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> COMPONENTES DO ABS <
A maioria dos sistemas ABS contém vários componentes em comum, incluindo:
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Sensores de velocidade das rodas
São usados no sistema ABS para determinar a taxa de rotação das rodas. A ponta do sensor é localizada perto do rotor dentado. Quando o rotor gira, uma tensão é induzida no sensor. A amplitude e frequência desta tensão varia de acordo com a velocidade da roda.
Em alguns sistemas ABS, os sensores de velocidade das rodas são montados em cada roda enquanto que em outros sistemas os sensores de velocidade são montados no eixo ou na transmissão.
Actuador hidráulico
É a unidade que pode aumentar, diminuir ou manter a pressão de travagem baseada nos sinais recebidos de um módulo de controle. O actuador hidráulico, tipicamente, consiste dos seguintes componentes:
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Módulo de controle
É um computador que usa os sinais dos sensores de velocidade das rodas para determinar quando e como o ABS deve operar. Quando uma roda está próxima de uma condição de travamento, o módulo de controle emite um sinal ao actuador para regular a pressão do fluido de freio na roda afectada.
> FUNCIONAMENTO <
Sistema de Operação do ABS
Durante períodos de frenagem normais, a porção anti-travamento do sistema de freios não funciona. Todavia, os sensores continuam monitorando a velocidade de rotação das rodas e enviando sinais ao módulo de controle. Quando o pedal de freio é pressionado, o fluido de freio flúi do cilindro mestre até o actuador hidráulico e então para o cilindro de freio.
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Quando o módulo de controle detecta que a roda está próximo de travar, ele envia um sinal à válvula solenóide no actuador hidráulico para bloquear a passagem de fluido de freio entre o cilindro mestre e o cilindro de freio. Quando isto ocorre, a pressão é cortada entre o cilindro de freio e o actuador hidráulico. O fluido do cilindro mestre não pode fluir através da válvula do solenóide, logo a pressão de frenagem na roda afectada permanece constante.
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Quando o módulo de controle detecta um travamento completo, ele comanda o actuador a diminuir a pressão de fluido de freio para o cilindro de freio da roda em questão. Acompanhando esta acção, a válvula solenóide no actuador se move para cortar a pressão do fluido de freio do cilindro mestre e para permitir que o fluido de freio no cilindro de freio escoe para dentro do reservatório do acumulador. Ao mesmo tempo, a bomba do actuador força o fluido no acumulador a voltar para o cilindro mestre. Quando isto ocorre, a pressão de frenagem na roda diminui.
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Quando todas as rodas estão rodando normalmente, a válvula solenóide no actuador retorna para a posição original e o sistema de frenagem funciona como o convencional. Se necessário, um sistema anti travamento típico, pode repetir este ciclo a 15 vezes por segundo.
> FUNCIONAMENTO ELECTRÓNICO<
Funcionamento do Circuito Electrónico
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Um diagrama em blocos de controle do ABS é mostrado na Figura 1. Algumas entradas típicas do controle do sistema ABS são a velocidade das rodas dianteiras e traseiras, direcção, posição e aceleração. Algumas saídas para actuação são um motor de bomba, uma lâmpada de LED e solenóides do ABS. O motor da bomba acciona a bomba que é responsável pela pressão do fluido dos freios. Os LED's são acesos para a indicação do bom funcionamento do sistema ABS. Os solenóides do ABS funcionam nos estados activados ou desactivados sendo o controle feito pelo controlador do ABS. O circuito integrado recebe sinais de pulsos de onda modulados, do inglês pulse-width-modulated (PWM) do controlador do ABS para ligar ou desligar os solenóides para o controle dos freios por meio de pulsos a fim de prevenir o travamento das rodas.
Usando o TPIC46L01/02 para controle do ABS
O TPIC46L01/02 divide o circuito do ABS sendo que, a parte esquerda do esquema é a parte de electrónica, e a parte da direita, é responsável pela actuação mecânica (ver Figura 8).
Um dos factores chaves em activação na escolha de performance óptima é a opção de operação deste circuito integrado tanto no modo serial como no paralelo. O microcontrolador pode usar a interface de controle paralelo em aplicações onde o controle em tempo real é necessária, como no caso de uma frenagem à 100 km/h de um automóvel, por exemplo. Por outro lado, a interface serial pode ser usada para o controle em aplicações onde o tempo de resposta não é tão crítico e a contagem dos pinos precisa ser minimizada. Neste caso, o controle dos dados irá ser transferido através de uma interface serial para um microcontrolador. Este fecha a relação entre o predriver e o microcontrolador que leva os dados de falhas de saída de volta ao controlador. Vários predrivers podem ser ligados em cascata para minimizar interconecções de sistema. Quando são ligados em cascata, o dado serial é recebido e transferido para o terminal dos dados de saída seguidos dos dados de falha.
Este circuito também possui uma porta de entrada e protecção necessária para seleccionar FETs discretos usados quando há a necessidade de correntes elevadas . O FET atende a capacidade necessária da porta de entrada para a aplicação típica do controle do ABS que é de 3 a 8 A de corrente contínua. A protecção trabalha na forma de indicador de falhas no tempo real através da "linha de interrupção de falhas" (FLT - Fault Interrupt Line) que serve como um flag para o microcontrolador. As falhas incluem cessamento de alta e baixa tensão da bateria e detecção de carga aberta ou fechada. O TPIC46L02 entra com uma pequena carga cíclica no estado PWM quando encontra uma condição de carga aberta ou fechada na qual o TPIC46L02 desabilita todas as portas de saída.
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Características operacionais do ABS
A maioria dos sistemas ABS possuem chaves de "protecção rápida" e chaves de "protecção lenta". As chaves de "protecção lenta" são normalmente implementadas com FETs. O circuito integrado oferece uma entrada paralela para controle em tempo real dos gates dos FETs. Esses dispositivos também possuem uma interface serial e controle serial das saídas dos gates e protecção contra falhas.
Para a aplicação do ABS, a interface serial será usada tanto para saída do controle quanto para a protecção contra falhas. Uma interface periférica serial (SPI) é usada para conectar o predriver às entradas do microcontrolador. Dados de controle são transmitidos até a porta SDI (entrada serial de dados) para habilitar ou desabilitar a resposta. O 0 irá desabilitar e o 1 irá habitar. A Figura 3 mostra um exemplo de uma forma de onda activando os canais 0-3 do dispositivo. A curva 1 mostra o SCLK (clock serial), a curva 2 mostra o CS (chip), a curva 3 mostra o aumento do SDI durante os pulsos de 5 a 8 do clock, e a curva 4 mostra a resposta do GATE0.
Os limites de corrente e tensão de dreno dos FETs de potência são devido às características dos solenóides do ABS.
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As figuras 4a E 4b mostram as formas de onda da resposta e do canal 0 do FET. A corrente de dreno no instante em que é fornecida pode ser observada na curva 3 da Figura 4a e a saída do GATE0 na curva 2. A tensão da bateria e a indutância do solenóide são dois factores que afectam o quanto a corrente de dreno irá aumentar. A ligeira perturbação na inclinação é causada pela mudança na indutância quando o solenóide abre a válvula do fluido para o alívio da frenagem dos freios. A corrente continua subindo até que o valor máximo da válvula é atingido, um resultado da resistência do solenóide.
Quando o solenóide é desligado, o campo magnético cessa, induzindo uma tensão no DRAIN0 do transístor de potência. A Figura 4a foi expandida dez vezes no instante em que a corrente do GATE0 cai a zero para se ilustrar o transíente causado pelo indutor, e isso pode ser visto na Figura 4b.A corrente do dreno (DRAIN0) pode ser vista na curva 3 da Figura 4b. Quando a corrente de dreno cai a zero, o transístor de potência absorve a energia armazenada pela indutância do solenóide. A curva 4 da Figura 4b mostra a forma da curva da tensão induzida, que está entre 55V e 60V. É necessário a implementação de snubbers para dissipar a energia armazenada no solenóide que poderia danificar o transístor de potência, se caso o limite da taxa de variação da tensão dv/dt for ultrapassada. Ocorre um atraso de aproximadamente 1,4ms antes do completo desligamento do gate. A tensão de dreno do FET é monitorado pelo predriver a fim de detectar o transíente de indutância, bem como outras falhas. Um circuito interno do dreno auxilia a protecção contra o transíente de tensão. Um exemplo da protecção pode ser vista na curva 2 da Figura 4b.
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