что такое скважность в автодиагностике

15.12.202327.09.2023 admin 0 Comments

Что такое скважность

Одной из важнейших величин в импульсной технике является скважность S. Скважность S характеризует прямоугольный импульс, и определяет то, во сколько раз период импульса T больше его длительности t1. Так, меандр, например, имеет скважность равную 2, поскольку длительность импульса в такой последовательности равна половине его периода: S=T/t1=2.

Как видим, и в числителе, и в знаменателе стоят продолжительности, измеряемые в секундах, поэтому скважность — величина безразмерная. Для справки напомним, что меандр — это такая импульсная последовательность, где длительность положительной части импульса t1 равна длительности его исходного состояния t0.

Величина обратная скважности называется коэффициентом заполнения D. Таким образом, теоретически скважность может изменяться от бесконечности до 1, тогда как соответствующий ей коэффициент заполнения может принимать значения от 0 до 1. Записывать величину скважности часто более удобно, чем коэффициент заполнения в виде дроби.

Например: D=0.5 – коэффициент заполнения меандра, или скважность S=2 – более удобочитаемая запись того же самого. Скважность S=10 соответствует коэффициенту заполнения D=0.1 — имеется ввиду, что продолжительность импульса в 10 раз меньше его периода (суммы его положительной и исходной частей).

Когда заходит речь о широтно-импульсной модуляции (ШИМ), то говорят, что при в драйвере происходит изменение ширины или длительности импульса, практически имеется ввиду изменение скважности при постоянной частоте. В этом контексте чем больше скважность — тем уже импульс, чем меньше скважность — тем шире импульс.

Давайте рассмотрим простой практический пример. Лампочка включается на одну секунду через каждые 59 секунд, затем на 59 секунд гаснет, и так все время повторяется в течение неопределенного времени.

Что это значит? Длительность импульса t1 = 1 секунда, период импульса T = 59+1 = 60 секунд. Следовательно с какой скважностью включается лампочка?

Со скважностью S = 60/1. Скважность 60. Значит коэффициент заполнения равен 1/60, то есть D = 0,01666 или duty cycle 1,66%. В данном примере отчетливо видно, что запись в терминах скважности S = 60 более удобочитаема и точна, чем запись в форме коэффициента заполнения D = 0,01666 или duty cycle 1,666%.

Наконец, еще одно полезное применение скважности. Счетчики-дешифраторы импульсов (типа К561ИЕ8) способны делить импульсную последовательность на отдельные импульсы, здесь снова значение скважности подходит лучше, оно может быть определено через разрядность счетчика и сосчитано (пропорционально количеству импульсов, подсчитанных счетчиком).

Таким образом, даже для цифровой техники оперирование напрямую скважностью импульсов часто оказывается более удобным, чем свойственным принятому в англоязычной литературе коэффициентом заполнения.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Все об скважности сигнала

Множество приборов работает с импульсными сигналами. Создаются они с помощью специальных схем-генераторов. Наиболее важная их характеристика – скважность.

Чем отличается скважность и коэффициент заполнения импульсов

Одной из наиболее важных величин в импульсной электронике – это скважность, обозначаемая латинской буквой S. Она дает характеристику импульсам прямоугольной формы и показывает, как относится их период T ко времени t1. К примеру, коэффициент меандра равен 2, поскольку время t1 в этой последовательности составляет половину периода: S = T / t1 = 2.
И в числителе, и в знаменателе находится время, выраженное в секундах. При вычислениях они сокращаются, поэтому коэффициент является величиной, не имеющей единиц измерения.

Генератор скважности

Меандр представляет собой поток импульсов, в котором отрицательные и положительные части имеют одинаковую продолжительность.
Инверсия скважности имеет название коэффициент заполнения. Следовательно, скважность способна принимать множество значений от бесконечности до единицы, а рабочий цикл этого же потока импульсов, как еще могут называть коэффициент заполнения, способен принимать значения от 0 до 1. Часто удобней записывать не данный коэффициент, измерение которого производится десятичными дробями, а скважность, которая равна, чаще всего, целому числу.
Например: D = 0,5 или S = 2 – эти две записи означают одно и то же, но вторую читать легче. Рабочий цикл S = 10 соответствует показателю D = 0,1 – это означает, что длительность импульса в 10 раз меньше его периода.
В широтно-импульсной модуляции (сокращенно, ШИМ) прибор изменяет ширину или продолжительность импульса, при этом будет соответственно изменяться и коэффициент. Частота при этом будет постоянной. В таком случае, чем больше величина, показывающая скважность, тем более узким будет импульс, и, наоборот – при минимальной скважности будет достигаться максимальная ширина.
При изучении данного явления просматривается этимологическая связь с словом «скважина» из русского языка: широкая скважина (на самом деле, это промежуток между импульсами в потоке) – положительные части узкие, узкая скважина – положительные части широкие (но свободное пространство между ними мало).

Важно: У англоязычных авторов термин «скважность» не встречается вовсе, а для его замены применяют понятие «рабочий цикл» – аналогичный российскому коэффициенту заполнения (D). Однако в английской литературе он выражается не дробным числом, а процентом. Например, если D = 0,5 в западных пособиях будет указано: D = 50%.

Характеристики скважности

Коэффициент заполнения и показатель скважности зависят от уровня получаемого колебания, при этом его частота определяется параметрами генератора. Для вычисления скважности имеют наибольшее значение два основных критерия:

Принцип действия

Для формирования прямоугольного колебания в устройствах-модуляторах имеется специальная микросхема-контроллер либо аналоговая микросхема. Подключение происходит посредством цепи на полупроводнике. Полупроводник имеет только два состояния:

Важно! Работа всей цепи зависит от характера колебаний. Следовательно, если лампа подключена через полупроводниковый прибор, она начнёт мерцать с заданной частотой.

Однако, когда частота превышает 50 Гц, из-за особенностей глаз человека, мигание сливается в единое свечение. Но таким образом можно регулировать и яркость свечения. Снижение коэффициента повлечет за собой уменьшение яркости света, выдаваемой лампой.

Подобную схему можно использовать для постоянных двигателей. Уменьшение частоты провоцирует снижение скорости вращения двигателя, а высокие – к большей мощности агрегата.

В аналогичных устройствах применяется полупроводниковый переключатель, который имеет высокую скорость срабатывания и низкую проводимость, поскольку в противном случае устройство может запаздывать.

Как обозначается

Скважность обозначается английской буквой S, величина, обратная ей – коэффициент заполнения – буквой D. Данные обозначения используются и в русской, и в англоязычной литературе.

Формы сигналов

Сигналы различаются по форме и характеристикам:

Важно! Период и частота математически зависят друг от друга. По мере того, как период уменьшается, частота увеличивается, и наоборот.

Важно! Сигнал может принимать и положительные, и отрицательные значения, подвергаясь изменениям. В показанном потоке время положительного импульса больше, чем длительность отрицательного импульса, хотя бывает и наоборот.

Как измерить скважность с помощью формулы

Скважность прямоугольных импульсов S – это отношение периода T ко времени импульса, обозначаемого буквой t1. Также, стоит отметить, что рабочий цикл D – это значение обратное скважности:

Скважность формула

Скважность сигнала – одна из самых важных характеристик в импульсной технике. Ее основные характеристики – это период и время численного значения импульса. Изменяя эти характеристики, можно повлиять на всю цепь.

Источник

Тема названа так чтобы в поисковиках людям было легче найти ответ.
Сразу хочу предупредить я дилетант и могу допустить много не точностей формулировок и определений, если что меня поправят и я поправлю статью. И статья ориентирована на таких же дилетантов как и я.
Дело в том что про эти понятия много где написано. Но почитав всякие умные статьи скорее всего вы хрен чего поймете как и я =)
Пока ко мне в руки не попал штатный соленоид вестгейта Антона и пока я не стал изучать как диагностировать его поломку по мануалу я так и не понимал что такое Duty Cycle (цикл наполнения) и тд.
AVCS клапана управляются по Duty объяснял мне друг электрик =) Только понимания это не давало.
Соленоид вестгейта так же управляется по Duty.
По слухам я представил картину что это клапан который меняет свою пропускную способность тем самым стравливая воздух и прикрывая калитку вестгейта.
Оказывается нихрена подобного он не умеет.
У клапана есть всего два положения вкл +12 вольт (клапан полностью открыт) и выкл 0 вольт (клапан полностью закрыт).

Так вот управление по Duty или скважность это щелканье тумблера вкл выкл вкл выкл, а чтобы понять как щелкать компу нужно знать сколько времени держать в положении вкл и сколько времени держать в положении выкл.
Например вкл 0.1 секунда держим и жмем выкл и держим 0.3 секунды и опять вкл держим 0.1 секунду и так далее, так вот Duty Cycle (цикл наполнения) или скважность это отношение этих длительностей друг к другу. Причем скважность это отношение одного к другому, а Duty Cycle (цикл наполнения) это обратнопропорциональная величина, Тоесть сути это не меняет.

Ну теперь когда знаете что это такое можно уже почитать другие статьи по управлению наддувом и тд и тп =)

Комментарии 10

Какая всё таки обычно частота ШИМ сигнала на управлении VGT турбины?

не знаю вроде addelectronics замерял ) но могу ошибаться

Спрошу у него, спасибо

Я так понял в субе все на ШИМ завязано.

да нет. клапана avcs шим, соленойд шим.
скорость импульсы
обороты импульсы

Суть ты уловил) Duty — это скважность.
Соленоид питается ШИМ-сигналом, но питается им не по прямому назначению широтно-импульсной модуляции, а только для того, чтобы соленоид не перегревался. Сама же работа соленоида, как клапана, один в один повторяет сущность ШИМ. Обычно в буст-контроллерах соленоид работает на частоте около 30гц (а частота ШИМ сигнала обычно около 300гц!), это значит, что он открывается и закрывается 30 раз за секунду, т.е. один рабочий цикл (Duty полное) длится 1/30 секунды, если принять 1/30 секунды за 100%, то 50% от скважности — это 1/15 секунды. Так вот Duty — это процентное соотношение времени открытия соленоида к времени полного цикла. В конкретном случае, если Duty 100% — соленоид открыт все время, т.е. 1/30 секунды, и в конце цикла он не закрывается и начинается следующий цикл, в итоге соленоид просто открыт постоянно. Если делаем Duty 50% — соленоид половину времени цикла будет открыт, а половину закрыт, и пропустит в 2 раза меньше воздуха.

Я, когда делал самодельный электронный буст-контроллер, сталкивался с проблемами, когда Duty 100% по сути было равно Duty 90% к примеру, когда соленоид просто залипал в открытом положении. Это означает большую частоты цикла. Для моего соленоида частота цикла была максимальна 30гц, быстрее — он просто залипал на крайних режимах. Чем больше частота цикла — тем точнее регулировка наддува.

Но фишка в том, что в буст-контроллерах зачастую Duty обзывают не скважность, а некий коэффициент чувствительности, т.к. алгоритм работы буст контроллера немного сложнее, чем просто задать постоянную скважность соленоиду на частоте 30гц. Если подумать, то станет ясно, что на низких оборотах двигателя скважность напрямую влияет на скорость раскручивание турбины и на интенсивность пинка под зад, на средних оборотах скважность должна занижаться, т.к. это зона передувов, когда турбина выходит на максимальную эффективность своей работы, на высоких оборотах — скважность опять должна увеличиваться, т.к. зачастую трубины ставят маленькие и под отсечку они сдуваются.

Расчет скважности электронным буст-контроллером производится каждый цикл, в моем примере раз в 1/30 секунды. У контроллера должна быть обратная связь — как минимум датчик давления в ВК. У крутых буст контроллеров так же бывает связь с оборотами двигателя, положением дросселя, воткнутой передачей, скоростью авто, температурой во ВК, датчиком детонации и т.д.
Расчет текущего Duty можно получить по формуле:
Duty = (Boost — BoostMin) * (DutyMax — DutyMin) / (BoostMax+Coeff — BoostMin) + DutyMin
Где:
Duty — рассчитываемая скважность на текущий цикл
Boost — текущее давление наддува (обычно в паскалях для целочисленности)
BoostMin — Заранее известный буст при Duty = DutyMin
BoostMax — Заранее известный буст при Duty = DutyMax
Coeff — Коэффицент, влияющий на грубость работы контроллера. Если сделать большим — будет плавать буст, маленьким — передувать.

К примеру в штатном буст контроллере машин Subaru есть карта Duty, в которой с завода для конкретной турбины прописаны значения Duty, необходимые для конкретного давления при конкретном положении дросселя и оборотах двигателя. Таблица с измерениями Обороты и Положение ДЗ. Так же есть такая же таблица, но со значениями желаемого наддува. Таблицы не точные, примерно по 7-8 столбцов и строк, и промежуточные значения рассчитываются методом интерполяции. Так же есть поправочные коэффиценты от температуры в ВК и текущего атмосферного давления.

«Я, когда делал самодельный электронный буст-контроллер, сталкивался с проблемами, когда Duty 100% по сути было равно Duty 90% к примеру, когда соленоид просто залипал в открытом положении.» не совсем понял эту фразу.
Как считаете по какому закону идет управление тем же соленойдом вестгейта? (П, ПИ, ПД, ПИД цифровые)

Sorry, можно смежный вопрос? EJ257 стоковый мозг ДВС.
Если снять фишку соленоида, то Wastegate будет работать в пневмо-механическом аналоговом режиме, без управления через соленоид вакуумной линией. Недодув. Для предотвращения check, в снятую фишку подобрать резистор, из соображений максимального сопротивления (по возможности уменьшить токи, для минимизации нагрева резистора), но чтобы БК воспринимал цепь как исправную и выдавал check.
Вот интересно:
а) каковы четкие параметры (марка) резистора?
б) когда потом назад фишку на соленоид возвратить, то будет передув [гипотетически мозг ДВС «видел» недодув и сигнал на соленоид подавал на открытие вакуума = закрытие клапана Wastegate, а он все равно недодувал (фишка же снята и балластный резистор воткнут), и как бы гипотетически мозг все время подавал сигнал на открытие соленоида]? Или в мозгу ДВС жестко прописаны параметры «точки отсечения» и при возврате фишки на место передува не будет?

Вопрос изучается для возможности заправки 92-95-м бензином при поездке в регионы, слабо затронутые цивилизацией, т.е. 98-й отсутствует. Чтобы потом было легко вернуть все назад в нормальную конфигурацию.

Источник

Скважность

Сква́жность (в физике, электронике) — один из классификационных признаков импульсных систем, определяющий отношение его периода следования (повторения) к длительности импульса. Величина, обратная скважности и часто используемая в англоязычной литературе, называется коэффициентом заполнения (англ. Duty cycle ).

Таким образом, для импульсного сигнала справедливы следующие соотношения:

где S — скважность, D — коэффициент заполнения, T — период импульсов, — длительность импульса.

Скважность определяет отношение пиковой мощности импульсной установки (например, передатчика радиолокационной станции) к её средней мощности и таким образом является важным показателем работы импульсных систем. В устройствах и системах дискретной передачи и обработки информации недостаточно высокая скважность может приводить к искажению информации.

Частое применение в практике находит сигнал со скважностью, равной двум — меандр.

Полезное

Смотреть что такое «Скважность» в других словарях:

СКВАЖНОСТЬ — отношение периода следования (повторения) электрических импульсов к их длительности. Скважность определяет соотношение между пиковой и средней мощностью импульсов напряжения или тока, что необходимо учитывать при выборе режима эксплуатации… … Большой Энциклопедический словарь

скважность — пористость, скважистость Словарь русских синонимов. скважность сущ., кол во синонимов: 3 • пористость (12) • … Словарь синонимов

Скважность — (a. porosity; н. Porositat, Durchlassigkeit; ф. porosite; и. porosidad) совокупность пор, трещин, каналов и др. пустот в горн. массиве независимо от их форм и размеров. Pазличают Пористость г. п., Трещиноватость г. п. и т.п. Горная… … Геологическая энциклопедия

СКВАЖНОСТЬ — СКВАЖНОСТЬ, скважности, мн. нет, жен. (физ., геол.). Наличие скважин, отверстий, пор, делающее вещество проницаемым для жидкостей и газов. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова

скважность — СКВАЖИСТЫЙ, ая, ое; ист и (спец.) СКВАЖНЫЙ, ая, ое. Имеющий скважины (в 3 знач.). Скважистая порода. Скважистый грунт. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова

СКВАЖНОСТЬ — (см. ИМПУЛЬСНЫЙ СИГНАЛ). Физический энциклопедический словарь. М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1983 … Физическая энциклопедия

скважность — Отношение времени смены кадров ко времени экспонирования одного кадра. Обозначение M [ГОСТ 24449 80] Тематики регистрация фотографическая высокоскоростная … Справочник технического переводчика

СКВАЖНОСТЬ — отношение периода следования электрических импульсов к их длительности … Большая политехническая энциклопедия

скважность — 3.15 скважность: отношение периода импульсов к длительности импульса. Источник: ГОСТ Р 54073 2010: Системы электроснабжения самолетов и вертолетов. Общие требования и нормы качества электроэнергии … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

скважность — отношение периода следования (повторения) электрических импульсов к их длительности. Скважность определяет соотношение между пиковой и средней мощностью импульсов напряжения или тока, что необходимо учитывать при выборе режима эксплуатации… … Энциклопедический словарь

Источник

Что такое скважность в двигателе

Фото 1 Коннектор Мерседес Бенц 9пин

Для того, чтобы получить возможность оценки значения топливной коррекции, необходимо к гнезду №3 этого разъёма подключить осциллограф или мультиметр в режиме измерения скважности. Измерения осуществляются на прогретом работающем двигателе. Осциллограмма сигнала приведена на экране 1. Если лямбда-контур исправен, скважность импульсов для автомобилей с системами KE — Jetronic обычно изменяется в пределах 45-55%, для некоторых моделей – в пределах 50-60%; Значение заданного интервала скважности приводится рядом с символом λ (лямбда) на специальной табличке, расположенной обычно на передней поперечине моторного отсека, справа или слева от радиатора (фото 2). В отличие от Тойоты, при работе прогретого двигателя, скважность постоянно меняется синхронно с переключениями кислородного датчика. Таким образом, данная величина отражает значение не долговременной, как в Тойоте, а быстродействующей или синхронной топливной коррекции.

Экран 1 Скважность 50%

Фото 2 — Стикер на рамке радиатора

Если на автомобиле система лямбда-регулирования не применяется, либо лямбда-контур разомкнут, значение скважности фиксировано и равно 50%.

Если мы видим, что скважность изменяется, но в диапазоне, превышающем 60-65%, можно сделать вывод о том, что происходит увеличение подачи топлива. В системах KE — Jetronic это осуществляется за счёт увеличения тока электрогидравлического актюатора ( EHA ). В системах LH – как обычно, увеличением длительности впрыска форсунок.

Изменение скважности в зоне 40-45% и менее говорит диагносту о том, что блок управления уменьшил подачу топлива. В системах KE — Jetronic в этом случае происходит уменьшение тока EHA до нуля, а затем, если необходимо, ток меняет направление (становится отрицательным) и продолжает уменьшаться по абсолютной величине, увеличиваясь по модулю. В системах LH уменьшается длительность впрыска.

0% — замыкание диагностического провода на плюс; топливная коррекция достигла нижнего предела (смесь исходно богатая);

10% — неисправность в цепи концевого датчика холостого хода;

20% — неисправность в цепи датчика полной нагрузки (см. экран 2);

30% — неисправность в цепи датчика температуры охлаждающей жидкости;

40% — неисправность в цепи датчика напорного диска;

50% — контур лямбда-регулирования разомкнут или отсутствует;

60% — неисправность в цепи датчика скорости автомобиля;

70% — проблемы с сигналом ДПКВ или с блоком зажигания EZ ;

80% — неисправность в цепи датчика температуры всасываемого воздуха или датчика барометрического давления;

100% — отсутствие питания или массы блока КЕ; обрыв диагностического провода; топливная коррекция достигла верхнего предела (смесь исходно бедная);

Экран 2 — Скважность 20%

И последнее. При замерах необходимо быть внимательным, поскольку на соседнее гнездо №4 выведена первичная цепь катушки зажигания (примерно 300-350 Вольт).

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ). Аналоговая и цифровая

Принцип ШИМ – широтно-импульсная модуляция заключается в изменении ширины импульса при постоянстве частоты следования импульса. Амплитуда импульсов при этом неизменна.

Широтно-импульсное регулирование находит применение там, где требуется регулировать подаваемую к нагрузке мощность. Например, в схемах управления электродвигателями постоянного тока, в импульсных преобразователях, для регулирования яркости светодиодных светильников, экранов ЖК-мониторов, дисплеев в смартфонах и планшетах и т.п.

Большинство вторичных источников питания электронных устройств в настоящее время строятся на основе импульсных преобразователей, применяется широтно-импульсная модуляция и в усилителях низкой (звуковой) частоты класса D, сварочных аппаратах, устройствах зарядки автомобильных аккумуляторов, инверторах и пр. ШИМ позволяет повысить коэффициент полезного действия (КПД) вторичных источников питания в сравнении с низким КПД аналоговых устройств.

Широтно-импульсная модуляция бывает аналоговой и цифровой.

Аналоговая широтно-импульсная модуляция

Как уже упоминалось выше, частота сигнала и его амплитуда при ШИМ всегда постоянны. Один из важнейших параметров сигнала ШИМ – это коэффициент заполнения, равный отношению длительности импульса t к периоду импульса T. D = t/T. Так, если имеем сигнал ШИМ с длительностью импульса 300 мкс и периодом импульса 1000 мкс, коэффициент заполнения составит 300/1000 = 0,3. Коэффициент заполнения также выражается в процентах, для чего коэффициент заполнения умножается на 100%. По примеру выше процентный коэффициент заполнения составляет 0,3 х 100% = 30%.

Скважность импульса – это отношение периода импульсов к их длительности, т.е. величина, обратная коэффициенту заполнения. S = T/t.

Частота сигнала определяется как величина, обратная периоду импульса, и представляет собой количество полных импульсов за 1 секунду. Для примера выше при периоде 1000 мкс = 0,001 с, частота составляет F = 1/0,001 – 1000 (Гц).

Смысл ШИМ заключается в регулировании среднего значения напряжения путем изменения коэффициента заполнения. Среднее значение напряжения равно произведению коэффициента заполнения и амплитуды напряжения. Так, при коэффициенте заполнения 0,3 и амплитуде напряжения 12 В среднее значение напряжения составит 0,3 х 12 = 3,6 (В). При изменении коэффициента заполнения в теоретически возможных пределах от 0% до 100% напряжение будет изменяться от 0 до 12 В, т.е. Широтно-импульсная модуляция позволяет регулировать напряжение в пределах от 0 до амплитуды сигнала. Что и используется для регулирования скорости вращения электродвигателя постоянного тока или яркости свечения светильника.

Сигнал ШИМ формируется микроконтроллером или аналоговой схемой. Этот сигнал обычно управляет мощной нагрузкой, подключаемой к источнику питания через ключевую схему на биполярном или полевом транзисторе. В ключевом режиме полупроводниковый прибор либо разомкнут, либо замкнут, промежуточное состояние исключается. В обоих случаях на ключе рассеивается ничтожная тепловая мощность. Поскольку эта мощность равна произведению тока через ключ на падение напряжения на нем, а в первом случае к нулю близок ток через ключ, а во втором напряжение.

В переходных состояниях на ключе присутствует значительное напряжение с прохождением значительного тока, т.е. значительна и рассеиваемая тепловая мощность. Поэтому в качестве ключа необходимо применение малоинерционных полупроводниковых приборов с быстрым временем переключения, порядка десятков наносекунд.

Если ключевая схема управляет светодиодом, то при малой частоте сигнала светодиод будет мигать в такт с изменением напряжения сигнала ШИМ. При частоте сигнала выше 50 Гц мигания сливаются вследствие инерции человеческого зрения. Общая яркость свечения светодиода начинает зависеть от коэффициента заполнения – чем ниже коэффициент заполнения, тем слабее светится светодиод.

При управлении посредством ШИМ скорости вращения двигателя постоянного тока частота ШИМ должна быть очень высокой, и лежать за пределами слышимых звуковых частот, т.е. превышать 15-20 кГц, в противном случае двигатель будет «звучать», издавая раздражающий слух писк с частотой ШИМ. От частоты зависит и стабильность работы двигателя. Низкочастотный сигнал ШИМ с невысоким коэффициентом заполнения приведет к нестабильной работе двигателя и даже возможной его остановке.

Тем самым, при управлении двигателем желательно повышать частоту сигнала ШИМ, но и здесь существует предел, определяемый инерционными свойствами полупроводникового ключа. Если ключ будет переключаться с запаздываниями, схема управления начнет работать с ошибками. Чтобы избежать потерь энергии и добиться высокого коэффициента полезного действия импульсного преобразователя, полупроводниковый ключ должен обладать высоким быстродействием и низким сопротивлением проводимости.

Сигнал с выхода ШИМ можно также усреднять посредством простейшего фильтра низких частот. Иногда можно обойтись и без этого, поскольку электродвигатель обладает определенной электрической индуктивностью и механической инерцией. Сглаживание сигналов ШИМ происходит естественным путем в том случае, когда частота ШИМ превосходит время реакции регулируемого устройства.

Реализовать ШИМ можно посредством компаратора с двумя входами, на один из которых подается периодический пилообразный или треугольный сигнал от вспомогательного генератора, а на другой модулирующий сигнал управления. Длительность положительной части импульса ШИМ определяется временем, в течение которого уровень управляющего сигнала, подаваемого на один вход компаратора, превышает уровень сигнала вспомогательного генератора, подаваемого на другой вход компаратора.

При напряжении вспомогательного генератора выше напряжения управляющего сигнала на выходе компаратора будет отрицательная часть импульса.

Коэффициент заполнения периодических прямоугольных сигналов на выходе компаратора, а тем самым и среднее напряжение регулятора, зависит от уровня модулирующего сигнала, а частота определяется частотой сигнала вспомогательного генератора.

Цифровая широтно-импульсная модуляция

Существует разновидность ШИМ, называемая цифровой ШИМ. В этом случае период сигнала заполняется прямоугольными подымпульсами, и регулируется уже количество подымпульсов в периоде, что и определяет среднюю величину сигнала за период.

В цифровой ШИМ заполняющие период подымпульсы (или «единички») могут стоять в любом месте периода. Среднее значение напряжения за период определяется только их количеством, при этом подымпульсы могут следовать один за другим и сливаться. Отдельно стоящие подымпульсы приводят к ужесточению режима работы ключа.

В качестве источника сигнала цифровой ШИМ можно использовать COM-порт компьютера с 10-битовым сигналом на выходе. С учетом 8 информационных битов и 2 битов старт/стоп, в сигнале COM-порта присутствует от 1 до 9 «единичек», что позволяет регулировать напряжение в пределах 10-90% напряжения питания с шагом в 10%.

Описание системы рециркуляции отработавших газов (EGR): двигатель 4HK1

Предоставляем по запросу консультации и осуществляем бесплатную техническую поддержку и консультации

звоните 8 929 5051717

Описание системы рециркуляции отработавших газов (EGR)

Условные обозначения
1. ECM
2. Клапан системы EGR
3. Выход охлаждающей жидкости
4. Вход охлаждающей жидкости
5. Охладитель системы EGR
6. Дроссельная заслонка
7. Датчик массового расхода воздуха (MAF)

Система рециркуляции отработавших газов EGR возвращает часть отработавших газов во впускной коллектор, в результате чего снижается выброс оксидов азота. Электронное управление системой рециркуляции обеспечивает одновременно высокие рабочие характеристики двигателя и низкую токсичность отработавших газов. Управляющий ток поступает с блока ЕСМ на соленоид, управляющий степенью открытия клапана системы EGR. Кроме того, датчик положения клапана системы EGR обеспечивает обратную связь с блоком управления двигателем ЕСМ для более точного управления его открытием.

Управление системой рециркуляции начинает работать, как только возникают необходимые условия для этого: частота вращения коленчатого вала, температура охлаждающей жидкости, температура воздуха на впуске и атмосферное давление. Затем степень открытия клапана системы рассчитывается в зависимости от частоты вращения коленчатого вала и количества впрыскиваемого топлива. В соответствии с этим расчетом на соленоид клапана поступает ток определенной скважности, от которой зависит степень открытия клапана.

Клапан системы EGR

Клапан системы EGR установлен на впускном коллекторе. Блок управления ЕСМ управляет им в соответствии с условиями работы двигателя. Это управление осуществляется через управление соленоидом. На соленоид от блока управления поступает широтно-импульсно модулированный ток. Положение клапана контролируется датчиком положения и сигнал с датчика поступает обратно в блок ЕСМ. Датчик положения состоит из трех датчиков, собранных в одном корпусе. Все три датчика представляют собой элементы Холла. В зависимости от изменения положения клапана системы EGR датчик положения обеспечивает сигнал высокого или низкого уровня в сигнальных цепях блока ЕСМ.

Дроссельная заслонка (двигатель, соответствующий нормам «Евро 4»)

Дроссельная заслонка установлена на входе впускного коллектора. Блок управления регулирует степень открытия дроссельной заслонки на основании условий работы двигателя. Это осуществляется управлением соленоидом заслонки. На соленоид от блока управления поступает широтно-импульсно модулированный ток. Скважность импульсов изменяется от 0% до необходимой для обеспечения требуемого угла поворота дроссельной заслонки. Для закрытия заслонки скважность увеличивается. Для открывания заслонки скважность уменьшается.

Угол открытия дроссельной заслонки контролируется датчиком положения и передается обратно в блок управления ЕСМ. Датчик положения обеспечивает уровень сигнала в сигнальной цепи блока ЕСМ в соответствии с изменением угла дроссельной заслонки. В закрытом положении заслонки или при небольшом открытии в блок управления подается сигнал низкого напряжения. При большом открытии напряжение сигнала большое.

Предоставляем по запросу консультации и осуществляем бесплатную техническую поддержку и консультации

Что такое скважность в двигателе

Широтно-импульсная модуляция применяется в технике для преобразования переменного напряжения в постоянное, с изменением его среднего значения (U_d). Управление средним значением напряжения происходит путем изменения скважности импульсов.

Скважность – это отношение одного периода, к времени действия (длительности) импульса в нем. В англоязычной литературе часто встречается понятие коэффициент заполнения, который обратно пропорционален скважности. Формула скважности:

То есть, не смотря на то, что скважность и коэффициент заполнения могут использоваться в одинаковом контексте, физический смысл их отличается. Эти величины безразмерны. Коэффициент заполнения обычно отображают в процентах (%).

На приведенном выше рисунке изображены импульсы, которые возникают с определенной периодичностью. Длительность импульса равна ¼ периода Т, это означает, что коэффициент заполнения равен 25%, а скважность – 4. Специфическое название имеется у набора импульсов c коэффициентом заполнения – 50%, такой сигнал называется меандр.

Существуют цифровые и аналоговые ШИМ. Принцип их работы остается одинаковым вне зависимости от исполнения и заключается в сравнении двух видов сигналов:

Cигналы поступают на компаратор, где они сравниваются, а при их пересечении возникает / исчезает (или становится отрицательным) сигнал на выходе ШИМ.

Выходное напряжение U_вых ШИМ имеет вид импульсов, изменяя их длительность, мы регулируем среднее значение напряжения (U_d) на выходе ШИМ:

Однополярная модуляция означает, что происходит формирование импульсов только положительной величины и имеет место нулевое значение напряжения. Осуществить такую модуляцию в некоторых схемах невозможно, преимущество однополярной модуляции: малое амплитудное значение высокочастотных гармоник.

В двухполярной модуляции вместо нулевого длительного напряжения формируется отрицательное напряжение, она проиллюстрирована на рисунке 4.

Преимущество использования ШИМ — это легкость изменения величины напряжения при минимальных потерях. Конечно же, можно, применять делитель напряжения, но его работа основана на применении резисторов, а на них происходит рассеивание энергии, что в свою очередь вызывает нагрев и неэкономичность (преобразование электрической энергии в тепловую).

Работа широтно-импульсного преобразователя реализуется с помощью полупроводниковых приборов – транзисторов. Максимальные потери на транзисторах бывают при их полуоткрытом состоянии. Поэтому используют два крайних положения: полностью открыты или закрыты, тогда потери минимальны. Частота срабатывания транзисторов очень большая, то есть переходные состояния имеют мало времени и потери, фактически, сводятся к нулю.

ШИМ нашел широкое применение как регулятор оборотов двигателей постоянного тока (ДПТ).

Схема ШИМ управления двигателя постоянного тока состоит из тиристорного преобразователя VS1÷VS6, сглаживающего конденсатора С. Транзисторы VT1÷VT4 реализуют подачу импульсного напряжения на двигатель постоянного тока М. С помощью обратных диодов VD1÷VD4, энергия будет отдаваться в сеть при торможении двигателя. Наличие в данной схеме четырех транзисторов дает возможность работы ДПТ во всех 4-х квадрантах механической характеристики.

Принцип работы схемы основан на двухполярной модуляции:

Источник

Образовательный информационный портал teach.ornatus.ru

что такое скважность в автодиагностике

Что такое скважность

Все об скважности сигнала

Чем отличается скважность и коэффициент заполнения импульсов

Характеристики скважности

Принцип действия

Как обозначается

Формы сигналов