Computadores de bordo

Como Funcionam os computadores de bordo

por SPEED News

A cada ano que passa, os carros parecem estar mais complicados. Os carros de hoje podem ter aproximadamente 50 microprocessadores. Apesar de muitos microprocessadores tornarem mais difícil de se mexer no carro, alguns na verdade facilitam o serviço.


Alguns dos principais motivos do aumento do número de microprocessadores são:

a necessidade de sofisticados controles do motor para atender padrões de emissão e consumo de combustível
diagnósticos avançados
simplificação da manufatura e do projeto dos carros
redução da quantidade de fios nos carros
novas características de segurança
novas características de conforto e conveniência

Antes das leis de emissão entrarem em vigor, era possível construir um motor de carro sem microprocessadores. Com a lei cada vez mais rígida quanto às emissões de poluentes, esquemas de controles sofisticados foram necessários para regular a mistura ar-combustível de maneira que o catalisador possa remover grande parte da poluição do escapamento.


Controlar o motor é o trabalho mais intenso do computador em seu carro e a unidade de controle eletrônico (ECU) é o computador mais potente na maioria dos carros. A ECU usa controle de retroalimentação do circuito, método que monitora as saídas e entradas de um sistema para ter um controle efetivo desse sistema, gerenciando as emissões e o consumo de combustível do motor (assim como um hospedeiro de outros parâmetros). Juntando os dados dos vários diferentes sensores, a ECU sabe de tudo, desde a temperatura da água do radiador até a quantidade de oxigênio no escapamento. Com isso, executa milhões de cálculos a cada segundo, incluindo a observação de valores em tabelas e cálculos dos resultados de equações longas para decidir qual é  o melhor avanço de ignição e determinar por quanto tempo o injetor de combustível deve ficar aberto. A ECU faz tudo isso para assegurar uma emissão mais baixa e obter uma melhor quilometragem. Veja Como funcionam os sistemas de injeção eletrônica para obter mais detalhes sobre o que faz uma ECU.








Uma ECU moderna pode ter um processador de 40 MHz e 32 bits. Isto pode não parecer rápido comparado com o processador de 500 a 1000 MHz que você provavelmente tem em seu PC, mas lembre-se que o processador do seu carro usa um código muito mais eficiente do que o do seu computador. O tamanho médio do código em uma ECU usa menos de 1 megabyte (MB) de memória. Comparado a isso, você provavelmente tem pelo menos 2 gigabytes (GB) de programas em seu computador - isso equivale a 2 mil vezes a quantidade em uma ECU.

Componentes da ECU

O processador é instalado em um módulo com centenas de outros componentes em uma placa de circuitos multicamadas. Alguns dos outros componentes que auxiliam o processador em uma ECU são:

• Conversores analógico-digitais - estes dispositivos lêem alguns sensores do carro, como o de oxigênio. A saída de um sensor de oxigênio é uma voltagem analógica, normalmente entre 0 e 1,1 volts (V). O processador só entende números digitais, assim o conversor analógico-digital muda esta voltagem para um número digital de 10 bits.
  
  
• Saída digital de alto nível - em muitos carros modernos, a ECU ativa as velas de ignição, abre e fecha o injetor de combustível e liga e desliga o ventilador. Todas essas tarefas exigem saídas digitais. Uma saída digital fica ligada ou desligada - não há meio termo. Por exemplo, uma saída para controlar o ventilador de resfriamento pode fornecer 12 V e 0,5 ampères para o relé do ventilador quando está ligado, e 0 V quando está desligado. A saída digital é como um relé. A pequena quantidade de energia que o processador libera energiza o transistor na saída digital, permitindo que seja fornecida uma quantidade bem maior de energia para o relé do ventilador de resfriamento, que por sua vez fornece uma quantidade ainda maior de energia para o ventilador.
  
  
• Conversores digital-analógicos - algumas vezes, a ECU tem que fornecer uma saída de voltagem analógica para acionar alguns componentes do motor. Como o processador na ECU é um dispositivo digital, ele precisa de um componente que possa converter um número digital em uma voltagem analógica.
    
  Condicionadores de sinal - algumas vezes, as entradas ou saídas precisam ser ajustadas antes de serem lidas. Por exemplo, o conversor analógico-digital que lê a voltagem do sensor de oxigênio pode ser ajustado para ler um sinal de 0 a 5 V, mas o sensor de oxigênio libera um sinal de 0 a 1,1 V. Um condicionador de sinal é um circuito que ajusta o nível dos sinais que entram e saem. Por exemplo, se usássemos um condicionador de sinal que multiplicasse por 4 a voltagem vinda de um sensor de oxigênio, teríamos um sinal de 0 a 4,4 V, o que permitiria que o conversor analógico-digital lesse a voltagem com mais precisão.
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  Chips de comunicação - estes chips implementam os vários padrões de comunicação que são usados em carros. Há vários padrões em uso, mas o que mais usado nas comunicações em carros é chamado CAN (rede de controle de área). Este padrão permite comunicação com velocidade de até 1 megabit por segundo (Mbps). É muito mais rápido do que os antigos. Essa velocidade está se tornando necessária porque alguns módulos enviam dados para o barramento centenas de vezes por segundo. O barramento CAN envia dados usando dois fios.