Шим сигнал что это в автомобиле: Шим сигнал в автомобиле

Что такое ШИМ — принцип работы широтно-импульсной модуляции

Содержание

• 1 Что такое шим (широтно-импульсная модуляция)?
  • 1.1 Область применения
• 2 ШИМ контроллер: принцип работы
  • 2.1 Аналоговая ШИМ
  • 2.2 Цифровая ШИМ
• 3 Принцип шим-регулятора
  • 3.1 Пример использования шим регулятора
• 4 В чем отличие между шим и шир?

Микропроцессоры работают исключительно с цифровыми сигналами: с логическим нулем (0В) или с логической единицей (5В или 3.3В). По этой причине на выходе микропроцессор не может сформировать промежуточное напряжение. Применение для решения таких задач внешних ЦАП нецелесообразно из-за сложности. Специально для этого разработана широтно-импульсная модуляция — определенный процесс управления мощностью, идущей к нагрузке, методом изменения скважности импульсов постоянной частотности.

Что такое шим (широтно-импульсная модуляция)?

Это современный метод управления уровнем мощности подаваемой к нагрузке, заключающийся в изменении продолжительности импульса при постоянной частоте их следования. Это технология модуляции сигнала за счет вариативного изменения ширины импульсов, а не выходного напряжения.  ШИМ преобразователь может быть аналоговый, цифровой и пр.

Широтно-импульсная модуляция — важнейшие параметры:

1. Т  -период тактирования — промежутки времени, через которые подаются импульсы.
2. Длительность импульса — время пока подается сигнал.
3. Скважность — рассчитанное по формуле соотношение длины импульса к импульсному Т периоду тактирования.
4. D коэффициент заполнения — показатель обратный скважности.

Область применения

Применение ШИМ позволяет увеличить и намного коэффициент полезного действия электрических преобразователей. Тем более это относится к импульсным преобразователям, которые сегодня преимущественно применяются во вторичных источниках питания разных электронных аппаратов. Импульсные преобразователи обратноходовые, прямоходовые 1-тактные, 2-тактные, полумостовые, резонансные управляются с участием ШИМ.

Принцип ШИМ сегодня стал основным для электронных устройств, которым требуется поддержание на заданном уровне выходных параметров и их регулировка. Метод применяется для изменения скорости вращения двигателей, яркости света, управления силовым транзистором БП импульсного типа.

Используется ЩИМ модуляция и в системах управления яркостью светодиодов. Светодиод, благодаря низкой инерционности, успевает мигнуть на частоте всего в несколько десятков кГц. Для человеческого глаза работа светодиода в импульсном режиме воспринимается как свечение. Яркость светодиода зависит от продолжительности импульса в течение одного периода. При коэффициенте заполнения в 50%, то есть, если время свечения равно времени паузы, яркость светодиода составляет одну вторую номинальной величины. Когда появились светодиодные лампы 220В, нашлась проблема повышения их надёжности при нестабильном входном напряжении. Задача была решена разработкой драйвера питания, функционирующего по принципу ШИМ.

Распространение устройств, функционирующих по принципу ШИМ, позволило уйти от линейных трансформаторных БП. В результате чего повысилось КПД и уменьшились масса и габариты источников питания. Поэтому сегодня ШИМ-контроллер является сегодня неотъемлемой частью импульсного БП. Он управляет силовым транзистором и напряжение на выходе блока питания всегда остаётся стабильным. Кроме этого, ШИМ-контроллер:

• обеспечивает плавный пуск преобразователя;
• ограничивает скважность и амплитуду управляющих импульсов;
• контролирует входное напряжение;
• защищает от КЗ силового ключа;
• в аварийной ситуации переводит устройство в деж. режим.

Сегодня широтно-импульсная модуляция применяется повсеместно и позволяет управлять яркостью подсветки ЖК дисплеев мобильных телефонов, смартфонов, ноутбуков. Реализована микросхема ШИМ в сварочных аппаратах, в автоинверторах, в зарядных устройствах и пр. В любом зарядном устройстве используется сегодня ШИМ.

ШИМ контроллер: принцип работы

ШИМ сигналом управляет ШИМ контроллер. Он управляет силовым ключом благодаря изменениям управляющих импульсов. В ключевом режиме транзистор может быть полностью открытым или полностью открытым. В закрытом состоянии через p-n-переход идет ток не больше нескольких мкА, то есть мощность рассеивания близка к нулю. В открытом состоянии идет большой ток, но так как сопротивление p-n-перехода мало, происходят небольшие теплопотери. Больше тепла выделяется в при переходе из одного состояния в другое. Однако благодаря быстроте переходного процесса в сравнении с частотой модуляции, мощность этих потерь незначительна.

Все это позволило разработать высокоэффективный компактный широтно импульсный преобразователь, то есть с малыми теплопотерями. Резонансные преобразователи с переключением в 0 тока ZCS позволяют свести теплопотери к минимуму.

Аналоговая ШИМ

В аналоговых ШИМ-генераторах управляющий сигнал формируется при помощи аналогового компаратора, когда на его инвертирующий вход подается пилообразный или треугольный сигнал, а на неинвертирующий — непрерывный модулирующий.

Выходные импульсы идут прямоугольной формы. Частота их следования соответствует частоте пилы, а длительность плюсовой части импульса зависит от времени, когда уровень постоянного модулирующего сигнала, идущего на неинвертирующий вход компаратора, выше уровня пилообразного сигнала, подающегося на инвертирующий вход. В период когда напряжение пилообразного сигнала будет превышать модулирующий сигнал — на выходе будет фиксироваться отрицательная часть импульса.

Во время когда пилообразный сигнал подается на неинвертирующий вход, а модулирующий — на инвертирующий, выходные прямоугольные импульсы будут положительными, когда напряжение пилы будет выше уровня модулирующего сигнала на инвертирующем входе, а отрицательное — когда напряжение пилы станет ниже сигнала модулирующего.

Цифровая ШИМ

Работая с цифровой информацией, микроконтроллер может формировать на выходах или 100% высокий или 0% низкий уровень напряжения. Но для эффективного управления нагрузкой такое напряжение на выходе нужно изменять. Например, когда осуществляется регулировка скорости вращения вала мотора или при изменении яркости светодиода.

Вопрос решают ШИМ контроллеры. То есть, 2-хуровневая импульсно-кодированная модуляция — это серия импульсов, характеризующаяся  частотой 1/T и либо шириной Т, либо шириной 0. Для их усреднения применяется передискретизация. При цифровой ШИМ прямоугольные подимпульсы, которыми и заполнен период, могут занимать любое место в периоде. Тогда на среднем значении сигнала за период сказывается лишь их количество. Так как процесс осуществляется на частоте в сотни кГц, можно добиться плавной регулировки. ШИМ контроллеры решают эту задачу.

Можно провести следующую аналогию с механикой. Когда маховик вращается при помощи двигателя, при включенном двигателе маховик будет раскручиваться или продолжать вращение, если двигатель выключен, маховик будет тормозить из-за сил трения. Однако, если движок включать/выключать на несколько секунд, вращение маховика будет держаться на определенной скорости благодаря инерции. Чем дольше период включения двигателя, тем быстрее раскрутится маховик. Аналогично работает и ШИМ модулятор. Так работают ШИМ контроллеры, в которых переключения происходят в секунду тысячи раз, и частоты могут достигнуть единиц мегагерц.

Использование ШИМ-контроллеров обусловлено их следующими преимуществами:

• стабильностью работы;
• высокой эффективностью преобразования сигнала;
• экономией энергии;
• низкой стоимостью.

Получить на выводах микроконтроллера (МК) ШИМ сигнал можно:

• аппаратным способом;
• программным способом.

В каждом МК есть встроенный таймер, генерирующий ШИМ импульсы на определённых выводах. Это аппаратный способ. Получение ШИМ сигнала при помощи команд программирования более эффективно за счет разрешающей способности и дает возможность задействовать больше выводов. Но программный способ вызывает высокую загрузку МК, занимая много памяти.

Принцип шим-регулятора

Работа ШИМ регулятора сложностью не отличается. ШИМ-регулятор — устройство, выполняющее такую же функцию, что и традиционный линейный регулятор мощности (то есть, меняет напряжение или ток за счёт силового транзистора, рассеивающего значительную мощность на себе). Но ШИМ-регулятор отличается намного большим КПД. Достигается это благодаря тому, что управляющий силовой транзистор функционирует в ключевом режиме (либо включен, тогда пропускает большой ток, но мало падение напряжения, либо выключен — ток не проходит). В результате на таких силовых транзисторах мощность практически не рассеивается и энергия впустую не тратится.

После силового транзистора напряжение выходит как прямоугольные импульсы с изменяющейся скважностью в зависимости от необходимой мощности. Но сигнал нужно демодулировать (то есть, выделить среднее напряжение). Этот процесс происходит или в самой нагрузке (когда она индуктивного характера) или если между нагрузкой и силовым каскадом располагают фильтр нижних частот.

Пример использования шим регулятора

Самый простой пример использования регулятора напряжения ШИМ — ШИМ микросхема NE555, с которой знаком каждый радио-любитель. Благодаря ее универсальности можно конструировать самые разнообразные детали: от простейшего одновибратора импульсов с 2 в обвязке до модулятора, состоящего из большого числа компонентов. ШИМ регулятор напряжения имеет широкую область применения — это схемы регулировки яркости светодиодов и лент, а также регулировка скорости вращения движков.

В чем отличие между шим и шир?

На Западе понятия широтно-импульсного регулирования ШИР и ШИМ практически не различаются. Однако у нас между ними все же существует различие. Во многих микросхемах реализован принцип ШИР, однако при этом они все равно называются ШИМ контроллеры. Таким образом различий в названии этих двух способов практически нет.

Единственное отличие между ШИР и ШИМ — при ШИР время импульса и паузы постоянны. А при ШИМ их длительности изменяются, что позволяет сформировать выходной ШИМ сигнал заданной формы.

Сигналы в транспортном средстве · Technipedia · Motorservice

Установки

Назад к поиску

Информация о диагностике

Увеличивается важность осциллоскопа

Аналоговые сигналы измеряются любым стандартным и принятым в торговле мультиметром. Для отображения тактирующих сигналов требуются осциллоскоп или соответствующая функция стенда для проверки работы двигателя.

В автомобильной технике всё чаще используются сигналы в виде периодически тактирующего напряжения. С помощью мультиметра измеряют только среднее значение напряжения в течение одного периода.

Широтно-импульсная модуляция (PWM)

• Частота является постоянной.
• Импульсно-модулированный сигнал, т. е. ширина импульса, меняется.

Широтно-импульсная модуляция может использоваться в качестве величины входа сигналов или для регулирования мощности, например, в клапанах системы EGR, дроссельных заслонках, электропневматических клапанах, исполнительных элементах холостого хода или топливных насосах, управляемых с учетом потребностей.

Частотно-импульсная модуляция (PFM)

• Частота меняется, т. е. кривая сигнала сплющивается или растягивается.
• Импульсно-модулированный сигнал является постоянным.

У некоторых сенсоров воздушных масс от Pierburg, например, выходная величина выдается в виде PFM-сигнала.

Тактирующие сигналы на снимке осциллоскопа

Параметры:

1. Напряжение U, в вольтах
2. Продолжительность импульса или включения
3. Продолжительность выключения
4. Продолжительность периода T
5. Ось времени, в секундах
6. Частота обратно пропорциональна продолжительности периода: f = 1/T
7. «Импульсно-модулированный сигнал»

Понятие «импульсно-модулированный сигнал» не имеет единого определения. В целом под ним подразумевается отношение продолжительности включения (2) к продолжительности периода (4). Импульсно-модулированный сигнал указывается в виде числа от 0 до 1 или процентного значения от 0% до 100%. Некоторые осциллоскопы, как в приведенном здесь примере, отображают импульсно-модулированный сигнал «в перевёрнутом положении», т. е. продолжительность выключения (3) в отношении к продолжительности периода (4).

Пример: PWM-сигнал с импульсно-модулированным сигналом 74%

Тактирующие сигналы относительно нечувствительны к помехам. Под действием помех в потоке сигналов, например, из-за коррозии или влаги на штекерных соединениях, может меняться уровень напряжения (8).
Однако это не влияет на информацию, предоставляемую такими величинами, как «импульсномодулированный сигнал» или «частота».

Растет число продуктов, в которых входные или выходные сигналы являются тактирующим

В автомобильной технике значение частоты составляет обычно 100 Гц. Это соответствует 100 периодам в секунду. Формы сигналов с такими высокими значениями частоты могут быть отображены только на снимке осциллоскопа.

Ключевые слова
:

клапан системы EGR, клапан EGR

,

сенсор воздушных масс, датчик масового расхода воздуха, расходомер воздуха

,

широтно-импульсная модуляция (PWM)

,

частотно-импульсная модуляция (PFM)

Группы продуктов
:

Снабжение топливом

,

Снабжение воздухом

,

Управляющий / регулирующий элемент

,

Уменьшение содержания вредных веществ

Только для специалистов. Мы сохраняем за собой право на изменения и несоответствие рисунков. Информацию об идентификации и замене см. в соответствующих каталогах или в системах, основанных на TecAlliance.

Использование куки и защита данных

Группа Motorservice использует на Вашем устройстве файлы куки с целью оптимального оформления и постоянного улучшения своих веб-страниц, а также в статистических целях.
Здесь Вы найдете дополнительную информацию об использовании куки, наши Выходные данные и Указания по защите персональных данных.

Нажатием кнопки «OK» Вы подтверждаете, что Вы приняли к сведению информацию о файлах куки, заявление о защите данных и выходные данные. Ваши настройки в отношении файлов куки для данного веб-сайта Вы можете изменитьв любое время [ссылка]

Установки приватности

Мы придаем большое значение прозрачности в вопросе защиты персональных данных. На наших страницах Вы получите точную информацию о том, какие настройки Вы можете выбрать и какие функции они выполняют. Выбранную Вами настройку Вы можете изменить в любое время. Независимо от выбранной Вами настройки, мы не будем определять Вашу личность (за исключением тех случаев, когда Вы однозначно ввели свои данные, например, в контактных формах). Информацию об удалении файлов куки Вы найдете в справке Вашего браузера. Дополнительная информация приводится вЗаявлении о защите данных.

Измените свои настройки приватности путем нажатия на соответствующие кнопки

• Необходимость
• Комфорт
• Статистика

Необходимость

Файлы куки, необходимые для работы веб-сайта, обеспечивают его надлежащее функционирование. При отсутствии файлов куки возможно появление ошибок и сообщенийоб ошибках.

Данный веб-сайт будет выполнять следующее:

• сохранять файлы куки, необходимые для работы веб-сайта.
• сохранять настройки, выполненные Вами на данном сайте.

При этой настройке данный веб-сайт ни в коем случае не будет выполнять следующее:

• сохранять Ваши настройки, например, выбор языка или баннер куки, чтобы Вы не выполняли их заново.
• анонимно анализировать посещаемость нашего веб-сайта и использовать эту информацию для его оптимизации.
• определять Вашу личность (за исключением тех случаев, когда Вы однозначно ввели свои данные, например, в контактных формах).

Комфорт

Файлы куки делают посещение Вами веб-сайта более удобным и комфортным, сохраняя, например, определенные настройки, чтобы Вам не приходилось заново выполнятьих каждый раз при посещении сайта.

Данный веб-сайт будет выполнять следующее:

• сохранять файлы куки, необходимые для работы веб-сайта.
• сохранять Ваши настройки, например, выбор языка или баннер куки, чтобы Вы не выполняли их заново.

При этой настройке данный веб-сайт ни в коем случае не будет выполнять следующее:

• анонимно анализировать посещаемость нашего веб-сайта и использовать эту информацию для его оптимизации.
• определять Вашу личность (за исключением тех случаев, когда Вы однозначно ввели свои данные, например, в контактных формах).

Разумеется, что мы всегда согласны с настройкой Do Not Track (DNT) Вашего браузера. В этом случае не устанавливаются отслеживающие файлы куки и не загружаются функции отслеживания.

Диагностика цепи широтно-импульсной модуляции

Профессиональное обслуживание и ремонт автомобилей

Записаться на прием

Современные автомобильные электрические системы используют широтно-импульсную модуляцию (ШИМ) для лучшего управления устройствами и компонентами при одновременном снижении энергопотребления. Для правильной электрической диагностики систем такого типа требуются профессиональные инструменты и обучение. Специалисты автосервиса Hollenshade в Таусоне обеспечивают высочайший уровень диагностики и ремонта электрооборудования автомобилей.

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) — хорошо известная технология, используемая во многих областях электротехники. Принцип заключается в обеспечении контроля скорости или контроля энергопотребления конкретного устройства. Вместо того, чтобы постоянно управлять устройством, ШИМ-управление подает импульсы мощности на устройство с определенной длительностью, чтобы устройство работало на желаемой скорости или уменьшало потребляемую мощность. Термин «рабочий цикл» используется для количественной оценки времени, в течение которого сигнал включен, по сравнению с общим временем одного цикла. Таким образом, если рабочий цикл ШИМ составляет 20%, устройство будет приводиться в действие в течение 0,2 секунды каждую секунду или любое другое время, определяемое как один период.

Техника ШИМ полезна для многих вещей в автомобиле. Существует множество вентиляторов и насосов, которые выигрывают от того, что они не работают постоянно. Это дает инженерам больше контроля и возможностей настройки автомобиля. В некоторых случаях необходимо управлять устройствами, которые потребляют больше тока, чем может обеспечить выходной сигнал ШИМ. В этих случаях реле используется для обеспечения адекватного тока и управления.

Сочетание управления компьютерным модулем и использования ШИМ предоставляет инженерам больше вариантов конфигурации схемы и больше возможностей для мониторинга и/или защиты устройств и проводки. Поскольку компьютерный модуль может контролировать обе стороны цепи, он может управлять соответствующим устройством с гораздо большей точностью. Отслеживая потребление тока устройством, инженеры могут интегрировать более продвинутые функции, включая защиту от отключения цепи и автоматический сброс.

Специалисты Hollenshade’s в Таусоне могут решить любые проблемы, которые могут возникнуть с электрической системой вашего автомобиля. Пожалуйста, СВЯЖИТЕСЬ С НАМИ, чтобы назначить встречу или задать нам вопрос о замене свечей зажигания на вашем автомобиле.

Грызуны-электрическое повреждение

Электрическое повреждение-2

Электрический блок предохранителей

Электрическая диагностика блока управления HVAC Автосервис Hollenshades

Электрическое повреждение-1

Замена электронного модуля корабля

Hollenshades Auto Service Towson MD

Компьютерные модули в транспортных средствах могут выйти из строя. Замена модуля должна выполняться специалистом.

Список наших услуг

Сигналы электрических транспортных средств · Technipedia · Motorservice

Настройки

Вернуться к поиску

Информация о диагностике

Возрастающее значение осциллографа

Постоянно растущее число компонентов автомобиля взаимодействует с помощью тактовых сигналов.
В чем разница между сигналами PWM (широтно-импульсная модуляция) и PFM (частотно-импульсная модуляция)?
Можно ли измерить синхронизируемые сигналы с помощью мультиметра?

Аналоговые сигналы можно измерять с помощью любого имеющегося в продаже мультиметра. Синхронизированные сигналы требуют использования осциллографа или соответствующей функции тестера двигателя.

В автомобильной технике все чаще используются сигналы, состоящие из регулярно синхронизированного напряжения. Мультиметры показывают только среднее напряжение за период.

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ)

• Частота постоянна.
• Коэффициент заполнения импульсов, т. е. ширина импульсов, изменяется.

Широтно-импульсная модуляция может использоваться в качестве коэффициента входного сигнала или для системы управления мощностью, например. для клапанов рециркуляции отработавших газов, дроссельных заслонок, электропневматических клапанов, приводов холостого хода или топливных насосов с регулированием по потребности.

Частотно-импульсная модуляция (ЧИМ)

• Частота меняется, т. е. кривые сигнала сжимаются или удлиняются.
• Коэффициент заполнения импульсов постоянен.

На некоторых датчиках воздушных масс Pierburg выходные коэффициенты могут выводиться в виде сигналов ЧИМ.

Синхронизированные сигналы на экране осциллографа

Параметры:

1. Напряжение U, в вольтах
2. Импульс или время включения
3. Время выключения
4. Длительность периода T
5. Ось времени, в секундах
6. Частота обратно пропорциональна длительности периода: f = 1/T
7. «Коэффициент заполнения импульса»

не всегда определяется одинаково. Вообще говоря, это понимается как отношение времени включения (2) к продолжительности периода (4).
Коэффициент заполнения импульсов отображается как число от 0 до 1 или процентное значение от 0 % до 100 %.
Некоторые осциллографы, как в приведенном здесь примере, показывают коэффициент заполнения импульсов «вверх», другими словами, время в выключенном состоянии (3) по отношению к длительности периода (4).

Пример: ШИМ-сигнал с коэффициентом заполнения импульсов 74 %.

Синхронизированные сигналы относительно нечувствительны к ошибкам. Нарушения прохождения сигнала, например, из-за коррозии или влаги в штекерных соединениях, могут привести к изменению уровня напряжения (8). Это не влияет на фактические данные «коэффициент заполнения импульсов» или «частота».

На все больше и больше продуктов входы и выходы производятся синхронизированными сигналами.

В автомобильной технике обычно используются частоты 100 Гц. Это эквивалентно 100 периодам в секунду. Формы сигналов с такими высокими частотами можно отобразить только на осциллографе.

Ключевые слова
:

клапан рециркуляции отработавших газов

,

Датчик массового расхода воздуха, расходомер воздуха

,

широтно-импульсная модуляция (ШИМ)

,

частотно-импульсная модуляция (ЧИМ)

Группа товаров
:

Подача топлива

,

Подача воздуха

,

Контрольно-регулирующий элемент

,

Контроль выбросов

Группы продуктов на ms-motorservice.

com

Только для технического персонала. Все содержимое, включая изображения и диаграммы, может быть изменено. Для назначения и замены обратитесь к текущим каталогам или системам, основанным на TecAlliance.

Использование файлов cookie и защита данных

Motorservice Group использует файлы cookie, сохраненные на вашем устройстве, для оптимизации и постоянного улучшения своих веб-сайтов, а также для статистических целей.
Дополнительную информацию об использовании нами файлов cookie можно найти здесь, а также информацию о нашей публикации и уведомление о защите данных.

Нажав «ОК», вы подтверждаете, что приняли к сведению информацию о файлах cookie, заявлении о защите данных и деталях публикации. Вы также можете в любое время изменить настройки файлов cookie для этого веб-сайта.

Настройки конфиденциальности

Мы придаем большое значение прозрачной информации, касающейся всех аспектов защиты данных. Наш веб-сайт содержит подробную информацию о настройках, которые вы можете выбрать, и о том, какое влияние оказывают эти настройки. Вы можете изменить выбранные настройки в любое время. Независимо от того, какой выбор вы выберете, мы не будем делать никаких выводов о вас как о личности (за исключением случаев, когда вы явно указали свои данные). Для получения информации об удалении файлов cookie обратитесь к функции справки в вашем браузере. Вы можете узнать больше в заявлении о защите данных.

Измените настройки конфиденциальности, нажав на соответствующие кнопки

• Необходимый
• Удобство
• Статистика

Необходимый

Файлы cookie, необходимые для системы, обеспечивают правильную работу веб-сайта. Без этих файлов cookie могут возникнуть сбои или сообщения об ошибках.

Этот веб-сайт будет:

• Сохранить файлы cookie, необходимые системе
• Сохранить настройки, которые вы делаете на этом веб-сайте

Этот сайт никогда не будет делать следующее без вашего согласия:

• Сохраните ваши настройки, такие как выбор языка или баннер cookie, чтобы вам не пришлось повторять их в будущем.
• Оценивайте посещения анонимно и делайте выводы, которые помогут нам оптимизировать наш веб-сайт.
• Сделать выводы о вас как о личности (за исключением случаев, когда вы явно указали свои данные, например, в контактных формах)

Удобство

Эти файлы cookie упрощают использование веб-сайта и сохраняют настройки, например, чтобы вам не приходилось повторять их каждый раз, когда вы посещаете сайт.

Этот веб-сайт будет:

• Сохранение файлов cookie, необходимых системе
• Сохранение ваших настроек, таких как выбор языка или баннер файлов cookie, чтобы вам не пришлось повторять их в будущем.

Этот сайт никогда не будет делать следующее без вашего согласия:

• Оценивайте посещения анонимно и делайте выводы, которые помогут нам оптимизировать наш веб-сайт.
• Сделать выводы о вас как о личности (за исключением случаев, когда вы явно указали свои данные, например, в контактных формах)

Конечно, мы всегда будем соблюдать настройку «не отслеживать» (DNT) в вашем браузере.