Pcm что это такое в машине?

PPM или PCM ?

RC Design / Статьи / Аппаратура Радиоуправления

Автор — Виталий Пузрин

Когда мы пользуемся аппаратурой радиоуправления, нас всегда интересует надежность радиоуправления и его устойчивость к помехам. Наверное, все вы знаете, что аппаратура радиоуправления бывает PPM и PCM. PPM — с аналоговым принципом кодирования, PCM — с цифровым. PPM — дешевле, PCM — дороже.

Сколько себя помню, всегда интересовался, насколько PCM-аппаратура надежнее и стоит ли доплачивать дополнительных денег за PCM-приемник. Вразумительного ответа ни в магазинах, ни у знакомых получить не удалось. Все аргументы были либо из серии «кто громче крикнет», либо сводились к конкретным примерам из жизни, что тоже не устраивало. Поэтому пришлось самостоятельно искать информацию и разбираться.

Надо сказать, что сравнение PPM и PCM было довольно хорошо сделано на страничке http://www.aerodesign.de/peter/, поэтому тот материал и был взят за основу данной статьи. Многие излишние технические подробности были опущены, но желающие могут их посмотреть в оригинале.

Здесь приводятся достоинства и недостатки обеих систем. А дальше вы сами сможете решить, какой аппаратурой пользоваться в каждом конкретном случае.

Принцип PPM-кодирования

О PPM-кодировании не писал только ленивый. Стандарт очень старый, универсальный и распространенный. Поэтому, описание будет кратким.

В PPM-кодере каждый канал задается импульсом, длительностью от 700 до 2200 мкс. Границы могут немного варьироваться, в зависимости от конкретной модели аппаратуры. Среднему положению рулевой машинки соответствует импульс длительностью около 1500 мкс.

Все канальные импульсы объединяются в последовательность и передаются каждые 18-20 мс. Пауза между передачей служит для синхронизации.

Принцип PCM-кодирования

Здесь все несколько сложнее, чем с PPM. Единый стандарт на кодирование отсутствует. Каждая фирма придумывает свой механизм кодирования данных.

В PCM-аппаратуре, информация о каждом канале передается в виде числа. Точность, с которой задается значения сигнала, составляет от 8 до 10 разрядов. То есть, в зависимости от реализации PCM, можно будет задать 256, 512 или 1024 различных положения для ручки передатчика (ну или для рулевой машинки).

Данные со всех каналов объединяются в последовательность, к ним добавляется синхропакет, контрольная сумма, и все это подается на модулятор. В приемнике, после детектора, сигнал поступает на микроконтроллер, который по синхропакету определяет начало фрейма данных, декодирует их, проверяет контрольную сумму и в зависимости от результата решает, что делать дальше (выдать на рулевые машинки, проигнорировать, перейти в режим failsafe и т.д.).

Вторым нюансом PCM является то, что данные передаются несколько дольше, чем в PPM. Это легко подсчитать. Надо транслировать 8-10 каналов, по 8-10 бит на канал. Плюс контрольные суммы, служебная информация и синхропоследовательность. Итого, получается 100-160 бит. Ввиду того, что спектр излучения передатчика ограничен, длительность одного бита не может быть меньше 0.3 мс. Таким образом, на передачу полного фрейма данных (информации обо всех каналах на заданный момент времени) должно уйти 30-50 миллисекунд, против 20 у PPM. Некоторые производители аппаратуры используют различные хитрости, чтобы увеличить скорость передачи.

Пример — PCM 1024

Рассмотрим алгоритм PCM 1024, который используется в передатчиках Futaba. Он довольно интересен и обеспечивает относительно небольшую длительность фрейма данных.

Каждый фрейм состоит из синхроимпульса, данных о значении каналов, служебных данных и контрольной суммы. Служебные данные несут в себе информацию о работе в режиме failsafe. При помехе, когда контрольная сумма не совпадает, данные из всего фрейма будут утеряны. Общий цикл передачи данных занимает 28.5 мс.

Чтобы уменьшить размер фрейма, для каждого сигнала поочередно передается то абсолютное значение (все 10 бит), то разностное (в виде изменения, которое занимает меньше места). Обратите внимание, что в четных фреймах абсолютные значения передаются для каналов 1, 3, 5, 7, 9, а в нечетных фреймах — для каналов 2, 4, 6, 8. При такой схеме передачи, выпадение одного фрейма не может сильно влиять на точность данных, а скорость обновления наиболее динамичных каналов остается очень высокой. Всего 14.25 мс, что даже чуть меньше чем в PPM.

Общая ситуация со стандартами PCM и PPM

Как уже говорилось выше, каждый производитель аппаратуры стремится реализовать свой стандарт PCM. По крупному счету, здесь прослеживается желание заработать побольше денег, нежели стремление качественно улучшить надежность связи. Тем не менее, мы с вами, как пользователи, вряд ли можем кардинально поменять ситуацию. Поэтому давайте ознакомимся с тем, что происходит, для общего развития.

Z-PCM (512) от JR/Graupner. 8 аналоговых каналов, каждый канал может передавать 512 положений (разрядность — 9 бит). Данные передаются в 2 приема, по 4 канала в каждом пакете, защищенном контрольной суммой. Длительность передачи 1 пакета — 22 мс. Каждый пакет состоит из данных о канале 1 или 5, 2 или 6, 3 или 7, 4 или 8. Если какой-то канал остается неизменным, то передатчик автоматически заменяет его вторым каналом из пары. Таким образом, информация о наиболее динамичных каналах передается чаще. При единичной ошибке пропадают данные о 4-ех каналах.

S-PCM (1024) от JR/Graupner. Дальнейшее развитие Z-PCM. Точность — 10 бит. Размер 1 блока данных был уменьшен и длительность теперь составляет 10.5 мс. Полный цикл передачи данных обо всех каналах состоит из 4 блоков данных и длится 44 мс. При единичной ошибке пропадают данные о 2-ух каналах.

Simprop PCM (System 90). Используется прямой подход. Весь фрейм длится 55 мс, состоит из 6 блоков для аналоговых каналов (по 8 бит на канал) и 6 блоков для дискретных каналов (по 3 бита на канал). Каждый блок защищен своим битом четности. Не самый надежный вариант, но вполне приемлемы (с учетом того что вероятность двойных ошибок намного меньше чем вероятность одинарных).

Robbe Futaba PCM 1024. Одно из самых любопытных решений, имеющее наибольшую скорость передачи информации по сравнению конкурирующими алгоритмами. Детали реализации были описаны в предыдущей главе.

Multiplex IPD (Intelligent Pulse Decoding). Изначально, фирма Multiplex имела свой PCM-стандарт, но впоследствии от него отказалась и стала продвигать улучшенную версию PPM, которую назвали IPD. Суть заключается в использовании микроконтроллера для обработки принятого сигнала. Микроконтроллер анализирует поступающие данные и пытается свести влияние ошибок к минимуму, там где это возможно. Заодно реализуется функция failsafe.

Поскольку нас интересует лишь надежность передачи информации, здесь опущены все технические детали реализации, чтобы не забивать вам голову. В конце концов, вам ведь надо решить, какой выбрать приемник, а не делать такие приемники своими руками. Но особо любопытные могут посмотреть исходные тексты аудиодрайвера для RC-передатчика. Он позволяет подключить передатчик через линейный вход soundblaster-а и понимает протоколы PCM 1024 и S-PCM.

А нужен ли режим failsafe?

Failsafe — это такой режим, когда при отсутствии сигнала с передатчика, рулевые машинки устанавливаются в заранее заданное положение. Сам по себе такой режим может быть реализован по-разному. Чаще всего такая функция встроена в приемники, содержащие внутри микроконтроллер (PCM- и IPD-приемники). Но эта функция может быть встроена и в цифровые рулевые машинки.

Сложно сказать однозначно, что этот режим полезен, или наоборот, вреден. Как вы знаете, ситуации бывают самые разные. В одном случае failsafe сможет при помехе спасти вашу модель, а в другом — с легкостью ее угробит. И заранее тут сложно что-либо предугадать.

Действительно однозначно удачное применение, которое приходит на ум — это модели вертолетов. Ведь часто их запускают поблизости от людей, а ротор вертолета представляет огромную опасность для жизни. Вполне может случиться, что при сильной помехе вертолет полетит в сторону толпы. И уж конечно вопросы сохранности самой модели при этом отступят на второй план. Failsafe позволит сбросить газ вертолета до минимума и уменьшит вероятность человеческих жертв. Вертолет, скорее всего, просто не долетит до людей.

Применительно к самолетам, можно сделать общее заключение, что во многих случаях газ было бы неплохо сбросить до минимума. Обычно, есть большая разница между ситуацией, когда модель врезается в землю на холостом ходе и когда врезается на полном газе. Естественно, речь уже идет не о спасении модели, а о минимизации возможного ущерба.

Достоинства и недостатки различных подходов

Достоинства PPM:

• Возможность совместной работы приемников и передатчиков различных производителей.
• Простота реализации и дешевизна.
• Помехи в эфире можно обнаружить на самой ранней стадии возникновения (рулевые машинки начинают подергиваться).

Недостатки PPM:

• Ввиду простоты протокола, обнаруживать ошибки передачи довольно проблематично.

Достоинства PCM:

• Точное позиционирование рулевых машинок, не зависящее от дальности и других факторов.
• Сохранение положений сервомашинок в случае коротких помех. Это приводит к увеличению расстояния на котором рулевые машинки все еще управляются. Но надо помнить, что ценой является замедленная реакция (из-за выпадения искаженных фреймов данных), а также возможность перехода приемника в режим failsafe.
• Возможность установить рулевые машинки в заданное положение при полном пропадании сигнала или при сильных помехах (режим failsafe).

Недостатки PCM:

• PCM-приемники более дорогие, по сравнению с аналогичными PPM-приемниками.
• Ввиду более широкого спектра PCM-сигнала, избирательность по соседнему каналу немного уступает избирательности аналогичных PPM-приемников. Категорически не рекомендуется летать над передатчиком, работающем на соседнем канале. Впрочем, к PPM-приемникам это тоже относится, хотя и в чуть меньшей степени. Естественно, в обоих случаях речь идет о сравнимых приемниках (например, похожих и качественных приемниках двойного преобразования).
• Разные производители по-разному реализуют протоколы PCM. Вследствие этого приемники и передатчики разных производителей практически никогда не могут работать вместе в режиме PCM.
• Проверка качества приема сильно затруднена, поскольку приемник маскирует помехи (сервомашинки не дергаются, а фиксируются на месте). О наличии помех можно узнать слишком поздно (когда они настолько большие, что приемник уже переходит в режим failsafe).

Заключение

Какие можно сделать выводы?

• От крупных неприятностей с управлением, PCM все равно не спасает.
• PCM помогает ликвидировать незначительные редкие помехи. Эти помехи не имеют серьезного влияния на безопасность полетов, но отсутствие незначительных и редких подергиваний сервомашинок позволяет управлять моделью более комфортно.
• Если уровень помех не позволяет летать на PPM, то использовать PCM тоже нет смысла. Модель все равно может потерять управление в любой момент, причем, вследствие фильтрации помех в PCM, потеря управления будет очень внезапной.
• Отдельно стоит упомянуть ситуации, когда источник помех предсказуем (вроде искрового зажигания). В официальных бумагах одного из разработчиков электронного зажигания CH Ignitions фирма не рекомендует использовать режим РСМ, поскольку он маскирует помехи от зажигания и не позволяет вовремя обнаружить неполадки. В этом случае на малых расстояниях помехи парируются пропусками испорченных пакетов, а на увеличенной дистанции будет потеря аппарата. Сложно сказать насчет регулярных полетов, но проверять и обкатывать модель с искровым зажиганием действительно лучше в режиме PPM.

Запомните, что нет смысла выбирать аппаратуру по принципу PPM/PCM. Гораздо большее значение имеет качество исполнения остального радиотракта (ВЧ-модуля передатчика и приемника). Просто если приемник PCM, то он как правило всегда двойного преобразования (за исключением моделей фирмы Graupner) и с хорошими характеристиками. В общем, если у вас хорошая аппаратура с PCM — пользуйтесь ею в этом режиме. Если просто FM, но приемник двойного преобразования — тоже пользуйтесь и не расстраивайтесь.

Эту статью не стоит рассматривать как исчерпывающее сравнение PPM и PCM, или как какой-то итог. Скорее, как серьезное начало конструктивного диалога, который можно продолжить на форуме.

Обсудить на форуме

Источник: http://www.rcdesign.ru/articles/radio/ppm_pcm

Цифровой звук: DSD vs PCM

Цифровой звук. Как же много мифов крутится вокруг этой фразы. Сколько споров возникало между любителями удобства и качества цифры и приверженцами «живого воздушного» винилового звука помноженного на «тёплое ламповое» звучание. Кроме того, есть немало споров и между любителями «цифры»: достаточно ли 16х44.

1 или нужно 24х192? Что лучше: мультибит или дельта-сигма? CDDA или SACD? PCM или DSD? В этой статье я попробую простым языком изложить азы цифрового звука, а так же более подробно остановлюсь на сравнении двух типов кодирования аналогового сигнала в цифровой: DSD и PCM.

Для начала ответим на вопрос, что есть цифровой звук? Чем он отличаются от аналогового? Если говорить кратко, математическим языком, аналоговый звуковой сигнал — непрерывная функция, цифровой звуковой сигнал — дискретная функция. Что это значит?

Аналоговый сигнал

Если нарисовать в воображении график синусоиды (именно так в чаще всего изображают звуковую волну): то, как бы мы его не увеличивали, стараясь рассмотреть все детали, — всегда будем видеть плавную гладкую линию: это аналоговый звуковой сигнал (рис. 1).
Рис. 1. Аналоговый сигнал Аналоговый звук (запись) имеет множество параметров, с помощью которых можно оценить его качество. Рассмотрим три самых важных: частотный диапазон, динамический диапазон, искажения.

Частотный диапазон — набор частот, содержащихся в звуке. Принято считать, что частотный диапазон человеческого слуха 20… 20.

000 Гц (иногда указывается 16 — 22.000 Гц). Сам по себе частотный диапазон музыки никакого интереса в плане оценки качества не представляет (к примеру, частотный диапазон все того же взлетающего самолета будет очень широк, а вокальной партии тенора — намного уже). Качественным параметром, скажем, наушников является потенциальный частотный диапазон, а оценивается он с помощью амплитудно-частотной характеристики (АЧХ).

Идеальная АЧХ — прямая линия на всем диапазоне частот слуха – означает, что источник звука не усиливает и не ослабляет какие-то отдельные частоты, а значит извлекаемый звук совпадает с оригиналом.

Рис. 2. АЧХ MP3 файла 256 kbps

Динамический диапазон (ДД) — разность между самым тихим и самым громким звуком. Измеряется громкость в децибелах (дБ). Принято считать, что максимальная громкость, не наносящая травм человеку — это 130 дБ — звук взлетающего самолета, а минимальная слышимая громкость — 5… 10 дБ — на уровне шелеста листьев в маловетреную погоду. Естественно, что шелест листьев на фоне взлетающего самолета разобрать будет невозможно, да и слушать музыку с уровнем 130 дБ крайне неприятно. Поэтому принято считать, что комфортный ДД для прослушивания музыки — 80… 100 дБ.

Искажения – не что иное, как отклонение сигнала от оригинала.

Принципы представления звука в цифровом виде

Что же происходит при оцифровке аналогового звука? Не будем углубляться в технические аспекты, разберем все, как говорится, на бумаге: для этого нарисуем нашу воображаемую «идеальную» синусоиду и будем измерять величину сигнала через равные промежутки времени (этот процесс называется дискретизацией или квантованием): мы получим некий последовательный набор значений — это и будет наш цифровой сигнал, полученный методом импульсно-кодовой модуляции (PCM) (рис. 3).
Рис. 3. Преобразование аналогового сигнала в PCM Два основных параметра качества PCM сигнала — это частота и разрядность.

Частота — это количество измерений за одну секунду, чем их больше — тем с большей точностью передаётся сигнал. Частота измеряется в герцах: 44100 Hz, 192000 Hz и др. Разрядность — количество возможных значений величины сигнала (точность передачи величины). Чем больше вариантов — тем больше точность сигнала. Разрядность измеряется в битах: 16 bit (65.536 возможных значений, ДД 96 дБ), 24 bit (16.777.216 значений, ДД 144 дБ) и др. Но это не единственный вариант представления звуковой волны в цифровом виде.

Есть способ избавиться от такого параметра, как разрядность, оставить только два уровня амплитуды: -100% и +100% (0 или 1). Чтобы добиться этого, не потеряв в качестве, — нужно многократно увеличить частоту считывания величины сигнала (рис. 4).
Рис. 4. Преобразование аналогового сигнала в DSD Такой вид представления цифрового звука называется импульсно-плотностной модуляцией, чаще всего для него используется аббревиатура DSD. Фактически, единственный качественный параметр такого сигнала — частота. Но так как частоты используются очень высокие (от 2.822.

400 Hz), такие цифры сложно запомнить, принято делить частоту DSD сигнала на 44.100 Hz. Полученное число и является показателем качества: DSD64 (ДД 120 дБ), DSD128, DSD256 и т.д.

Восстановление аналогового сигнала из «цифры»

Но оцифровка аналогового сигнала – это полдела. Для прослушивания цифровой музыки нужно выполнить обратное преобразование. Для начала рассмотрим, каким образом превратить в звук цифровой DSD поток. Как мы уже знаем, этот поток представляет из себя высокочастотный (2,8 МГц и более) двухуровневый сигнал, средняя величина этого сигнала меняется со звуковой частотой. То есть, если подходить к решению задачи максимально просто, — нужно отфильтровать все высокочастотные составляющие DSD потока, оставив только полезный звуковой сигнал (частоты до 20…22 кГц).

Делается это с помощью аналогового фильтра низкой частоты (ФНЧ). Простейший ФНЧ – это RC цепочка. Сигнал полученный, после прохождения этой цепочки, показан на рис. 5.
Рис. 5. Восстановление аналогового сигнала из DSD Как видим, полученный график лишь отдаленно напоминает исходную синусоиду. Но не забываем, что мы «применили» простейший фильтр, улучшая схему фильтра можно добиться практически полного отсутствия высокочастотного шума и получить аналоговый звук с хорошими качественными показателями.

Для восстановления аналогового сигнала из цифрового PCM недостаточно только лишь аналогового ФНЧ, нужно предварительно расшифровать цифровые данные, для этого используются цифро-аналоговые преобразователи (ЦАПы). Бывают они разных типов, но описывать их все в задачи данной статьи не входит. Остановимся на 2-х самых распространённых типах в звуковой технике. Во-первых, это так называемый ЦАП лестничного типа (его ещё называют мультибитным).

Как вы, наверное, догадались, такой ЦАП преобразует PCM поток цифровых данных в поток величин звукового сигнала, которые на графике выглядят как лестница (рис. 6). Как и в случае DSD, обязательно использование аналогового фильтра для сглаживания «ступенек».

Рис. 6. Восстановление аналогового сигнала из PCM

Зачастую, в таких преобразователях используется промежуточная передискретизация цифрового PCM сигнала в более высокие значения частоты (например, 192 кГц): это уменьшает «ступеньки», что позволяет упростить схему аналогового фильтра.

Второй тип ЦАП – дельта-сигма – использует передискретизацию в ещё большие значения частоты с одновременным уменьшением разрядности до одного бита. Ничего не напоминает? Это же знакомый нам DSD сигнал! Как далее обработать такой сигнал и превратить его в аналоговый, мы уже рассматривали выше.

Применение PCM и DSD, достоинства/недостатки

Где же мы можем встретить каждый из способов кодирования? PCM формат очень распространён: CDDA диски, DVD Audio, файлы MP3, FLAC, ALAC, AAC, звук в фильмах, и далее, и далее, проще сказать, когда не-PCM. Super Audio CD диски, DSD диски, файлы DSF, DFF — это DSD формат.

Что же всё-таки лучше? При воспроизведении какого формата мы получим более качественный звук? В статьях, посвященных DSD формату, описано множество преимуществ перед PCM, но все ли описываемые преимущества верны или это мифы, придуманные для обывателей, не разбирающихся в технической составляющей, чтобы отвоевывать рынок, плотно занятый PCM форматом? Давайте кратенько пройдемся по списку.

1. Первое преимущество, которое любят приводить сторонники DSD, довольно расплывчатое — помехоустойчивость и снижение влияния ошибок.

   Странно слышать про разную помехоустойчивость в цифровом мире: оба формата подвержены помехам ровно настолько, насколько подвержена помехам книжка в цифровом формате. Длительность хранения любого цифрового формата или качество передачи его между устройствами зависят только от носителя / способа передачи, но не от самого формата. Итак, помехоустойчивость одинаковая.

   А что по поводу снижения влияния ошибок? Допустим, мы храним 2 альбома на оптических дисках (один PCM, другой DSD), что будет, если диск поцарапать? При чтении поврежденного носителя будут возникать ошибки, но насколько они критичны? В PCM кодировании используются многоразрядные числа, ошибка в старшем разряде очень критична (как пример, разница между десятичными числами 11 и 91): на слух это будет ощущаться, как щелчок. В DSD кодировании один бит информации имеет небольшой вес в общем потоке, нечастые ошибки будут вызывать лишь повышение фонового шума, что на слух будет менее заметно.

2. Второе преимущество описывается чуть конкретнее: больший динамический диапазон по сравнению с PCM. Что же, и здесь есть некоторое лукавство, ДД больше лишь по сравнению с классическим CDDA форматом: 120 … 140 дБ против 96 дБ. Если же сравнивать, например, с DVD Audio — ДД примерно одинаков.
3. Третье преимущество: DSD более прост технически. Вот здесь поспорить не с чем: более простое декодирование сигнала, отсутствие необходимости синхронизации и буферизации потока при передаче сигнала с одного устройства на другое — полная победа DSD.

   Кстати говоря, на фоне этого преимущества странно видеть заоблачные цены на аппаратуру, поддерживающую воспроизведение DSD.

4. Ну и ещё одно преимущество, которое любят приводить фанаты DSD: музыка в этом формате наиболее близка к оригинальному аналоговому звуку. Аргументируется это тем, что современные аналогово-цифровые преобразователи (АЦП) — работают на принципе дельта-сигма модуляции, то есть эти АЦП выдают цифровой DSD поток. И вот опять лукавство: запись будет полностью оригинальной только в случае прямой записи живого выступления либо при оцифровке готовой аналоговой записи с качественного носителя.

   Операции сведения, наложения эффектов, мастеринга, даже простой подстройки громкости — всего того, без чего не может обойтись создание студийного альбома, — невозможны для цифрой DSD записи по причине отсутствия нормальных алгоритмов ее обработки. Это означает, что все эти операции производятся с PCM форматом, и только после этого готовая PCM запись конвертируется в DSD. Впрочем, нужно отметить, что преобразование PCM > DSD и обратно — достаточно точное: лишь немного возрастает шум за пределами реального динамического диапазона (рис. 7). А значит, не имеет особого значения, в каком формате слушать запись: PCM Hi-Res или DSD — оба формата по качественным характеристикам очень схожи. Так же, фактически, нет смысла покупать отдельную звуковую карту для воспроизведения DSD, послушав совета приятеля, фаната данного формата.
   Рис. 7. Динамический диапазон / шум при преобразовании между DSD и PCM

Выводы

Итак, что выбрать DSD или PCM? Однозначного ответа нет и быть не может: PCM 24 бит 92 кГц и DSD128, например, очень схожи по качественным характеристикам, причем эти характеристики лучше, чем у аппаратуры, на которой эти форматы будут проигрываться, а значит дальнейшее увеличение качества цифровых форматов для воспроизведения на данном этапе нецелесообразно.

При оценке качества звука разных форматов высокой чёткости на первый план выходят субъективные ощущения, ведь не качеством единым питается человеческий мозг: дизайн аппаратуры, ее стоимость, и, главное, самочувствие и настроение слушателя дают гораздо больший эффект на ощущения от прослушивания музыки. А значит выбирайте то, что нравится лично вам, и не навязывайте другим свое мнение.

Всем приятного прослушивания!

• DSD
• PCM
• цифровой звук
• ЦАП
• динамический диапазон

Хабы:

Источник: https://habr.com/ru/post/275613/

Блок управления двигателя: устройство, неисправности и диагностика

Одним из важнейших элементов практически всех современных двигателей является электронный блок управления. Это название довольно длинное, так что его сокращают до ЭБУ двигателя. Блок имеет сложное устройство, а его производством занимается ограниченное число фирм. По факту, они же владеют патентами и ограничивают деятельность других фирм, но это уже другой вопрос. Грамотному автолюбителю стоит разбираться в том, что представляет собой ЭБУ двигателя, какое место в структуре автомобильных систем он занимает, какие элементы ему подконтрольны и по каким причинам он может выйти из строя. Обо всем этом – в материале Avto.pro.

Важная ремарка

Сразу отметим, что под ЭБУ понимают вообще все встраиваемые системы, которые получают управляющие сигналы от одной или сразу нескольких систем и подсистем автомобиля. Звучит довольно сложно, так что попробуем разобраться. К примеру, в большинстве автотранспортных средств используются такие управляющие системы и подсистемы:

• Контроллер ЭСУД. Часто его называют просто контроллером системы управления ДВС;
• ECM. Тот самый модуль управления двигателем;
• ECU. Еще один электронный блок управления, однако этим сокращением принято обозначать основу всех электронных управляющих систем автомобиля.

И снова мы возвращаемся к термину ЭБУ и его, если можно так выразиться, универсальности. В действительно встроенных управляющих систем много: непосредственно электронных блок управления двигателем (является наиболее распространенным), центральный блок управления, главный электронный модуль, центральный модуль синхронизации, объединенный моторно-трансмиссионный блок управления, модуль управления подвеской, блок управления тормозной системой, контролер кузова. И это лишь часть возможных вариантов. Часто все системы объединяют под одним термином «компьютер автомобиля». Однако важно понимать, что:

• Электронная управляющая система состоит из множества блоков и модулей;
• Каждый блок и модуль является специализированным и не может взять на себя задачи другого блока и модуля.

Основным и наиболее часто встречающимся блоком управления является ЭБУ двигателя. Не совсем правильно будет называть его самым важным, но по факту он контролирует работу силового агрегата, а значит, от его работоспособности зависит очень многое.

Например, он считывает и оптимизирует ряд важнейших параметров автомобиля: крутящий момент, состав выхлопных газов, мощность, расходник топлива. В тандеме с ЭБУ двигателя работает целая плеяда датчиков. Далее мы будем рассматривать именно ЭБУ двигателя, а обозначать его будем просто как ЭБУ.

И еще раз напоминаем: электронных блоков много, однако в рамках данного материала для простоты мы будет обозначать управляющий элемент двигателя как ЭБУ.

Подробнее об устройстве ЭБУ

Электронный блок управления, иначе называемый контроллером, а в народе «мозгами» двигателя, устроен довольно сложно. Внешне это относительно небольшой блок с металлическим корпусом, но все самое интересное скрыто внутри. Блок управления включает в себя такие элементы:

• Процессорная часть, иначе называемая микроЭВМ;
• Элементы, формирующие сигналы, иначе входные и выходные формирователи;
• Источник питания;
• Многополюсный штекерный разъем.

Как читатель наверняка знает, ЭБУ работает в тандеме со множеством датчиков. Вот несколько примеров: датчик положения дроссельной заслонки, датчик массового расхода воздуха, датчик детонации. Практически всем этим датчикам посвящены отдельные материалы раздела «Полезные советы» на Avto.pro – советуем ознакомиться с ними. А мы продолжим разбор ЭБУ.

Как устроена процессорная часть

Основой процессорной части ЭБУ является однокристальная микроЭВМ (микро электронно-вычислительная машина). По сути, это есть тот самый «мозг» электронного блока управления двигателя. По современным меркам микроЭВМ устроен довольно просто. Дело в том, что ключевые его элементы входят в структуру, которая умещается на одном кристалле (чипе). Важным моментом в описании микроЭВМ является его разрядность. Разрядностью называют количество бит информации, оперировать с которыми будет микропроцессор. МикроЭВМ бывают 8-, 16- и 32-разрядными. Сами устройства включают в себя:

• Центральный процесс;
• Постоянное запоминающее устройство (сокр. ПЗУ);
• Аналогово-цифровой преобразователь (сокр. АЦП);
• Оперативное запоминающее устройство (сокр. ОЗУ);
• Порты ввода и вывода;
• Генератор тактовой частоты;
• Таймеры, иначе называемые счетчиками.

Можно провести параллель между современным компьютером и процессорной частью ЭБУ. По факту, в ЭБУ объединяется ряд компонентов, которые в системных блок персональных компьютеров и ноутбуков идут отдельно друг от друга, но объединяются материнской платой. Здесь есть интересные особенности, но их мы рассматривать не будем – автолюбителю важно понимать, что принципиальные схемы современных электронно-вычислительных машин очень похожи друг на друга.

Центральный процессор ЭБУ подбирает команды и данные из памяти и производит различные операции над этими данными. Кроме того, он управляет сигналами, проходящими через внутреннюю шину адреса и данных.  Постоянное запоминающее устройство – это то место, где хранятся программы и данные. Информация имеет вид констант. Сама же программа записывается в виде машинных кодов микроЭВМ.

Данные представляют собой калибровочные таблицы констант, участвующих в процессе расчетов. Данные из таблиц могут быть выбраны и в качестве управляющих параметров. Что интересно, данные в ПЗУ хранятся неограничено долго. Оперативное запоминающее устройство берет на себя задачу хранения данных, которые могут измениться. Например, промежуточных результатов вычислений или же значений, получаемых от датчиков.

Хранить информацию ОЗУ может в течение ограниченного промежутка времени – она стирается после отключения питания.

Тандем центральный процессор – ПЗУ – ОЗУ является ключевым для ЭБУ. Если говорить по-простому, именно этот тандем выделяет данные и параметры, обсчитывает их, запоминает и отдает команды. К этому тандему также можно отнести так называемые энергонезависимые ОЗУ. Они питаются от аккумуляторной батареи напрямую. Такая память может записать данные и хранить их очень долго. Пока аккумулятор не потеряет накопленную энергию вследствие саморазряда, энергонезависимые ОЗУ продолжат хранить данные.

Важным элементом ЭБУ является аналогово-цифровой преобразователь. Дело в том, что однокристальные микроЭВМ могут работать только с цифровыми сигналам. В АЦП аналоговый сигнал преобразуется в цифровой код.

Порты ввода и вывода, как несложно догадаться из их названия, служат для получения и считывания входных сигналов и передачи выходных сигналов и информации. Таймером же называют устройство, которое служит как для измерения интервалов времени, так и подсчета числа событий.

Генератор тактовой частоты призван синхронизировать работы всей системы за счет выработки тактовых импульсов. От точности работы генератора будет зависеть точность измерения интервалов времени.

Как работают формирователи входных и выходных сигналов

Как уже было указано, в ЭБУ нет смысла, если к нему не подключены датчики. Именно они измеряют физические параметры, преобразовывают результаты измерений в электрический сигнал и далее направляют его блок управления. Сигнал от датчика проходит формирователь, в котором от усиливается или ослабляется – это называется согласованием уровней. Входные формирователи также защищают ЭБУ он перенапряжения. Формирователи работают с такими сигналами:

• Аналоговые;
• Дискретные;
• Частотные.

Формирователи делятся на подтипы в зависимости от того, с какими сигналами они работают. Это связано с тем, что разные типы сигналов имеют различные параметры. Вот например:

• Аналоговые сигналы меняются во времени непрерывно. Примером является сигнал с датчика положения дроссельной заслонки. Непрерывно поступающие сигналы проходят через обработку в формирователи, а затем поступают к аналогово-цифровому преобразователю и к процессорной части ЭБУ;
• Дискретные сигналы меняются скачкообразно и являются прерывистыми. В качестве примера можно взять сигнал включения зажигания. Его изменения происходит резко, а сам сигнал поступает сначала в преобразователь, а затем напрямую в процессорную часть ЭБУ;
• Частотные сигналы наиболее интересны. Они не просто изменяют частоту – эти изменения сами по себе несут информацию о реальных изменениях величин, которые измеряет датчик. Соответственно, и обработка этих сигналов будет сложной. Сначала они ограничиваются по амплитуде, а затем поступают на вход таймера.

За формирование выходных сигналов ответственны специальные микросхемы, иначе называемые драйверами. Они усиливают сигналы по мощности, а также защищают выходы контроллера от замыканий и перегрузок. Драйверы часто называют «интеллектуальными», так как в случае работы в анормальном режиме они информирует центральный процессор о факте появления ошибки. Выходные формирователи делятся на подтипы по мощности сигнала, с которым они работают.

Неисправности устройства

В силу того, что ЭБУ является ключевым управляющим элементом силового агрегата, его неисправности сразу сказываются на работе агрегата и автолюбитель не сможет не заметить проблемы. Другое дело – проведение диагностики устройства. Зачастую проблема кроется не в самом блоке управления, а в проводке и конкретных датчиках. Причин, по которым сам ЭБУ может выйти из строя, довольно много. Вот наиболее частые:

• Короткое замыкание одного или нескольких соленоидов;
• Сильные механические воздействия или вибрации, результатами которых является появления трещин в плате ЭБУ и на местах спайки контактов;
• Перегрев электронного блока вследствие резких перепадов температур – от низких до высоких (такое иногда наблюдается в автомобилях, эксплуатируемых в условиях сильного холода);
• Попадание влаги в устройство и коррозияю

Существует и по-своему интересные способы навредить электронному блоку управления двигателя. Например, снять клеммы аккумулятора, перед этим не заглушив двигатель. То же произойдет при попытке «прикурить» автомобиль, не заглушив мотор. С некоторой вероятностью ЭБУ может выйти из строя, если при подключении аккумулятора перепутать клеммы и запустить мотор. Признаков, указывающие на выход ЭБУ из строя, много. Чаще всего встречаются такие:

• Перестал гореть Check Engine;
• Зажигание начало работать с частыми пропусками;
• Вентилятор охлаждения двигателя начал включаться произвольно;
• Отсутствует связь с устройством (можно понять по ходу диагностики сканером);
• Двигатель начал троить, перестал заводиться, сильно изменился выхлоп;
• Автомобиль реагируют на манипуляции с педалью газа неадекватно;
• Предохранительные элементы начали часто перегорать без видимых причин;
• Сигналы с датчиком начали поступать нерегулярно, или перестали поступать вовсе.

И это лишь часть возможных симптомов. Автолюбителям важно понимать, что перед диагностикой ЭБУ имеет смысл проверить другие компоненты электронной бортовой системы автомобиля. К примеру, если наблюдаются проблему с одним из датчиков, стоит проверить в первую очередь его, затем его проводку, а уже затем ЭБУ.

Самостоятельная диагностика

Определить некоторые неисправности ЭБУ можно и самостоятельно. Или, по крайней мере, понять, подает ли он «признаки жизни». Это также возможно благодаря системе самодиагностики, которую имеют практически все блоки управления. Если автолюбитель хочет произвести самостоятельную диагностику, ему понадобится специальный тестер или же компьютер с предустановленной программой. Ее будет несложно найти в интернете. Кроме того, понадобится адаптер. Вот что нужно сделать:

• Подключить адаптер к USB-порту компьютера и к выходу электронного блока;
• Включить зажигание (сам двигатель запускать не обязательно);
• Запустить предварительно скачанную и установленную диагностическую проверку на компьютере;
• Наблюдать за тем, как на экране появится сообщение о начале диагностики. Если его нет, проверьте надежность подключения;
• Перейти в раздел DTC (может иметь другое название в зависимости от программы) – он содержит коды всех неисправностей. Коды зашифрованы, а расшифровать их можно в той же программе или с помощью данных из технической документации к вашему автомобилю.

К несчастью, бывают случаи, когда компьютер не удается подключить к блоку. В этом случае автолюбителю понадобится осциллограф, кабель и специализированное программное обеспечение. Нужный софт найти несложно, а вот с осциллографом могут возникнуть проблемы.

Далее, диагностику нужно будет продолжить уже при помощи тестера или же мультиметра. Автолюбителю придется внимательно изучить электрическую схему контроллера и производить замеры сопротивлений.

Лучше всего обратиться к специалистам, но если у автолюбитель хорошо подкован в вопросам электротехники и имеет много времени для диагностики, выявить проблему он сможет и самостоятельно.

Вывод

ЭБУ двигателя – это, пожалуй, самый ответственный элемент бортовой электросистемы автомобили. Благодаря нему силовой агрегат имеет оптимальную производительность, состав выхлопа и высокую стабильность работы.

Неисправности в работе ЭБУ возникают часто, но в большинстве случаев они обусловлены проблемой с каким-либо электрическим и электромеханическом элементом автомобиля. Если проблема кроется именно в ЭБУ, то нередко единственным способом ее решения является… дорогостоящая замена блока.

Советуем обращаться к проверенным специалистам для диагностики, а уже потом строить планы по покупке необходимых запчастей и дальнейшей их установке.

Если Вам понравилась публикация, поделитесь новостью в социальных сетях и подписывайтесь на канал.

Источник: https://zen.yandex.ru/media/id/5c7d2c2eeada0500b2d920cf/blok-upravleniia-dvigatelia-ustroistvo-neispravnosti-i-diagnostika-5e5e1f6f170e395c41043689

Все, что вам необходимо знать о ЦАП

Сохранить и прочитать потом —       

Как ни досадно, нельзя не признать, что цифроаналоговые преобразователи – один из самых игнорируемых широкой публикой Hi-Fi-компонентов. Хороший и правильно подключенный ЦАП способен резко повысить качество звучания. Если хотите убедиться в этом, читайте наш материал.

Что такое ЦАП? Что он делает?

Звуки, которые мы постоянно слышим – дорожный шум, работающие инструменты, плачущий ребенок в транспорте – представляют собой акустические волны, которые распространяются в воздушной среде к нашим ушам в аналоговой ипостаси.

Аналоговые записи издавались на виниловых дисках и кассетах, однако нежелательный шум и ненадежность этих носителей стимулировали поиск новых форматов. Появление CD открыло дорогу для цифровой революции.

Цифровое аудио кардинально отличается от аналогового. Цифровые музыкальные файлы обычно создаются при помощи импульсно-кодовой модуляции (PCM) в процессе измерения амплитуды аналогового сигнала через равные интервалы времени.

Жизнь в цифре

Значение амплитуды представлено двоичным числом (1 или 0), а длина этого числа называется разрядностью, выраженной в битах. Величина, обратная временному интервалу измерений, является частотой дискретизации.

Например, при записи стандартного CD выборка делается 44 100 раз в секунду. Каждый из «срезов» измеряется с точностью до 16 бит, и результаты измерения сохраняются в 16-разрядном цифровом формате. С другой стороны, при записи трека в Hi-Res-аудио длина «среза» увеличивается до 24 бит, а выборка делается аж 192 000 раз в секунду.

У цифровых аудиоданных могут быть самые разные частота дискретизации, разрядность, форматы кодирования и сжатия – однако независимо от конкретных параметров именно ЦАП должен придать этим данным смысл, максимально точно переведя их из двоичного формата в исходную аналоговую форму.

Зачем нужен отдельный ЦАП?

Сегодня почти любой цифровой компонент оснащен собственным ЦАП, однако далеко не все ЦАП созданы равными. Начнем с того, что они могут поддерживать не все типы файлов.

Плохие модели могут привносить в звучание нежелательный шум из-за непродуманного проектирования печатных плат или вызывать искажения в связи с джиттером.

Джиттером называются ошибки синхронизации. Точная синхронизация цифрового музыкального потока, определяемая генератором тактовых импульсов, жизненно важна для качества воспроизведения, и если ее не удается обеспечить из-за конструктивных недостатков, качество страдает.

Тактовые генераторы, применяющиеся в компонентных ЦАП класса High End, точнее и стабильнее, чем у обычных ПК, и звук в результате получается существенно лучше.

Все зависит от исходного материала

Разумеется, чтобы получить от ЦАП максимально возможный результат, необходимо позаботиться о качестве исходного материала. Не рассчитывайте на чудо, предлагая ему MP3-файлы с битрейтом 128 кбит/с. На самом деле, более качественное декодирование сжатого сигнала может еще сильнее подчеркнуть его недостатки. Для компонентных ЦАП оптимальные результаты обеспечивает контент CD-качества и выше. Обычно музыка с подобным разрешением записана в PCM-форматах без потерь – FLAC, WAV или ALAC (Mac), а также DSD.

DSD и PCM

DSD, или Direct Stream Digital – альтернатива PCM. Этот формат изначально был разработан для архивирования, а позднее применялся для записи Super Audio CD (SACD), продвигавшихся Sony и Philips в конце 90-х и начале 2000-х. Это намного более нишевый формат; в отличие от PCM, его разрядность составляет всего один бит, зато частота дискретизации намного выше – 2,8 МГц у DSD64 и 5,6 МГц у DSD128.

Споры о том, какая система кодирования лучше, продолжаются до сих пор. Мы лишь скажем, что убежденным сторонникам DSD следует внимательно проверять списки характеристик: не все ЦАП поддерживают этот формат.

Цап какого типа вам подойдут?

Спектр форм-факторов и габаритов этих устройств огромен, они различаются по функциональности и по числу входов, так что ваш выбор будет зависеть от конкретных потребностей и величины бюджета.

Компактные USB-ЦАП обеспечивают мобильность и удобство по разумной цене. Это могут быть устройства не больше стандартной USB-флэшки (например, AudioQuest DragonFly Black) или карманные аппараты, подключаемые отдельным USB-кабелем (такие как Oppo HA-2 SE).

Чаще всего они получают питание от компьютера, не требуя отдельного источника. Подключений у них обычно немного – выход для наушников и, возможно, линейный выход для активных АС или Hi-Fi-системы.

Стационарные ЦАП

Если вам нужно больше разъемов и не требуется носить ЦАП с места на место, настольное USB-устройство – такое как Audiolab M-DAC – может оказаться более подходящим. Подобные модели обычно более габаритны и требуют подключения к источнику питания, зато помимо USB-порта оснащены еще несколькими цифровыми или аналоговыми входами.

Если собираетесь использовать наушники, обратите внимание на наличие соответствующего выхода.

Наконец, некоторые ЦАП предназначены для работы в составе большой домашней аудиосистемы. У них обычно больше входов (в частности, таких редких, как AES/EBU) и функций. Они могут поддерживать весь спектр форматов Hi-Res-аудио или обеспечивать беспроводную трансляцию со смартфона или планшета посредством Bluetooth. Некоторые даже оснащены регулятором громкости и могут выступать в роли предусилителей.

Подготовлено по материалам портала «What Hi-Fi?», январь 2019 г. www.whathifi.com

Эту статью прочитали 23 629 раз

Поделитесь статьёй:

Источник: https://www.audiomania.ru/content/art-6463.html

PCM, DTS, Dolby Digital — Что такое Blu-ray Audio Codec

Как вы, возможно, знаете, DVD-диск имеет отличное качество звука, поскольку он адаптирован к таким аудиоформатам, как PCM, Dolby Digital и DTS. Тем не менее, эти аудио форматы с потерями, так что вы не можете получить лучший вывод звука. В то время как диск Blu-ray поддерживает звук без потерь и может обеспечить повышенное качество звучания при прослушивании. К таким аудиокодекам без потерь, которые используются в дисках Blu-ray, относятся PCM, Dolby Digital, LPCM, DTS: X и т. Д. В этой статье давайте сосредоточимся на таких аудиокодеках Blu-ray и узнаем некоторую конкретную информацию об этих аудиокодеках Blu-ray.

Что это? Интересный Blu-ray Audio Codec

кодек Blu-ray — это способ хранения и передачи аудиоданных с диска Blu-ray. Говоря об этом, вы должны сначала выяснить, что такое аудио кодирование и что такое аудио декодирование.

кодирование — это метод, используемый для хранения звука на диске Blu-ray. Вы можете применять множество форматов для кодирования аудио на диск. Но вам нужно убедиться, что кодирование аудио поддерживается проигрывателем Blu-ray, чтобы их можно было читать с диска. В то время как аудио декодирование или обработка, где аудио читается, так что он может быть воспроизведен через усилитель и динамик. Процесс декодирования может разделить звук на несколько каналов и отправить его на динамики. Так вот как работает аудио кодек.

кодирование и процесс декодирования звука могут быть одним и тем же, но они по-прежнему отличаются. Понимание этих двух процессов поможет вам лучше понять различные аудиокодеки Blu-ray.

Несколько Удивительных Кодеков Blu-ray

Теперь аудиокодек, поддерживаемый диском Blu-ray, включает в себя Linear PCM (LPCM), Dolby Digital (DD), Dolby Digital Plus (DD +), Dolby TrueHD, DTS, DTS-HD Audio высокого разрешения, DTS-HD Master Audio. Здесь ниже я покажу вам некоторые детали каждого из этих аудиокодеков.

Линейный PCM (LPCM)

LPCM, называемый PCM Plus, представляет собой несжатое кодирование звука, которое применяет комбинацию значений, таких как размеры выборки, частота дискретизации, количество каналов. Это стандарт для Blu-ray. LPCM — это кодирование звука без потерь, обеспечивающее качество звука CD, поэтому оно занимает огромное дисковое пространство. Такой аудиокодек используется для передачи несжатой цифровой аудиоинформации через HDMI. LPCM поддерживает до восьми аудиоканалов, которые могут обеспечить кодирование для звуковых дорожек 7.1.

Dolby Digital (DD)

Dolby Digital, также известный как Dolby AC-3 или DD 5.1, может автоматически предоставлять стереофоническую версию звуковых дорожек, чтобы вы могли сделать ваши любимые фильмы или видео великолепно звучащими на любых устройствах. Это формат с потерями, который сжимает аудио для экономии места на диске. Dolby Digital поддерживает до шести аудиоканалов, которые могут обеспечивать объемное звучание, ограниченное 5.1 и ниже. Такой аудиокодек можно отправлять через HDMI или цифровые оптические соединения.

Dolby Digital Plus (DD +)

Dolby Digital Plus, известный как DD + или E-AC-3, является форматом кодирования звука. DD + — это передовая технология объемного звука, которая позволяет использовать Dolby Audio для домашних кинотеатров, смартфонов, операционных систем и браузеров. Он поддерживает объемный звук 7.1 на дисках Blu-ray, что обеспечивает лучшее качество звука. Обратите внимание, что Dolby Digital Plus нельзя отправлять через коаксиальные или оптические цифровые аудиоподключения.

Dolby TrueHD

Dolby TrueHD — это многоканальный аудиокодек без потерь, который используется в домашнем развлекательном оборудовании, например проигрывателе дисков Blu-ray. Dolby TrueHD поддерживает до 7.1 каналов звука высокой четкости, обеспечивая самое аутентичное звучание объемного звучания, доступное для вашего домашнего кинотеатра.

DTS

DTS, известный как DTS 5.1 или DTS Surround, является популярным аудиоформатом для домашнего кинотеатра, который был разработан в 1993 в качестве конкурента Dolby Labs. DTS ограничен максимум шестью аудиоканалами, поскольку он сжимает звук, чтобы уменьшить площадь. Он может предоставить кодеки объемного звука для установок 5.1, 6.1 и 7.1.

высокого разрешения DTS-HD

DTS-HD High Resolution Audio является расширением DTS 5.1 и увеличивает поддержку объемного звучания для каналов 7.1. Это формат с потерями, который сжимает оригинальное аудио на диск и теряет часть разрешения в процессе.

DTS-HD Master Audio

DTS-HD Master Audio — это комбинированный аудиокодек без потерь, созданный DTS и широко используемый для звукового сопровождения фильмов с объемным звуком на диске Blu-ray. Благодаря наличию каналов 7.1 с дискретным объемным звуком и подключению через защищенные от копирования кабели HDMI, DTS-HD Master Audio находится на вершине технологии объемного звука для домашнего кинотеатра.

Так что теперь вы можете иметь четкое представление об аудиокодеке Blu-ray и знать разницу между такими аудиокодеками Blu-ray. При воспроизведении дисков Blu-ray вам необходимо выяснить, какие аудиокодеки поддерживает ваш проигрыватель Blu-ray, и смотреть любимые фильмы Blu-ray с фантастическим звучанием.

Источник: https://www.videosolo.com/ru/tutorials/blu-ray-audio-codec-.html