Бортовой компьютер для автомобиля — схема

i

Бортовой компьютер для автомобилясхема, печатная плата и программа микроконтроллера имеется. Собран датчик дождя на односторонней печатной плате из фольгированного стеклотекстолита, изображённой на рис. 5. Как видно на фотоснимке рис. 6, выводы подстроечных резисторов R28 и R29 изогнуты под углом 90°, чтобы сами резисторы оказались установленными широкими гранями параллельно поверхности платы и в основном в не её контура. Так как шестиконтактный разъём Х7 не удалось уместить между подстроечными резисторами, он разделён на две части: установленную на плате четырёхконтактную (контакты 3—6) и подвешенную на соединительных проводах двухконтактную (контакты 1 и 2, соединённые с цепью подогрева R30R31).

      

Излучающий диод и фотодиод каждой пары наклонены навстречу один другому так, чтобы их продольные оси — направления максимального излучения и чувствительности — пересеклись точно на внешней поверхности лобового стекла, образовав прямой угол. Чтобы добиться этого, наклон диодов подбирают при установке датчика на стекло либо изменяют толщину клейкой прокладки между корпусом и стеклом.

           

рис 7 (1,2)

         

рис 8 (1.2)

Чертёж основной двусторонней печатной платы БК из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм изображён на рис. 7, а расположение на ней деталей показано на рис. 8. Эта плата рассчитана на установку постоянных резисторов и конденсаторов в основном типоразмера 0805 для поверхностного монтажа. Резисторы R3 и R36 — обычные МЛТ, С2-33 или им подобные импортные. Подстроечные резисторы — PV36W или другие многооборотные. Конденсаторы С1 и С12 — типоразмера 3216. Реле К1 — К5 G5CLE-14-DC12, их можно заменить другими с обмотками на 12 В, например автомобильными.

В изображённые на рис. 8 залитыми переходные отверстия необходимо вставить и пропаять с двух сторон короткие отрезки неизолированного провода. Лишь после этого можно приступать к пайке компонентов для поверхностного монтажа, а затем остальных деталей, разъемов и трех проволочных перемычек. Для литиевого элемента G1 на плате необходимо установить держатель, который можно найти на материнскои плате старого компьютера, там же можно найти и звукоизлучатель (НА1).

По окончании монтажа движки всех подстроечных резисторов устанавливают в среднее положение и приступают к загрузке программы в микроконтроллер. Для этого подойдёт любой внутрисхемный программатор, способный работать с микроконтроллерами ATmega64. Отдельно хочу порекомендовать тот, что описан в статье С. Сокола «Миниатюрный USB-программатор для микроконтроллеров AVR» («Радио», 2012, № 2, с. 27—30). Программатор подключают к разъёму Х10. Конфигурацию микроконтроллера задают в соответствии с рис. 9 в окне программы, обслуживающей программатор.

Подав напряжение +12 В на контакт 2 разъёма Х1 БК, выполняют процедуру программирования. Если она прошла успешно, можно подключить ЖКИ HG1 к разъёму ХЗ, а кнопки SB2—SB5 — к разъёму Х5 и начать налаживание БК. Теперь  сразу после подачи питания на экране ЖКИ должно появиться изображение, подобное показанному на рис. 10.

Подключив вольтметр постоянного напряжения между контактами 2 (+) и 1 (-) разъёма Х1, с помощью подстроечного резистора R7 добиваемся равенства показаний этого вольтметра и выведенного на ЖКИ БК. Затем устанавливаем подстроечным резистором R20 желаемую яркость подсветки экрана ЖКИ. Если планируется использовать стрелочный спидометр, его нужно активировать в меню «Остальное», а затем перейти в меню калибровки спидометра.

Сразу после включения БК переходит в рабочий режим. Если теперь нажать на кнопку SB3 «Выбор», место надписи «STOP», означающей, что двигатель не работает, займут показания часов. Повторные нажатия на ту же кнопку выведут на ЖКИ показания суточного одометра, затем постоянного (не обнуляемого) одометра и снова тахометра («STOP» при остановленном двигателе).

Нажатие на кнопку SB2 «Меню» выведет на ЖКИ главное меню БК (рис. 11). Повторное её нажатие приведёт к перемещению курсора (выделения текста инверсией) на одну позицию вниз, а по достижении конца меню — к его началу. Выделив нужный пункт, нажмите на кнопку SB3 «Выбор». При выделении пункта «Выход» нажатие на эту кнопку возвращает БК в основной рабочий режим.

Рассмотрим пункты меню «НАСТРОЙКА» по порядку:
«Режим». В этом пункте предоставляется возможность выбрать один из четырёх предусмотренных в программе микроконтроллера доступных режимов вывода информации на ЖКИ. Чтобы перейти к его выбору, следует, выделив этот пункт, ещё раз нажать на кнопку SB2. Изображение сменится показанным на рис. 12.

Возле действующего режима выведена надпись «ok», для выбора другого режима следует выделить нужную строку и нажать на кнопку SB3. Надпись «ok» переместится к выбранному пункту. Для возврата в главное меню выделите строку «Выход» и нажмите на кнопку SB3 или независимо от положения курсора нажмите на кнопку SB4.

«Режиму 1″ соответствует изображение на рис. 10. При выборе «Режима 2″ место показания спидометра и тахометра поменяются местами с соответствующим изменением размера цифр, а пиктограммы будут перенесены в другое место экрана (рис. 13).

Такой режим удобен для автомобилей, на щитке приборов которых нет тахометра. В «Режиме 3″ (рис. 14) показания спидометра и тахометра на ЖКИ отсутствуют. Вместо них выводятся результаты работы одометров: суточного (обнуляемого), а ниже его — постоянного (не обнуляемого). Кнопка SB3 в этом режиме не действует. Такой режим подойдёт тем, кого устраивает работа установленных в автомобиле заводских спидометра и тахометра. «Режим 4″ пока не реализован. При его выборе будет выведено сообщение об этом и установлен «Режим 1″.

«Замена масла«. Выбрав этот пункт, можно увидеть, сколько километров осталось проехать до плановой замены масла в двигателе автомобиля (рис. 15).

Строка «Следить ДА» означает, что после того как до замены останется меньше 2000 км, при каждом включении зажигания на ЖКИ в течение 2 с будет выводиться сообщение «Замена масла через: ХХХХ км». Выключить эту функцию можно нажатием на кнопку SB3 при выделенной строке «Следить ДА». Текст изменится на «Следить НЕТ». Тем же способом включают выключенную функцию. Заменив масло, необходимо выделить строку «Заменили?» и нажать на кнопку SB3. БК попросит ещё раз подтвердить команду и только после этого начнёт новый обратный отсчёт пройденного после замены пути, начиная с 10000 км.



«Установка времени». При выборе этого пункта экран ЖКИ имеет вид, показанный на рис. 16. Нажатия на кнопку SB3 изменяют значение выделенной на экране позиции. Например, в позиции часов значение меняется от 0 до 23. К следующим позициям переходят нажатиями на кнопку SB2. Установленные значения заносятся в память БК только после выбора пункта «Выход». Если выключить зажигание, не сделав этого, они не будут сохранены.
«Калибровка». На экран ЖКИ выводится подменю, изображённое на рис. 17.

Оно даёт возможность выполнить калибровку, регулировку и задать необходимые параметры различных аппаратных и программных блоков БК.
«Спидометр». Для точной калибровки спидометра необходим спутниковый навигатор, с которым необходимо совершить поездку, наблюдая за значениями скорости, которые в один и тот же момент времени показывают навигатор и БК. Например, скорость по БК — 50 км/ч, а по навигатору — 75 км/ч. Составляем пропорцию:

50 — 75
15625 — X

Число 15625 (оно может быть и другим) берём из меню калибровки спидометра (рис. 18). Решаем пропорцию:

X=15625•75 и всё это делим на 50 = 23437,5

Полученное значение X округляем до целого (оно должно находиться в интервале 2000—35435) и, пользуясь пунктами «+100″, «-100″, «+10″, «-10″, заменяем им число 15625. Учтите, цифру в разряде единиц изменять нельзя, так что будет установлено 23435. Теперь выделяем пункт «Сохранить» и нажимаем на кнопку SB3. На экране появится надпись «Значение сохранено». При необходимости выйти из меню калибровки спидометра, отменив сделанные изменения, выберите пункт «Выход». После выполнения калибровки для проверки её точности рекомендуется сделать ещё одну контрольную поездку с навигатором.

———————————————————————————

ЧАСТЬ 2

134930_Bez_imeni-2

Схема бортового компьютера изображена на рис. 2. Его основа — микроконтроллер ATmega64-16AUR (DD1), работающий с тактовой частотой 16 МГц, заданной кварцевым резонатором ZQ1. К разъему Х10 для программирования уже установленного на плату БК микроконтроллера подключают программатор.

Через трёхконтактный разъём Х1 бортовой компьютер питается от бортовой сети автомобиля, с корпусом которого соединяют контакт 1 разъёма. Контакт 2 подключают непосредственно к плюсовому зажиму аккумуляторной батареи. На контакт 3 подают напряжение +12 В после замка зажигания. Оно обозначено на схеме UACC и должно появляться только при повороте ключа зажигания в соответствующее положение.

С контакта 2 разъёма Х1 напряжение бортовой сети поступает на интегральный стабилизатор LM317S (DA1), резисторы R1 и R2 подбираются так, чтобы получить на выходе стабилизатора 5 В для питания всех узлов бортового компьютера, кроме ЖКИ HG1. Напряжение 3В для индикатора получено с помощью интегрального стабилизатора 78L03 (DA2).

Напряжение UACC через ограничитель из резистора R10 и стабилитрона VD2 поступает на вход PD3 микроконтроллера DD1. Если созданный ограничителем на этом входе высокий логический уровень отсутствует более минуты, микроконтроллер переходит в спящий режим с пониженным энергопотреблением. Работа БК (за исключением счёта времени) приостанавливается. С появлением этого уровня при повороте в соответствующее положение ключа зажигания микроконтроллер «проснётся» и БК заработает.

Напряжение UACC использовано также для питания подключаемого к разъёму Х4 датчика пути. Пригоден любой, формирующий от 600 до 27000 импульсов на километр. В процессе калибровки одометра и спидометра это число будет учтено автоматически. Можно использовать заводской установленный в коробке передач автомобиля датчик. С контактом 1 разъёма Х4 соединяют его общий (минусовый) провод, с контактом 2 — провод, на котором при движении формируются импульсы, число которых пропорционально пройденному пути, а с контактом 3 — — плюсовой провод питания датчика.
Снимок2
Если автомобиль оснащён ABS, можно воспользоваться датчиком, имеющимся в этой системе. Его выход соединяют с контактом 2 разъёма Х4 экранированным проводом (оплётку — с контактом 1 разъёма). К сожалению, на практике работа схемы бортового компьютера с таким датчиком не проверена, хотя согласно расчётам всё должно функционировать правильно.

Наконец, можно применить самодельный датчик пути, например, состоящий из четырёх—восьми постоянных магнитов, закреплённых по окружности на одной из полуосей автомобиля, и датчика Холла, реагирующего на их поочерёдное приближение при вращении полуоси.
Независимо от типа датчика его импульсы поступают на усилитель, собранный на транзисторе VT5, а усиленные — на вход PD0 микроконтроллера DD1.

«Одометр». Его калибровка очень похожа на калибровку спидометра. Обнулив показания одометра нажатием на кнопку SB1, необходимо проехать по прямому маршруту известной длины, например, измеренной с помощью спутникового навигатора. Затем, выбрав в меню «Калибровка» пункт «Одометр», получаем на ЖКИ изображение, подобное показанному на рис. 19. Здесь 6980 м — длина маршрута, измеренная БК, 326 — калибровочное число, которое должно находиться в интервале 5—9999. Зная точную длину маршрута, составляем пропорцию, подобную использованной при калибровке спидометра, учитывая, что увеличение калибровочного числа в данном случае уменьшает показания одометра БК, и наоборот. Решив пропорцию, находим новое значение калибровочного числа и вводим его, пользуясь пунктами «+10″, «-10″, «+1″, «-1″. Результат калибровки заносим в память БК, пользуясь пунктом «Сохранить».

«Дат. света». Для правильной регулировки датчиков освещённости следует дождаться вечера, чтобы она была такой, при которой уже нужно включить габаритные огни, но ещё рано включать фары. При выборе пункта «Дат. света» изображение на ЖКИ примет вид, показанный на рис. 20.
Строка «Упр. светом ДА» означает, что управление осветительными приборами по сигналам датчика освещённости начнёт действовать сразу после включения зажигания. При установке в этой строке слова «НЕТ» такое управление нормально выключено, но его можно включать и выключать нажатиями на кнопку SB4 «Свет» либо управлять освещением с помощью заводских выключателей.

Параметры «д1″ и «д2″ — текущие уровни сигналов датчиков (фотодиодов VD22 и VD23). Обратите внимание, что на индикатор выводятся шестнадцатеричные значения этих параметров, а также порогов включения габаритных огней и фар. Для установки порогов переходим нажатиями на кнопку SB2 в строку «Вкл. габарит», а затем «Вкл. фар» и с помощью кнопки SB3 устанавливаем нужные значения. Обычно порог включения фар устанавливают на 3—7 единиц меньше порога включения габаритных огней.

Два датчика освещённости используются для уменьшения вероятности ложных срабатываний. Включение световых приборов произойдёт только при уровнях сигналов обоих датчиков ниже порога. Если необходимо, согласно требованиям ПДД, включать фары или дневные ходовые огни с началом движения независимо от внешней освещённости, это делается с помощью рассмотренной ниже функции «Включение дополнительных фар». Пороги включения фар и габаритных огней по сигналам датчиков освещённости в таком случае нужно установить заведомо высокими, например 35 единиц.

«Дат. дождя». Соответствующее этому пункту изображение на ЖКИ показано на рис. 21. Обратите внимание, что и здесь все числа — шестнадцатеричные. Верхняя строка позволяет включать и выключать датчик дождя. Во второй и третьей строках выведены значения уровней сигналов фотодиодов, измеренные при выключенных (off) и включённых (on) излучающих диодах. В четвёртой строке выведены значения разности уровней off и on для первой (VD8, VD10) и второй (VD9, VD11) пар диодов. В следующей строке задают пороговое значение разности (в данном случае 19), при превышении которого стеклоочиститель будет включён.

Регулировку датчика необходимо производить непосредственно на автомобиле. Делать это рекомендуется вечером или в пасмурную погоду, чтобы свести к минимуму влияние солнечного света. Прежде всего, подстроечными резисторами R46 и R47 устанавливают значения «off» в пределах 1—4 и равными для обеих пар. Затем подстроечными резисторами R28 и R29 устанавливают равные значения «on». Если при изменении положения движка переменного резистора значение «on» не меняется, необходимо немного, буквально на доли градуса, изменить угол взаимного наклона диодов соответствующей пары. Разность значений «off» и «on» должна быть не менее 15 единиц.
Снимок3
Добившись этого, наносим на внешнюю поверхность лобового стекла с помощью шприца в чувствительных зонах пар диодов по капле воды. Значения разности должны уменьшиться на 5—7 единиц, но после вытирания стекла вернуться к исходным. Порог срабатывания рекомендуется установить равным или немного меньшим среднеарифметического значения разности, полученного для двух пар при наличии на стекле капель воды.
Если в дневное время значения «off» достигнут FF и их невозможно уменьшить подстроечными резисторами R46 и R47, между лобовым стеклом и датчиком прокладывают светопоглощающую плёнку, например, используемую для тонирования стёкол автомобиля. Регулировку датчика повторяют заново.
За несколько месяцев эксплуатации не наблюдалось ни одного ложного срабатывания датчика дождя, программа отслеживает и корректирует его работу, если это возможно, а если нет — датчик на некоторое время отключается.

«Уст. одом.». Этот пункт относится к постоянному (необнуляемому) одометру, подсчитывающему суммарный пробег автомобиля. Он доступен только при первых двадцати включениях БК. Здесь можно установить начальное значение показаний одометра с тем, чтобы он продолжил подсчёт пробега, начатый ранее имевшимся на автомобиле прибором. Экран ЖКИ принимает вид, показанный на рис. 22. Нажатиями на кнопку SB2 перемещают выделение от цифры к цифре, а с помощью кнопки SB3 выделенную цифру меняют в интервале 0—9. Это даёт возможность задать любое начальное значение, вплоть до 999999 км. Когда пробег набран, переходим к пункту «Сохранить», нажимаем на кнопку SB3 (Выбор), и, если всё набрано правильно, на экране появится надпись «Значение сохранено». Пункт остаётся доступным для внесения изменений, пока БК не насчитает 20 включений.
«Остальное«. Это последний пункт главного меню. При его выборе на ЖКИ выводится подменю, изображённое на рис. 23.

В строке «Ст. спидом.« может быть включён или выключен стрелочный спидометр. Чтобы пользоваться таким спидометром, его нужно предварительно откалибровать, выбрав при активированном стрелочном спидометре пункт «Спидометр» меню «Калибровка». При этом в изображении на ЖКИ, в отличие от ранее рассмотренного (см. рис. 18), появится новая строка «Стрелка=80″ (рис. 24), а стрелка спидометра плавно отклонится до положения, соответствующего скорости 80 км/ч.
С помощью подстроенного резистора R21 её нужно установить точно на соответствующее деление шкалы. Далее следует выделить строку «Стрелка=80″ и нажать на кнопку SB3. Значение скорости начнёт плавно увеличиваться до 120 км/ч и плавно уменьшаться до нуля. Стрелка спидометра станет следовать за ним. Затем цикл будет повторяться. Это позволит проверить правильность и точность работы стрелочного спидометра.

В строке «Дат. дождя» включают и выключают управление стеклоочистителем от датчика дождя, а в строке «Упр. дворн.» — управление стеклоочистителем с помощью кнопки SB5. Можно выбрать первый или второй способ управления либо вообще запретить БК управлять стеклоочистителем.
При выборе строки «Статистика» на ЖКИ выводится информация о времени работы двигателя и времени в пути в часах и минутах (рис. 25). Обнулить её можно двумя способами: выбрав соответствующий пункт меню или длительным (более 3 с) нажатием на кнопку SB1. В последнем случае произойдёт обнуление и статистики, и одометра.

Строка «Доп. свет« позволяет включить или выключить управление дневными ходовыми огнями. Если в ней имеется надпись «ok», эта функция активна. Огни будут включены сразу после начала движения независимо от погодных условий и времени суток и выключены при остановке двигателя.
Все установленные параметры, результаты работы одометров и статистика хранятся в энергонезависимой памяти микроконтроллера и сохраняются при отключении питания.
Снимок4
Согласно заложенному в программу микроконтроллера алгоритму сразу после поворота ключа зажигания БК начинает работать, отображая на ЖКИ информацию согласно выбранному режиму. Если функция предупреждения о необходимости замены масла включена и до неё осталось проехать менее 2000 км, будет выведено соответствующее сообщение, а спустя 2 с БК вернётся в рабочий режим. После запуска двигателя тахометр отобразит частоту вращения коленчатого вала, а как только автомобиль начнёт движение, спидометр покажет его текущую скорость.
Когда наступят сумерки и БК автоматически включит габаритные огни, на ЖКИ появится их пиктограмма. Когда же станет совсем темно и включится ближний свет фар, пиктограмма примет вид включённой фары.

Если зажигание включено в тёмное время суток, то габаритные огни включатся немедленно, а ближний свет — с началом движения автомобиля. На рассвете первыми будут выключены фары, а затем габаритные огни. Эти огни, а при необходимости и фары включатся и при въезде в тёмный туннель. Если в ночное время автомобиль более 5 мин остаётся неподвижным, фары будут выключены, а габаритные огни останутся включёнными. Фары включатся, как только автомобиль начнёт движение. Можно принудительно выключить габаритные огни и фары, нажав на кнопку SB4. Повторное нажатие на неё вернёт БК управление освещением. Поскольку установленный на заводе переключатель освещения остаётся на своём месте, можно воспользоваться и им.

Там, где правила дорожного движения требуют во время движения включать освещение независимо от времени суток, можно воспользоваться соответствующей функцией. Когда она активна, трогание автомобиля с места при заведённом двигателе приведет к включению дневных ходовых огней. Они выключатся, как только двигатель будет заглушен.
Если включено управление стеклоочистителем по датчику дождя, то он заработает, как только на лобовом стекле в зоне действия датчика появятся дождевые капли. Скорость работы стеклоочистителя выбирается автоматически в зависимости от интенсивности дождя и от скорости движения автомобиля. Принудительно выключить стеклоочиститель можно нажатием на кнопку SB5, а её повторное нажатие вновь включит управление по сигналам датчика. Включить стеклоочиститель и смыватель лобового стекла вручную можно с помощью штатного переключателя.

Если в меню «НАСТРОЙКА» задано управление стеклоочистителем кнопкой SB5, то первое нажатие на неё включит работу стеклоочистителя с паузами, продолжительность которых зависит от скорости движения автомобиля. Повторное нажатие включит непрерывную работу стеклоочистителя с малой скоростью, третье — включит высокую скорость, а четвёртое — выключит. Прекратить работу стеклоочистителя, независимо от выбранного режима, можно длительным (более 5 с) нажатием на кнопку SB5. Все режимы работы стеклоочистителя отображаются пиктограммами на ЖКИ.

Если напряжение бортовой сети автомобиля вышло за допустимые пределы, на ЖКИ появятся пиктограмма аккумулятора и описание проблемы, трижды прозвучит звуковой сигнал и столько же раз замигает подсветка ЖКИ. Затем БК вернётся в обычный режим работы. Когда температура за бортом автомобиля близка к нулевой, на ЖКИ появляется пиктограмма «Скользкая дорога» и надпись «Внимание! Возможен гололёд». Заблокировать эти предупреждения нельзя.

БК постоянно контролирует состояние дверей, капота и багажника. Как только будет открыта хотя бы одна дверь, капот или багажник, на ЖКИ появится рисунок, отображающий их состояние (рис. 26). Возвращение в рабочий режим произойдёт, когда всё будет закрыто, или после нажатия на кнопку SB3.
После поворота ключа зажигания в положение «OFF» фары габаритные огни и стеклоочиститель (если они были включены) выключатся мгновенно, а сам БК — приблизительно через минуту. Если после поворота ключа остались открытыми дверь, капот или багажник, БК не выключится, отображая их состояние, пока всё не будет закрыто.

Архив к статье ….Скачать

И. МАЗУРЕНКО, г. Одесса, Украина
«Радио» №1 2013г.

Рассказать друзьям:




Комментариев: 10 “Бортовой компьютер для автомобиля — схема”

  1. Андрей:

    Добрый день.
    Очень понравилась Ваша статья, но не хватает схемы..
    С уважением Андрей.

  2. admin:

    Андрей, схема должна быть в архиве (в конце статьи)…я статью взял с журнала, за декабрь месяц, и там было написано, что продолжение следует, может там схема будет или дополнения я тогда выложу…

  3. Andrey:

    Спасибо за ответ.
    Но в архиве к статье нет схемы..:(
    В архиве НЕХ и исходник.
    Буду ждать схемку..
    Спасибо за оперативный ответ.

  4. Дмитрий:

    Схема в 11 номере.

  5. Петрович:

    Кто то подскажет какой журнал?

  6. Skyline:

    Кто нить собирал это устройство??? У кого нить есть печатка???

  7. Олег:

    Поделитесь печаткой к этому БК

Написать комментарий