کامپیوتر خودرو چیست و چه وظیفه‌ای دارد؟

وجه مشترک تمامی تولیدات صنعتی در دنیای امروز، مجهز بودن آن‌ها به ریزپردازنده‌ها و کامپیوتر‌ها است. اتومبیل‌ها نیز نوعی کالای صنعتی محسوب می‌شوند و از این رو حضور کامپیوتر خودرو در هر اتومبیل نقش حیاتی را ایفا می‌کند. در این مقاله نگاهی کامپیوتر خودرو، وظایف آن و نحوه عملکرد این قطعه مدرن و مهم خواهیم داشت. با ما همراه باشید. فهرست مطالبکامپیوتر خودرو چیست؟کامپیوتر خودرو تقریبا هر چیزی که درون یک اتومبیل قرار دارد را کنترل می‌کند. درست مانند رایانه خانگی یا یک لپ تاپ، کامپیوتر خودرو نیز اطلاعات بسیاری را پردازش می‌کند که حاصل آن انجام امور مختلف توسط بخش‌های مختلف خودرو است. کامپیوتر ماشین وظیفه دارد تا اتومبیل را در بهینه‌ترین و ایمن‌ترین حالت ممکن قرار دهد.کامپیوتر خودرو با اسامی مختلفی شناخته می‌شود. مشهورترین نام آن واحد کنترل موتور یا ECU است. از دیگر نام‌های این قطعه نیز می‌توان به ماژول کنترل موتور (ECM) یا ماژول کنترل پیشرانه (PCM) اشاره کرد.اطلاعات کامپیوتر خودرو چگونه فراهم می‌شود؟اگر با علم رایانه آشنا باشید، می‌دانید که هر پردازشگر نیاز به داده‌های ورودی دارد تا با انجام عملیات پردازشی، آن‌ها را به داده‌های خروجی تبدیل کند. کامپیوتر ماشین نیز همانند هر رایانه دیگر به اطلاعات ورودی نیاز دارد. اطلاعات ورودی ECU توسط انبوهی از حسگرها تامین می‌شود. فعالیت این حسگرها نیز توسط فیوزها و مدارهای الکتریکی کوچک‌تر کنترل می‌شود. سنسور اکسیژن، سنسور فشار هوا، سنسور دمای هوا، سنسور موقعیت دریچه گاز و سنسور ناک یا ضربه برخی از این حسگرها هستند.علاوه بر اطلاعاتی که توسط سنسورها مهیا می‌شود، یادگیری ماشین نیز بخش دیگری از اطلاعات مورد نیاز کامپیوتر خودرو را فراهم می‌کند. کامپیوترهای خودرو ماشین‌های خودآموز هستند که براساس شرایط خودرو و عادت رانندگی فرد، عملکردهای خود را تنظیم می‌کنند. این مساله به آن معنا است که کامپیوتر تنظیمات کوچکی را در قسمت‌های مختلف موتور و سیستم‌های مختلف انجام می‌دهد تا با شرایط محیطی متفاوت و نحوه رانندگی شما سازگار شود.مشخصات فنی یک کامپیوتر خودروکامپیوتر خودرو یک ریزپردازنده است که با توجه به فناوری ساخت اتومبیل، قدرت محاسباتی آن تعیین می‌شود. اکثر کامپیوترهای خودرو به طور معمول از پردازنده‌های 32 بیتی 40 مگاهرتزی استفاده می‌کنند.ابعاد و قدرت این پردازنده در دنیای رایانه‌های قدرتمند امروز چندان چشم‌گیر نیست اما همین پردازنده کوچک قادر است تا تمامی اعمال خودرو را تحت کنترل خود داشته باشد. شاید باور این مساله دشوار باشد اما به علت بار اندکی که روی پردازنده خودرو قرار دارد، کارایی کامپیوتر خودرو از پردازنده لپ تاپ‌های عمومی بیشتر است.حجم کد موجود در کامپیوتر ماشین حدود یک مگابایت است که رقم بسیار اندکی در دنیای امروز محسوب می‌شود. برای مقایسه بهتر است بدانید که برنامه راه انداز کامپیوترهای شخصی، حدود دو گیگابایت حجم دارد. بنابراین برنامه کامپیوتری راه انداز یک اتومبیل، دو هزار برابر کمتر از برنامه راه اندازی یک کامپیوتر شخصی است. رایانه خودرو در انجام محاسبات کامپیوتری خودرو تنها نیست، بلکه ابزارهای دیگری نیز این قطعه را در کنترل خودرو یاری می‌کنند. این ابزارها شامل قطعات زیر هستند:مبدل آنالوگ به دیجیتال: خروجی برخی حسگرهای خودرو همچون سنسور اکسیژن از نوع آنالوگ است، در حالی که کامپیوتر خودرو با داده‌های دیجیتال کار می‌کند. به همین دلیل بایستی از مبدل آنالوگ به دیجیتال برای تغییر نوع داده استفاده کرد. این مبدل‌ها داده‌های آنالوگ را به داده‌های دیجیتال 10 بیتی تبدیل می‌کنند.خروجی‌های دیجیتال ولتاژ بالا: یکی از وظایف معمول کامپیوتر خودرو در اتومبیل‌های درون‌سوز، انجام فرآیند احتراق است. به این منظور رایانه اتومبیل باید جرقه شمع‌ها را فعال کند، ورودی انژکتور را تحت کنترل داشته باشد و فن خنک کننده رادیاتور را خاموش/روشن کند. همه این خروجی‌ها به مدارهای رله نیاز دارند که با ولتاژ بالا کار می‌کند.مبدل‌های دیجیتال به آنالوگ: در قسمت قبل به مبدل آنالوگ به دیجیتال اشاره کردیم که رابط بین کامپیوتر خودرو و برخی حسگرها است. در مسیر عکس نیز این مبدل‌ها وجود دارند. گاهی اوقات رایانه خودرو ناچار است تا برخی قطعات موتور را با استفاده از سیگنال‌های آنالوگ به حرکت درآورد. به همین منظور لازم است تا چند مبدل آنالوگ به دیجیتال را برای این منظور در خودرو تعبیه کنیم.تنظیم کننده سیگنال: سیگنال‌ها علاوه بر آن‌که در نوع دچار تفاوت هستند، از نظر ولتاژ نیز در سطوح گوناگونی طبقه بندی می‌شوند. به همین منظور لازم است تا یک تنظیم کننده میزان ورودی و خروجی هر سیگنال را تنظیم کند. برای مثال مبدل آنالوگ به دیجیتال سیگنال‌ها را در محدوده 0 تا 5 ولت می‌خواند اما خروجی سیگنال آنالوگ سنسور اکسیژن بین 0 الی 1.1 ولت است. در نتیجه بایستی مبدل را برای دریافت محدوده لازم تنظیم کرد.تراشه‌های ارتباطی: کامپیوتر خودرو توسط برندهای مختلفی ساخته می‌شوند که از جمله آن‌ها می‌توان به ساژم و زیمنس اشاره کرد. هرکدام از این کامپیوترها براساس یک استاندارد ارتباطی فعالیت می‌کنند که تنظیم ارتباط براساس استاندارد وظیفه تعدادی از تراشه‌ها است. استاندارد مرسوم در ارتباط الکترونیکی اکثر خودروهای امروزی، CAN (شبکه کنترل کننده منطقه‌ای) نامیده می‌شود.مزایای استفاده از کامپیوتر خودروسابقه استفاده از ECU در اتومبیل‌ها به اواخر دهه 1970 میلادی باز می‌گردد. در سال 1978، جنرال موتورز نخستین کامپیوتر خودرو به شکل امروزی را معرفی کرد. استفاده از ECU طی دهه 1980 میلادی فراگیر شد و در نهایت اکثر خودروهای تولیدی دهه 1990 به سیستم کنترل الکترونیکی مجهز شدند. مزایای فراوان ECU، سبب شد تا خودروسازان مختلف استفاده از سیم‌کشی‌های آنالوگ را کنار بگذارند و سیستم‌های الکترونیکی را جایگزین کنند. اما این مزایا چه هستند؟ در ادامه برخی از مزایا استفاده از کامپیوتر ماشین ر آموزش آشپزی و مطالب جالب جدید...