Mikroişlemci kontrollü gaz kesme sistemi
Sistem iki temel prensip üzerine kurulmuştur. Birincisi, gaz verme-kesme mekanizmasını mikroişlemci kontrollü hale getirerek mekanik bağlantıyı ortadan kaldırmaktır. İkincisi ise, aracın önüne yerleştirilecek bir mesafe ölçer sensör ile aracın önündeki araç ya da herhangi bir nesneyi hissetmesi ve bunun neticesinde gaz kontrolü işinin mikroişlemci tarafından yapılmasına izin vermesidir.
Sistem prensipleri: Sistemde gaz pedalı ile buji ateşlemeli motorun gaz kelebek kolu arasındaki mekanik bağlantı tamamen iptal edilmiştir. Bunun yerine elektromekanik bir sistem yerleştirilmiştir. Sistemde, giriş elemanları gaz pedalına bağlanan bir potansiyometrik sensör ile aracın önüne yerleştirilen mesafe ölçer sensördür. Sensörlerden elde edilen sinyaller mikroişlemciye gelir ve program algoritmasına göre değerlendirilerek çıkış elemanı olan gaz kelebek motoruna gönderilir. Her iki sistemin ortak yanları vardır. Bu nedenle işlemi gerçekleştirmede tek bir sistem olarak kullanılabilirler.
Yani gaz pedalı potansiyometrik sensörü ile mesafe ölçer sensörü giriş elemanı olarak alınırsa diğer elemanlar aynı kalacaktır. Hatta daha profesyonel bir sistem oluşturulmak istenirse üçüncü bir giriş elemanı olarak tekerleklere indüktif sensörler yerleştirilerek yoldaki sürtünme katsayısı da değerlendirilebilir. Ya da, eğer araçta ABS fren sistemi varsa bu sensörler zaten mevcut olacağından her iki sistem entegre hale getirilebilir.
Sistemin elemanları: Sistemin birinci elemanı gaz pedalının hareketini hissedecek olan potansiyometrik sensördür. Bu sensör, gaz pedalının dairesel hareketini sağlayan merkezine yerleştirilmiş ve aynen buradaki bilgileri mikroişlemciye aktarmaktadır. Diğer giriş elemanı aracın önüne yerleştirilen mesafe ölçerdir. Örneğin, bu karşılaştırma yöntemiyle çalışan klasik bir mesafe ölçer ya da maliyet ikinci plana alındığında radar veya lazer sistemi olabilir. Eleman ne olursa olsun fonksiyonu önündeki araç ya da nesneyle kendi mesafesini ölçmek ve bu bilgiyi mikroişlemciye aktarmak olacaktır.
Sistemde, ABS gibi sistemlerle entegre çalışma da düşünülerek gelişmiş bir mikroişlemci kullanmak tercih edilmiş ve örnek tasarımda kullanılmak üzere bir mikroişlemci seçilmiştir. Keza, sensör verilerini mikroişlemciye aktarabilmek amacıyla bir analog-dijital dönüştürücü kullanmak gereği vardır. Çünkü sensörler analog sinyal üretmektedir ve bu sinyallerin dijital sinyale dönüştürülmesi gerekir.
Sistemin son elemanı olarak kullanılacak hareket elemanı, 12 voltluk gerilimle çalışan bir adım motordur. Bu motorun temel fonksiyonu karbüratör ya da enjeksiyon sistemi gaz kelebeğini komuta etmektir. Bu nedenle, direkt karbüratör üzerine monte edilebileceği gibi, silindir kapağı veya aracın cinsine göre en uygun bir yere bağlantı yapılabilir.
Sistemin çalışması: Mikroişlemci kontrollü gaz verme-kesme sisteminde çevrimsel bir değişim olmaktadır. Bu çevrime göre; kontak açıldığında sisteme start komutu verilmiş olacaktır, yani sistem faal hale geçecektir. Bu durumda araç gaz pedalının hareketi potansiyometrik sensör tarafından izlenecek ve sinyaller bir A/D çevirici üzerinden mikroişlemciye aktarılacaktır. Aynı zamanda aracın önüne yerleştirilen mesafe ölçer sürekli olarak, aracın önündeki ilk engeli (araç veya cisim) ölçerek, mesafe değerini aynı A/D çevirici üzerinden mikroişlemciye gönderecektir.
Mikroişlemciye gelen bu bilgiler, değerlendirilecek ve eğer araç güvenlik mesafesinde ise mikroişlemci step motorun adımlamasına, dolayısıyla karbüratörde gaz verilmesine izin verecektir. Ancak cevap hayır ise, yani araç güvenlik mesafesini ihlal etme durumundaysa mikroişlemci adım azaltma yoluna gidecek ve gaz kesme işlemini yaptıracaktır. Kontak anahtarı kapatılmadıkça bu çevrim sürekli olarak yinelenecektir.
Mikroişlemci program verileri: Mikroişlemci programı yazılırken dikkate alınan hususlardan biri, gaz pedalı-gaz kelebeği orantılarının kurulmasıdır. Buna göre gaz kelebeğinin minimumdan, maksimuma kadar olan hareketi (kapalı durumdan tam açık duruma) o aracın azami hızı ile orantılı hale gelmektedir. Yani gaz pedalı boşta iken, gaz kelebeği kapalı durumda ve gaz kelebeğine sonuna kadar basıldığında kelebek tam açık olmaktadır. Eğer araç 180 km/h hız yapıyorsa ki örneğimizde bu değer alınmıştır, adım motorun 18 adımda kelebeği sürmesi gerekecektir. Böylece, her adımda yaklaşık 10 km/s hız sınırı verilmiş olacaktır. Potansiyometrik sensörde pedal hareketini 18 ayrı sinyalle mikroişlemciye aktaracaktır.
Bu noktada dikkat edilmesi gereken bir husus da hassasiyet olmaktadır. Eğer sistemin daha hassa olması istenirse bu adımlar ve sinyaller her 5 km/s hıza tekabül ettirecek şekilde arttırılabilir.
Tasarımı yapılan sistemde, ilk etapta mikroişlemci programı; kuru asfalt yoldaki sürtünme katsayısı değeri olan n= 0,6 ile, ortalama yuvarlanma direnç katsayısı f = 0,02 değerleri kullanılarak yazılmıştır.
Bir örnekleme yapmak gerekirse, araç 150 km/h hızda iken güvenlik mesafesi ölçüm sonucu ihlal edilmişse adım motor bir adım geri atacak ve hızda ortalama 10 km/h bir düşme olacaktır. Ancak ihlal durumu devam ediyorsa adım motorun adımlarını geri alması devam edecek, dolayısı ile gaz kesilmiş olacaktır. Bu esnada gaz pedalına sürücünün müdahalesi boşa çıkacaktır, çünkü verilerden biri de mesafe ihlali süresince pedal sinyallerinin mikroişlemci tarafından değerlendirilmeye tabi tutulmamasıdır.
Sistemin algoritması: Mikroişlemci kontrollü gaz sisteminin kullanılması halinde, araç-sürücü çiftinin karşılaşabileceği bazı özel durumlar olabilir. Bu durumda sistemin nasıl işleyeceği ve ortaya çıkabilecek aksaklıkların giderme çarelerini araştırmak yerinde olacaktır. Sistemin değişik vites kademelerindeki reaksiyonunun nasıl olacağı düşünülebilir. Tasarım, klasik sistemi elektro-mekanik hale getirdiği için araç her vites kademesinde eski davranışlarını aynen sürdürecektir.
Sistemin sollama işlemi esnasında nasıl çalışacağı önemlidir. Normal trafik akışında ve sistemin çalışması halinde araç, önündeki araca güvenlik mesafesi kadar yaklaşabilmektedir. Eğer sürücü sollamayı uygun görüyorsa-sollama yasağı yoksa ve karşıdan gelen araç gerekli uzaklıkta ise- sinyalini verecek ve aracı sol şeride saptıracaktır. Dolayısı ile sensörün merkez tarama noktası, sollama açısının küçük olması etkisiyle en fazla boş alana kayabilir ve rahatlıkla sollama yapılabilir. Ancak, tek gidiş-geliş olan bir yolda, karşıdan gelen bir araç varsa ki bu sollama yasağı demektir, buna rağmen sürücü sollamayı denerse, mesafe ölçer o aracı hissedecek ve gazı kesmeye başlayacaktır. Bu gibi sürücünün kural ihlalinden doğan bir durumda sistem olayın akışına göre avantajlı olabilir ya da bu durum bir handikaba dönüşebilir. Şöyle ki, gaz kesme işleminin başlaması aracın daha kısa sürede sollamak istediği aracın arkasına dönmesine yardımcı olur. Fakat riskli de olsa sürücünün tam gazla sollama denemesi şansını yok eder. Bu durum bir dezavantaj olarak sayılabilirse de olayın cereyan şeklinin kural hatasından kaynaklandığı unutulmamalıdır.
Bir başka özel durum da park etmede ya da ağır konvoylarda (cenaze merasimi gibi) ortaya çıkabilir. Çünkü bu gibi durumlarda araçların birbirlerine güvenlik mesafesinden fazla yaklaşması söz konusudur. Ancak sistemde kullanılacak mesafe ölçerin alt-üst ölçme limitleri değişkendir, alt okuma limiti ona göre seçilebilir. Ya da program yazılırken bu durum rahatlıkla dikkate alınabilir. Yine de teoride hesaba katılmayan çok özel durumlar için sadece mesafe ölçer ünitesini devre dışı bırakacak bir anahtar sisteme ilave edilebilir. Bu anahtar mesafe ölçer devre dışı bırakılmak istendiğinde çalıştırılır ve bu durumda gaz pedalı-karışım sistemi normal çalışmasını sürdürür.
Kaynak: Doç. Dr. Metin GÜMÜŞ, Oto ElektroniğiDers Notları, 2009-2010.
