ITTO950235A1 - Dispositivo di acquisizione dati per l'impiego in associazione ad una centralina elettronica - Google Patents

Abstract

Dispositivo (1) di acquisizione degli impulsi (RPM) emessi da un sensore di ruota fonica (S, RF) per l'impiego in associazione alla centralina elettronica (MP) di gestione di un motore di un veicolo, configurato per memorizzare tempi, velocità ed accelerazioni istantanee rilevate mediante gli impulsi (RPM) di ruota fonica e per trasmetterle periodicamente in blocchi al microprocessore della centralina elettronica (MP) in modo da evitargli la gestione dell'acquisizione dati in tempo reale.(Figura 1).

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Dispositivo di acquisizione dati per l'impiego in associazione ad una centralina elettronica"

DESCRIZIONE

La presente invenzione fa riferimento in generale ai dispositivi elettronici, associati a motori a combustione interna, di acquisizione dati. Più speci-ficamente la presente invenzione fa riferimento a di-spositivi elettronici di campionamento e rilevazione della velocità istantanea, ed eventualmente anche della relativa accelerazione, di un motore a combustione interna.

Come è noto, oggigiorno la maggior parte dei motori a combustione interna, prodotti per un impiego veicolistico, sono dotati di dispositivi di controllo per la gestione dell'iniezione di carburante e/o dell'accensione. Tipicamente tali dispositivi sono delle centraline elettroniche a microprocessore.

Tali centraline necessitano naturalmente di informazioni, rilevate mediante sensori, relative al funzionamento del motore termico cui sono associate per poter eseguire le funzioni cui sono destinate. Tra le informazioni principali, tipicamente richieste dalle centraline per l'assolvimento di tali funzioni, vi è la velocità di rotazione istantanea e la relativa accelerazione del motore termico.

Tipicamente la velocità istantanea viene rilevata mediante una ruota fonica multidente cui è associato un sensore, o pick-up, di tipo elettromagnetico. L'uscita del sensore elettromagnetico, ad esempio un sensore ad effetto hall, è connessa ad un ingresso della centralina elettronica associata al motore termico. Il passaggio di ogni dente della ruota fonica in corrispondenza del sensore elettromagnetico fa sì che quest'ultimo emetta un impulso elettrico che viene ricevuto dalla centralina elettronica.Tale impulso genera un interrupt per il microprocessore della centralina elettronica il quale può in tal modo acquisire, mediante una base tempi di microprocessore o di centralina, un istante di tempo corrispondente al passaggio del dente della ruota fonica. Partendo dagli istanti di tempo così acquisiti il microprocessore della centralina è naturalmente in grado di calcolare la velocità e l'accelerazione istantanea del motore termico.

Tale configurazione e metodo di acquisizione sono ampiamente noti nella tecnica e permettono di acquisire le informazioni desiderate.Essi tuttavia non sono privi di inconvenienti.

Infatti, secondo il sistema di rilevazione appena descritto, si genera un interrupt per il microprocessore della centralina ad ogni dente della ruota fonica, cioè con una frequenza abbastanza elevata. Al ricevimento dell'interrupt ilmicroprocessore sospende quindi le elaborazioni che aveva in corso, memorizza l'istante di ricezione dell'interrupt e, eventualmente, anche se tali informazioni normalmente non sono necessarie in tempo reale, esegue le elaborazioni necessarie a calcolare velocità ed accelerazione istantanea. Tutto ciò fa sì che le risorse del microprocessore siano gestite in modo poco efficiente in quanto una parte del tempo viene spesa per servire i frequenti interrupt del sensore di ruota fonica.

Lo scopo della presente invenzione è quello di realizzare un dispositivo di acquisizione che permette di risolvere in modo soddisfacente tutti i problemi sopra indicati.

Secondo la presente invenzione, tale scopo viene raggiunto grazie ad un dispositivo di acquisizione avente le caratteristiche indicate nelle rivendicazioni che seguono la presente descrizione.

Ulteriori vantaggi e caratteristiche della presente invenzione risulteranno evidenti dalla seguente dettagliata descrizione, effettuata con l'ausilio degli annessi disegni, forniti a titolo di esempio non limitativo, in cui:

- la figura 1 è una rappresentazione schematica, a blocchi, di una forma di attuazione di un sistema impiegante un dispositivo secondo la presente invenzione, e

- la figura 2 è una rappresentazione schematica, a blocchi, di una porzione del sistema di figura 1.

La presente invenzione consiste essenzialmente in un dispositivo esterno al microprocessore della centralina dedicato all'acquisizione dei segnali provenienti dalla ruota fonica. Tale dispositivo ha la possibilità di gestire un numero elevato di campionamenti asincroni in tempo reale senza impegnare le risorse del microprocessore e quindi senza alterarne le prestazioni di calcolo.

Per una migliore comprensione verrà ora descritta, con riferimento alla figura 1, una coniigurazione di impiego del dispositivo secondo la presente invenzione. In figura è rappresentata una ruota fonica RF con associato un sensore elettromagnetico S. I segnali emessi dal sensore S vengono inviati ad una interfaccia INT che provvede ad effettuare i necessari adattamenti di impedenza e di livelli di tensione come è ampiamente noto nella tecnica.

L'interfaccia INT a sua volta invia i segnali generati dal sensore S sia al microprocessore MP sia ad un dispositivo 1 secondo la presente invenzione. Il microprocessore MP ed il dispositivo 1 possono essere entrambi convenientemente alloggiati nella centralina elettronica destinata alla gestione del motore termico cui è associata la ruota fonica RF.

Da un punto di vista dell'architettura elaborativa interna della centralina elettronica il dispositivo 1 secondo la presente invenzione viene visto dal microprocessore MP come una normale periferica. Per comunicare quindi il microprocessore MP ed il dispositivo 1 sono interconnessi da un canale di comunicazione BUS, noto anche nella tecnica come address/data bus, attraverso il quale vengono trasmessi indirizzi di memoria e dati, ed attraverso un certo numero di conduttori dedicati per la trasmissione di segnali di controllo, indicati in figura con HS. Tale architettura, ed i procedimenti che governano la comunicazione tra il microprocessore MP ed il dispositivo 1, sono ben noti nella tecnica e non verranno quindi ulteriormente dettagliati.

In tal modo è possibile disporre di un dispositivo di campionamento e rilevazione delle velocità istantanee (e delle relative accelerazioni) del motore con la massima definizione possibile. Tale definizione in pratica è data dal numero di denti della ruota fonica RF, ad esempio 60-2 o 135 denti. Tutto ciò con il minor impegno possibile del microprocessore MP al quale è lasciata solo l'elaborazione dei dati raccolti. Tale elaborazione permette al microprocessore MP, ad esempio, di calcolare la coppia del motore termico o di rilevare il misfiring grazie anche al notevole numero di dati disponibili, in questo modo, sull'evoluzione della velocità di rotazione del motore.

Come si è detto, il segnale emesso dal sensore S viene inviato sia al dispositivo 1 che al microprocessore MP. Ciò avviene in quanto il microprocessore MP necessita comunque di ricevere tale segnale per la tradizionale gestione del motore termico, ad esempio per il rilievo del punto morto superiore per la gestione dell'anticipo. Il dispositivo 1 provvede invece ad acquisire tutti i segnali di ruota fonica emessi dal sensore S ed a memorizzarli, assieme alla velocità ed accelerazione istantanea del motore che provvede a calcolare, in una memoria temporanea o buffer .

Tutti i dati così memorizzati dal dispositivo 1 vengono poi periodicamente trasmessi al microprocessore MP in modo indipendente dalla gestione in tempo reale del motore effettuata dal microprocessore MP. In tal modo, mediante il trasferimento di blocchi di dati memorizzati ad intervalli periodici, l'impegno di tempo del microprocessore MP è molto inferiore.

Il microprocessore MP ed il dispositivo 1 possono inoltre scambiarsi informazioni relative alla quantità dei dati raccolti, e al sincronismo dei dati rispetto alla posizione angolare del motore, tramite i segnali di controllo scambiati mediante i conduttori dedicati HS.

Il dispositivo 1 verrà ora descritto in maggior dettaglio con riferimento alla figura 2. Il segnale di ruota fonica, ricevuto dal sensore S, è indicato con RPM. L'acquisizione dei tempi degli impulsi del segnale RPM, da parte del dispositivo 1, si basa su un contatore a 16 bit CNT. Al contatore CNT naturaimente viene inviato un segnale di base tempi, o clock, (non illustrato) eventualmente selezionabile mediante un divisore di frequenza o prescaler, (non illustrato) che serve a fornire il riferimento di tempo.

Al contatore CNT arriva quindi il segnale RPM di ruota fonica pretrattato da un modulo di filtraggio FSYN che lo converte in un segnale di tipo logico. Quando viene ricevuto un impulso sul segnale RPM il contenuto del contatore CNT viene acquisito e rappresenta l'istante di tempo in cui si è verificato l'impulso sul segnale RPM. In pratica ciò viene effettuato memorizzando il contenuto del contatore CNT in una locazione di una memoria tampone MEM, tipicamente una memoria del tipo RAM, collegata al contatore CNT mediante un data bus D. Naturalmente, onde evitare che il contenuto del contatore CNT venga scritto nella stessa locazione di memoria, è necessario modificare l'indirizzo di scrittura, fornito alla memoria tampone MEM, ad ogni impulso ricevuto sul segnale RPM.

A tale scopo è preposto un modulo accumulatore di impulsi PACC il quale genera gli indirizzi delle locazioni di memoria in cui viene di volta in volta memorizzato il contenuto del contatore CNT ed è collegato alla memoria tampone MEM mediante un address bus A. Anche il modulo accumulatore di impulsi PACC riceve il segnale RPM poiché, come è stato detto, provvede a modificare l'indirizzo di memoria di scrittura ad ogni impulso ricevuto sul segnale RPM. Al modulo accumulatore di impulsi PACC arriva inoltre un segnale SYN che abilita l'aggiornamento degli indirizzi di memorizzazione e quindi, in pratica, abilita l'acquisizione di dati da parte del dispositivo 1. Il segnale di abilitazione SYN viene generato dal microprocessore MP ed è trasmesso mediante i conduttori dedicati HS.

La memoria tampone MEM può essere ad esempio convenientemente gestita come un buffer circolare. Ciò vuol dire che il modulo accumulatore di impulsi PACC incrementa di uno l'indirizzo di memoria fornito alla memoria tampone MEM ad ogni impulso ricevuto sul segnale RPM azzerandolo quando supera l'indirizzo dell'ultima locazione della memoria tampone MEM. In questo modo tutte le locazioni della memoria tampone MEM vengono riempite ciclicamente con i valori forniti dal contatore CNT. E' evidente quindi la necessità di trasferire periodicamente blocchi di dati memorizzati nella memoria tampone MEM al microprocessore MP in modo da evitare perdite di dati acquisiti.

A tale scopo il modulo accumulatore di impulsi PACC invia un'informazione relativa all'indirizzo di memoria correntemente in uso ad una coppia di moduli comparatori CF e CM.

Ciò in quanto, adottando una strategia che semplifica la gestione delle comunicazioni tra il microprocessore MP ed il dispositivo 1, la memoria tampone MEM può essere suddivisa logicamente in due porzioni. In tal modo quando il dispositivo 1 è impegnato a memorizzare dati nella prima porzione della memoria tampone MEM è abilitato il trasferimento dei dati memorizzati nella seconda porzione al microprocessore MP. Viceversa, quando il dispositivo 1 è impegnato a memorizzare dati nella seconda porzione della memoria tampone MEM è abilitato il trasferimento dei dati memorizzati nella prima porzione al microprocessore MP.

I due moduli comparatori CF e CM hanno quindi la funzione di segnalare l'inizio della memorizzazione dei dati in una prima ed in una seconda porzione della memoria tampone MEM. I due moduli comparatori CF e CM sono quindi collegati ad un gruppo di registri di stato per il controllo delle comunicazioni con il microprocessore MP. Tali registri sono: un registro di tempo di evento ETR, un registro di status/azione SAR, un registro di abilitazione di interrupt IER, ed un registro di status di interrupt ISR collegati come illustrato in figura.

In una possibile forma di attuazione, ad esempio, il registro ISR può inviare al microprocessore MP un segnale IRQ per richiedere un interrupt quando si rende necessario il trasferimento di un blocco di dati dal dispositivo 1 al microprocessore MP. Quando il microprocessore MP riceve una richiesta di interrupt provvede quindi, appena la gestione in tempo reale glielo consente, a soddisfare tale richiesta di interrupt trasferendo una porzione della memoria tampone MEM. Il segnale di richiesta di interrupt IRQ è un segnale di controllo e quindi come tale viene trasmesso tramite i conduttori HS.

Sono naturalmente possibili altre strategie di gestione delle comunicazioni tra il microprocessore MP ed il dispositivo 1 in alternativa o in combinazione a quella appena descritta. Ad esempio in una possibile forma di attuazione il contenuto del modulo accumulatore PACC e dei registri ETR, SAR, IER e ISR può venire letto (ed eventualmente anche scritto) dal microprocessore MP il quale può quindi in tal modo prendere il controllo del trasferimento di dati dal dispositivo 1.

Naturalmente, fermo restando il principio dell'invenzione, i particolari di realizzazione e le forme di attuazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto descritto ed illustrato, senza per questo uscire dall'ambito della presente invenzione.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo (1) di acquisizione, suscettibile di essere impiegato in associazione ad un'unità elettronica di controllo (MP) di un motore termico, per rilevare dati (RPM), relativi al funzionamento di detto motore termico, necessari a detta unità elettronica di controllo (MP), caratterizzato dal fatto che: è operativamente connesso a mezzi sensori (S, . RF) , atti a generare detti dati (RPM) necessari a detta unità elettronica di controllo (MP), comprende mezzi di memoria (MEM), atti a memorizzare una pluralità di detti dati (RPM) generati da detti mezzi sensori (S, RF), è operativamente connesso a detta unità elettronica di controllo (MP), - è configurato in modo da compiere periodicamente le seguenti operazioni: - rilevare detti dati (RPM) generati da detti mezzi sensori (S, RF) e memorizzarli in detti mezzi di memoria (MEM), - trasferire, ad intervalli di tempo, almeno una porzione di detta pluralità di dati (RPM) memorizzati in detti mezzi di memoria (MEM) a detta unità elettronica di controllo (MP).
2. 2. Dispositivo (1) secondo la rivendicazione 1, in cui detti dati (RPM)/ relativi al funzionamento di detto motore termico, sono dati relativi alla veloci-tà di rotazione di detto motore termico, caratteriz-zato dal fatto che detti mezzi di memoria comprendono una memoria tampone (MEM) del tipo a lettura e scrittura in cui la memorizzazione di detti dati (RPM) avviene in modo circolare.
3. 3. Dispositivo (1) secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detta memoria tampone (MEM) comprende almeno una prima ed una seconda porzione e dal fatto che: - durante la memorizzazione di detti dati (RPM) in detta prima porzione è abilitato il trasferimento, a detta unità elettronica di controllo (MP), dei dati (RPM) memorizzati in detta seconda porzione, - durante la memorizzazione di detti dati (RPM) in detta seconda porzione è abilitato il trasferimento, a detta unità elettronica di controllo (MP), dei dati (RPM) memorizzati in detta prima porzione.
4. 4. Dispositivo (1) secondo la rivendicazione 2 o la rivendicazione 3, in cui detti dati, relativi alla velocità di rotazione di detto motore termico, comprendono impulsi (RPM) emessi da un sensore di ruota fonica (S, RF) associato a detto motore termico, caratterizzato dal fatto che comprende un circuito atto a generare un segnale di base tempi ed è confi-gurato per rilevare gli istanti temporali in cui vengono ricevuti detti impulsi (RPM).
5. 5. Dispositivo (1) secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che comprende un circuito contatore (CNT), operativamente connesso a detta memoria tampone (MEM) e ricevente in ingresso detto se-gnale di base tempi, configurato in modo tale da memorizzare il proprio contenuto in una locazione di detta memoria tampone (MEM) al ricevimento di detti impulsi (RPM).
6. 6. Dispositivo (1) secondo una gualsiasi delle rivendicazioni 1 a 5, caratterizzato dal fatto che detto trasferimento di detti dati (RPM), a detta unità elettronica di controllo (MP), è attivato da un segnale di interrupt inviato da detto dispositivo (1) a detta unità elettronica di controllo (MP).
7. 7. Dispositivo (1) secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detto segnale di interrupt viene inviato quando in detta memoria tampone (MEM) è memorizzato un numero predeterminato di detti segnali (RPM) da trasferire a detta unità elettronica di controllo (MP).
8. 8. Dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 7, caratterizzato dal fatto che detto trasferimento di detti dati (RPM), a detta unità elettronica di controllo (MP), è attivato da detta unità elettronica di controllo (MP) in una modalità di gestione del tipo ad interrogazione.
9. 9. Dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 4 a 8, caratterizzato dal fatto che è configurato per: - calcolare dati indicativi della velocità di rotazione di detto motore termico in base a detti impulsi di ruota fonica (RPM), - memorizzare detti dati indicativi della velocità di rotazione in detta memoria tampone (MEM) e successivamente trasferirli a detta unità elettronica di controllo (MP).
10. 10. Dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 4 a 9, caratterizzato dal fatto che è configurato per: - calcolare dati indicativi dell'accelerazione di detto motore termico in base a detti impulsi di ruota fonica (RPM), - memorizzare detti dati indicativi dell'accelerazione in detta memoria tampone (MEM) e successivamente trasferirli a detta unità elettronica di controllo (MP). Il tutto sostanzialmente come descritto ed illustrato e per gli scopi specificati.