre os diversos protocolos de comunicação existentes, os de comunicação serial mostram-se
tecnicamente mais adequados e, mais adiante, dentro desta classe de protocolos, o CAN ( Controller Area Network ) tem grande destaque.
Exemplos de sistema existentes
Após definirmos as arquiteturas normalmente utilizadas em veículos automotores, nada como colocar um exemplo prático de cada uma delas para fiquem claras suas diferenças principais.
A figura abaixo mostra um veículo cuja Arquitetura Elétrica é fundamentada no conceito Centralizado. Perceba que são ilustrados, além de dois sistemas de controle (o de Iluminação Externa e o Levantador Elétrico dos Vidros), quatro módulos principais: O ECM (Módulo de Controle do Motor); o Rádio; o IPC (Instrumentos do Painel) e o BCM (Módulo de Controle da Carroçaria).
Neste exemplo, o BCM recebe, de forma discreta, os sinais de entrada (interruptores de comando) dos respectivos sistemas e, após trabalhar internamente com estas informações, atua, também de forma discreta, nas saídas (lâmpadas e motores elétricos). O BCM centraliza o controle destes sistemas, sendo totalmente independente dos demais módulos existentes no veículo.
Da mesma forma, o ECM, o Rádio e o IPC, recebem seus sinais de entrada, processam cada um deles e atuam sobre as respectivas saídas. Como exemplo, o ECM recebe, dentre vários sinais, a Posição do Pedal do Acelerador, atuando em seguida na Borboleta, alterando sua posição. O Rádio recebe o sinal da Chave de Ignição, atuando no controle Liga / Desliga do sistema. Já o IPC, recebe o sinal de Velocidade do veículo e atua no Ponteiro de Indicação da Velocidade.
Para realizar os controles dentro deste conceito de arquitetura, note que nenhum protocolo de comunicação é necessário. Basta que as ECU´s possuam portas de Entrada e Saída discretas e um algoritmo interno de controle, muitas vezes de concepção simples.
A figura abaixo mostra um veículo cuja Arquitetura Elétrica é fundamentada no conceito Distribuído. Perceba que são ilustrados neste exemplo, os mesmos módulos considerados na ilustração anterior. Entretanto, neste caso, as ECU´s estão interconectadas por três Redes de Comunicação de Dados diferentes:
Como podemos ver na figura acima, o bit 1 no estado 0V (nível lógico baixo) e o bit 2 no
- Nos sistema Can-bus atuais, cada protocolo de dados demora aproximadamente 0,
milisegundos para ser transmitido. Dependendo da unidade de comando, cada uma transmite seus dados entre 7 e 20 milisegundos.
Uma das grandes vantagens de sistema de rede can-bus de dados é o acesso ao diagnóstico de falhas dos sistemas eletrônicos dos veículos. Através de um único conector (OBD II), é possíveis rastrear todos os sistemas.
Em razão desta realidade, muitos fabricantes de equipamentos utilizados na reparação automotiva passaram a oferecer recursos de diagnósticos que permitam a atualização em diversos sistemas de gerenciamento eletrônico acessíveis por esse conector de comunicação com suas estratégias de diagnósticos integradas.
Apa relho de diagnóstico Rhaster da empresa Tecnomotor
Aparelho de diagnóstico Kaptor 2000 da empresa Alfatest
ELETRÔNICA EMBARCADA
PAGE 11 ESCOLA SENAI - MARIANO FERRAZ
