0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Найти схемы и описание электронных спидометров

Найти схемы и описание электронных спидометров

Автор: Олег Петрович
Опубликовано 03.09.2009

Добрый день и удачной охоты, всем котам и кошечкам!
А самое главное:
С днем рождения Кот!
Пусть живет и здравствует наш «РадиоКот»! Ура товарищи (ну или господа)!

Глава 1. Немного предистории, или как я люблю отечественный Автопром.

После того, как на моей машине, а машина прямо скажем почти эксклюзивная (в смысле запчасти фиг найдешь), благополучно скончался очередной спидометр, то ли седьмой, то ли восьмой, я решил замутить электронный девайс, чтоб и скорость показывал и километры щелкал.
Как обычно, начал поиск того, что уже натворили собратья по разум и коллеги по несчастью обладания данным типа авто. Пролистав не одну страницу и посетив не один форум, обнаружил что ничего подходящего для моего авто нет, либо девайс собран на PICе, у меня даже программатора нет и приходится просить друзей-знакомых, да и AVRки мне как-то роднее, либо состоит из 2х отдельных блоков, и у всех значения пробега пишутся во внутреннюю EEPROM, что не есть гут. Пораскинув мозгами, не широко так, чтобы потом можно было собрать в кучу, решился на отчаянный шаг — лепить самому. Что из этого получилось — решать вам, многоуважаемые коты.

Фото 1. Общий вид:

Фото 2. Основной блок:

Фото 3. Датчик ДСА-9 + «двигло»:

Глава 2. О выборе компонентов, или «я его слепила из того, что было».

Итак, за источник сигнала о продвижении авто по тернистому пути наших автодорог был выбран ДСА-9, имеющий: 6 импульсов на 1 метр пути, выход ОК и резьбовое соединение М22 х не помню на сколько, как раз по размеру, НО можно использовать любой датчик скорости с 6имп/метр, в зависимости от авто.
С проциком было труднее. Любимой меге48 не хватало пары ног, но тут на глаза попалась старая макетка с мегой16, что ж так тому и быть. Итого: МП=ATmega16-16PI
С выбором тактовой частоты долго мучаться не пришлось, после не больших подсчетов выяснилось, что период повторения импульсов при скорости 250 км/ч составляет 2,4 мс, или 2400 тиков при тактовой частоте в 1 МГц, маловато будет, было решено использовать кварц на 8 МГц, это уже 19200 тиков процессора, а для удобства подсчета, с помощью таймера Т1, использовать «предделитель на 8».
Для отображения всего, что будет измерятся и подсчитыватся предназначены:
KingDright BA56-12GWA (можно любые с ОА) — для отображения текущей прыткости
МЭЛТ MT-08S2A-2YLG (опять же можно любой 8х2 LCD с аналогичным контроллером и тактовой не ниже 250 кГц) — для подсчета того, что будет пройдено по тем направлениям, что в России гордо именуется дорогами.
Ну и AT24C04B (наследство от той самой макетки, но можно любую из серии 24Схх), чтобы «помнить» от тех незабываемых километрах пути.

Глава 3. О самом главном, или без теории ни туды, и ни сюды.

Переходим, собственно, к методике определения скорости. Как всем известно, если автомобиль движется, то с датчика скорости поступают импульсы, если никуда не движется — то и импульсов тоже не дождетесь! И что самое поразительное — частота (или кому удобнее — период повторения) прямо пропорциональна (обратно пропорциональна, для периода повторения) скорости движения, вот тут-то, не при котах будь она упомянута, собака и порылась. Что такое частота — это количество импульсов в секунду (просто гениально, спасибо Герцу) N(в секунду)=Fп, поэтому получаем:

V=Fп/6 (м/сек) (мы же помним, что на 1 метр приходится 6 импульсов)

Но минуточку, где вы видели спидометры со шкалой «М/СЕК»? Да и ГАИшники, (ДАИшники — это чтобы для тех, кто в Украине проживает, было понятно) штрафуют за лишние км/час. Отсюда вывод — надо пересчитать, а как? Все гениальное просто: умножаем на 3600 (это столько секунд в 1 часе) и делим на 1000 (столько метров в 1 км) после сложнейших математических преобразований получаем волшебную формулу:

V=0,6*Fп (км/час) — то что доктор прописал.

Из это формулы следует гениальное (жаль, что не я первый додумался) умозаключение — если организовать «временные ворота» длительностью 0,6 сек, в которые проталкивать импульсы от датчика, на выходе получим скорость! 1 импульс — 0,6 км/час, 10 импульсов — 6 км/час, 100 импульсов — 60 км/час и т.д. Но, опять это «НО», как сказал один из главных героев любимого фильма из детства «Айболит-66» — «Нормальные герои всегда идут в обход», вот этим путем пойдем и мы, т.е. заменим в формуле Fп на Тп (оно же 1/Fп), в результате получим:

Возникает законный вопрос — «ЗАЧЕМ?». Напрашивается еще одна цитата: «А я объясню!» («Ирония судьбы, или с легким паром»). Дело в том, что как любой цифровой прибор, нашему спидометру присущи те же недостатки — погрешность. Может кто помнит, обычно пишут: «+/- 2 знака мл.разряда» (например). Так вот, чтобы уменьшить, всякие там, погрешности умные люди придумали «складывать и умножать» (шучу), накапливать и усреднять.
Теперь посмотрим, сколько нужно времени, чтобы усреднить 2 показания, ну скажем на скорости 60 км/ч.
При первом способе получается: 2 временных отрезка по 0,6 сек — итого 1,2 сек, авто при этом проедет примерно 33м. (временем выполнения сложения-деления можно пренебречь)
Второй способ нам дает: 2 интервала по 10 мс — итого 0,02 сек, авто проедет — 0,33м.
Вот поэтому в программе происходит накопление и усреднение 8-ми отсчетов скорости. Почему 8? Просто удобнее усреднять, не мне — микропроцику.
Тогда зачем я тут подробно описывал первый способ расчета? А чтоб было, вдруг кому-то понадобится!
Что? Забыл про одометр? Ну, там все просто: считаем импульсы, делим на 6 — получаем метры, потом делим на сто — сотни метров (нужны для учета суточного пробега), еще на 10 получили — км. Как вы поняли в девайсе всего два счетчика пробега: полный и суточный.
Опять же, количество счетчиков ограничено только моей фантазией (или ее отсутствием) и теми самыми 19200 тиками (по секрету скажу — тиков ушло примерно 1/3), можно конечно добавить счетчиков, прицепить часы на DS1307 и считать км за 1 час, скажем, или расстояние от работы до магазина с пивом, но зачем?

Читать еще:  Звуковые сигналы на жд транспорте

Глава 4. Описание работы, или «а оно вам надо?»

Основная часть схемы изображена на рис.1.
И так, что у нас в наличии:
таймеры: Т0, Т1, Т2 — отлично,
аппаратный TWI — пригодится,
1 свободная нога от АЦП — вполне достаточно,
есть еще ноги для организации внешних прерываний,
ну еще куча всего — оно нам не пригодится, по крайней мере в этом проекте.

Основную работу выполняет Т1, заполняет время между 2-мя нарастающими фронтами от приходящих импульсов датчика скорости, импульсами 1МГц (считать удобно: 1 импульс — 1 мкс) попутно подсчитывая их (импульсы от датчика). Работает он в режиме ICR, и использует 2-а прерывания, собственно Input Capture1 Interrupt Vector и Overflow1 Interrupt Vector, второй нужен только для расчета скоростей ниже 10 км/ч, к сожалению на таких скоростях Т1 успевает переполняться и не один раз, поэтому и переменная 3-х байтовая.
На счетчике Т2, работающем в нормальном режиме, организовано формирование интервалов времени для динамического отображения информации на 7-ми сегментных индикаторах и вывода данных на LCD (здесь все понятно, пояснить нечего).
Т0 — тоже, ничего особенного режим Fast PWM, управляет ключем регулирующим яркость свечения индикаторов. АЦП — меряет напругу на переменном резисторе R7, выравнивает результат влево, и записывает его в OCR0.
Ну что еще? Гальваническая развязка входов МК от бортовой сети авто, так проще, ключ на элементах VT5,VT6 (если кому-то больше нравятся полевики, пожалуйста — можно и на полевике) нужен только для того, чтобы процик успел записать данные по километражу в 24С04, после выключения зажигания. Забыл пояснить Vп — цепь питания постоянно находящаяся под напряжение ботовой сети , Vз — цепь питания, на которой напряжение бортовой сети появляется после включения зажигания и соответственно пропадающее после отключения оного.

Для эстетов на выводах PC3, PC4 организован вывод скорости до 200км/ч с дискретностью 2,5км/ч на линейку светодиодов (рис.3), всего-то: 10 — 74ALS164, 81- светодиод (один светится постоянно изображая «0км/ч), но это на любителя (кто надумает лепить сие безобразие — не забудьте поменять источник питании на более мощный, а если и яркость регулировать захотите — то и транзистор на ШИМе.)

Питается все это безобразие от преобразователя (рис.2) на МС33063А, заменять на, что-то типа 7805, не рекомендую. Девайс кушает около 0,2А и на 7805 будет рассеиваться мощность около (14,5В-5В)*0,2А = 1,9Вт, многовато, греться будет как «собака», плюс еще тепловой режим под панелью авто, без радиатора не обойтись.

Вот в принципе и все. Работка скромненькая, но я честно старался.
Не пинайте слишком сильно — в конкурсе участвую первый раз, да и «писатель» я начинающий.
С надеждой на вашу благосклонность.

Найти схемы и описание электронных спидометров

Спидометр-одометр на МК ATmega8

Автор: Coviraylhik
Опубликовано 13.10.2011
Создано при помощи КотоРед.

Спидометр-одометр , идея не нова, а вот варианты реализации такого устройства имеют разные варианты, эта несложная схема на распространенном МК ATmega8 , имеется два вида прошивок под индикаторы ; 16х2 и 16х4

Схема данного спидометра-одометра , может настраиваться пользователем из меню под схему датчика скорости с любым ( с количеством импульсов от 1 и до 9999999……), а также задается и корректируется из пользовательского меню, количество импульсов на километр.

  • Отображение текущей скорости, (отображение на ЖКИ, для 16х2 от 0.1 км/ч, для 16х4 от 0.001 км/ч)
  • километраж общий, (отображение на ЖКИ, для 16х2 от 0.1 км/ч, для 16х4 от 0.001 км)
  • километраж суточный (держитесь …..20 . суточных счетчиков, выбор № из меню),
  • отображение время активности каждого счетчика (общего и для суточных) проще говоря время в пути.
  • Возможность настроить сигнал о превышении скорости.
  • пользовательское меню, позволяет выставить все коэффициенты ( скорости и учета километров) непосредственно с клавиатуры прибора.
  • Все данные сохраняются в память контроллера.

Здесь привожу описание работы меню и вывода показаний для дисплея 16х2 ( под дисплей 16х4 это описание работы также полностью подходит, только вывод информации на экран 16х4 происходит более полный без сокращений).

Читать еще:  Ремонт сигнала рено логан своими руками

1) Выбор № персонального суточного счетчика км/ч с учетом времени периода активности ячейки

2) Просмотр персонального суточного счетчика км/ч, ( та которая выводится в первой строке, при нажатии кнопок вправо enter обнуляется.)

3) Сброс общего (тотального) км/ч, (на суточные счетчики не влияет)

4) Сброс текущего счета км/ч, (в EEPROM не сохраняется)

5) НАСТРОЙКИ

5.1) Частота кварца настройка коррекции тактов кварцевого резонатора ATmega8 на 1 секунду (влияет только на расчет скорости км/ч)

5.2) Количество импульсов датчика скорости ( по умолчанию 6)

5,3) Импульс на км/ч это количество импульсов со счетчика на 1 километр ( по умолчанию 600 )

5.4) Тактов в секунду — внутренняя переменная внутренних часов на выводе PB1 она выдаёт коротенький импульс 0.5Гц , если часы спешат — число надо увеличивать, если отстаёт — число надо уменьшать.

5.4) максимальная скорость— настройка порога макс скорости (звуковой сигнал) .

5.5) Вост. умолчания — восстановить настройки умолчания.

5.6) Сохранить настройки — пока вы не нажали этот пункт — всё действует только до выключения.

Сохраняются в EEPROM такие данные;

а) общие настройки,

б)тотальные показания (общая сумма всех счетчиков) с фиксацией и отображением часов, периода работы активного состояния .

в)20 персональных ячеек показаний километров, с фиксацией и отображением часов, периода работы активного состояния отображаемой ячейки.

Для тотальных и персональных данных за сохранение в память при обесточке схемы, отвечает вывод INT 0, он подсоединен через резисторный делитель, который подсоединен 2кОм на землю и 4.7кОм на + 12 V питания кренки.

Разработчик программы не я , автор этой программы clawham ,

Моя миссия здесь только ознакомить вас с этой интересной схемкой, мной добавлено это описание, схема ,печатка, скрин фьюзов для понипрог, подкорректировал в исходнике надписи вывода информации и меню под прямое назначение прибора спидометра-одометра, а в принципе программа довольно таки универсальна и может быть спидометром, и частотомером, и тахометром, и вообще что только душе угодно. суть в том что он считает очень точно частоту умножая на коэффициент, и считает общее кол-во импульсов деля его на коэффициент, в принципе подобрав коэффициенты оно может работать чем угодно .

Данная схема с прошивкой у меня также работает в качестве счётчика-ваттметра.

Устройство для проверки электронных спидометров

В статье представлена схема простого генератора, с помощью которого можно проверить работоспособность и правильность показаний электронных спидометров, использующих в качестве датчика оборотов электронный датчик Холла.

Во многих современных автомобилях, таких как «ГАЗель» (ГАЗ 2705, 33021), «Волга», КРАЗ и других используются электронные спидометры с микроамперметром и шаговым двигателем. Такие спидометры работают в комплекте с электронным датчиком Холла, установленным на коробке передач. При движении автомобиля датчик приводится во вращение от шестерни вторичного вала коробки передач. За один оборот вала датчика вырабатывается 6 импульсов электрического тока. Эти импульсы поступают в схему спидометра, преобразуются и поступают на микроамперметр, который указывает скорость автомобиля, и на шаговый электродвигатель, который вращает барабанчики указателей пройденного пути.

Согласно технической документации, с которой можно ознакомиться, например, здесь, для проверки исправности такого спидометра необходимо генератором сигналов Г5-54 подать на вывод подключения к спидометру датчика Холла импульсы прямоугольной формы положительной полярности амплитудой 6-7 В, длительностью 200-250 мкс и частотой 100-200 Гц.

Если же пользователю, например, слесарю автопарка, не нужна высокая точность измерения показаний спидометра, а необходимо лишь иногда проверять их работоспособность, то с этой задачей может легко справиться предлагаемая автором конструкция простого генератора прямоугольных импульсов.

Описание схемы устройства

Принципиальная электрическая схема генератора представлена на рисунке:

Он собран на микросхеме универсального таймера «555». Схема включения типовая. Соотношения элементов С2, R2-R4 подобраны таким образом, чтобы получить на выходе меандр частотой 100-200 Гц. Требуемую частоту импульсов собранного генератора можно отрегулировать подстроечным резистором R3. Схема рассчитана на использование в автомобилях с напряжением бортовой сети 12 В. Если же напряжение бортовой сети автомобиля составляет 24В (например, в КРАЗе), то схему необходимо дополнить интегральным стабилизатором DA2, включив его в разрыв цепи питания так, как показано на схеме пунктирными линиями.

Конструкция и детали

Все элементы схемы собраны на печатной плате из односторонне фольгированного стеклотекстолита размером 30х20 мм. Чертеж печатной платы и схема расположения элементов показаны на рисунке:

Чертеж показан со стороны фольги. В конструкции применены выводные радиокомпоненты, устанавливаемые вертикально. Особых требований к ним не предъявляется. К точкам ХТ1-ХТ3 припаивают проводники на другом конце которых устанавливают разъем, аналогичный разъему подключения датчика Холла. В этом разъеме имеются все необходимые для работы генератора выводы – плюс/минус питания и вход спидометра. Печатную плату размещают в подходящем электрически изолированном корпусе. Автор использовал для этой цели отрезок пластикового кабельного короба сечением 25х16 мм.

Сборка, наладка и использование

Правильно собранный генератор в наладке не нуждается. Следует обратить внимание на правильность соединения выводов разъема, так как при случайном попадании питающего напряжения на выход генератора он выйдет из строя. Для настройки устройства нет необходимости использовать радиоизмерительные приборы. Достаточно иметь заведомо исправный спидометр. Устройство подключают вместо датчика Холла и подстроечным резистором R3 добиваются желаемого показания спидометра, например, 60 км/ч. Если диапазона регулирования окажется недостаточно, то для увеличения граничной частоты генератора следует немного уменьшить сопротивление резистора R4, а для ее уменьшения – увеличить.

Читать еще:  Зазор между электродами свечей зажигания

Как работают автомобильные спидометры?

Леонардо да Винчи в 1500 г. создал прототип механизма для измерения скорости конного экипажа. И только в 1901 году усовершенствованный аналог изобретения был установлен компанией Oldsmobile на автомобили. С тех пор устройство спидометра разительно изменилось. Рассмотрим принцип работы, почему врут механические и электрические спидометры, а также основные поломки.

Механические

По своему устройству аналоговые спидометры делятся на следующие виды:

  • стрелочные. Скорость показывается перемещением стрелки по циферблату в форме полусферы;
  • ленточные. Положение окрашенной ленты на горизонтально размеченной шкале показывает фактическую скорость автомобиля. Немного видоизмененный аналог такого измерителя вы могли видеть на ВАЗ 2101 и 2102;
  • барабанные. Индикатор был нанесен на барабане, который вращался пропорционально изменению скорости.

Аналоговый спидометр

Механический спидометр стрелочного типа – единственный из аналоговых видов измерителей скорости, которые до сих пор устанавливаются на многие автомобили. Рассмотрим устройство аналогового спидометра, принцип работы которого основывается на явлении магнитной индукции. Составные компоненты:

  • червячный узел, устанавливающийся в КПП. Шестерня вращается вместе с вторичным валом КПП, что позволяет рассчитать скорость вращения приводов, соответственно, и колес;
  • тросиковый привод, который тянется от червячного узла к приборной панели;
  • магнитный элемент;
  • металлическая пластина, соединенная со стрелкой;
  • пружина;
  • шкала.

Сопутствующим элементом спидометра можно считать счетчик пройденного расстояния, который через червячную передачу соединен с тросиком. Устройство и способы смотки одометра мы рассматривали ранее, поэтому заострять внимание на этом не будем.

В полноприводных автомобилях скоростная часть спидометра может находиться в раздаточной коробке.

Принцип работы

Вращение вторичного вала МКПП через главную передачу связано с червяком и шестерней (червячная передача), которая крепится к тросу. Соответственно, вращение вторичного вала провоцирует движение троса, который оборачивается вокруг своей оси внутри кожуха. Трос, тянущийся от КПП к приборной панели, соединен с магнитом, который находится вблизи металлической пластины и соединен со стрелкой. С курса физики все мы знаем о влиянии магнитных полей на ферромагнетики. Вращаясь вокруг своей оси, магнит провоцирует отклонение металлической пластины, как бы утягивая ее за собой. Соответственно, чем выше скорость вращения магнита, тем быстрее будет крутиться металлическая часть, и тем больше будет подыматься стрелка автомобильного спидометра. Именно так работает механический спидометр.

Электронный спидометр

В электронном счетчике отсутствует механическая связь между показаниями на приборной панели и вторичным валом КПП. Способ реализации во многом зависит от устройства датчика скорости, который бывает двух типов:

  • оптоэлектронный. В корпусе КПП, как и в случае с механическим спидометром, устанавливается скоростная часть с тросиком. Вот только показания скорости автомобиля рассчитывается на основании импульсов, формирующихся фотопрерывателем. Частота импульсов пропорциональна скорости вращения троса, что позволяет высчитать фактическую скорость автомобиля;
  • безтросовый. В корпусе КПП устанавливается магнитно-резистивный элемент (МРЭ). Многополюсный магнит вращается вместе с ведомым валом КПП. Возникающие изменения магнитного поля увеличивают/уменьшают сопротивление МРЭ, которое преобразовывается мостовой схемой в импульсы.

Еще большее распространение получил электронный спидометр, работающий на эффекте Холла. Если к проводнику или полупроводнику прямоугольной формы приложено постоянное напряжение и его пронизывает под прямым углом линии магнитного поля, на противоположных плоскостях проводника возникает напряжение, которое и было названо в честь первооткрывателя Эдвина Холла.

Частота изменения выходного напряжения будет пропорциональна скорости вращения задающего диска. Именно частота импульсов напряжения позволяет ЭБУ высчитывать фактическую скорость автомобиля. Стоит заметить, что ранее главная функция датчика скорости – показывать скорость движения авто, стала теперь по большей мере сервисной. Датчик скорости используется системой питания двигателя в определенных режимах работы. Поэтому при поломке или некорректной работе электронного датчика мотор может глохнуть при смене передач, неустойчиво работать, терять тягу.

Почему спидометр врет

Любой автомобильный спидометр искажает показания. По большей мере связано это с калибровкой устройств, точно выполнить которую достаточно сложно. Также стоит учесть, что скорость измеряется по вращению лишь одной из оси главной передачи (редуктор, установленный в МКПП). А ведь при повороте колесо, находящееся на внутреннем радиусе, проходит меньшее расстояние, нежели внешнее колесо.

Но главную поправку в показания автомобильного спидометра вносит размерность колес. Чем больше диаметр колеса, тем большее расстояние автомобиль пройдет за один оборот приводного вала.

В среднем измерители врут на 5-10 км/час. Поскольку неточные показания могут стать причиной ДТП, производители автомобилей, калибруя электронные спидометры, перестраховываются. Измеритель скорости на новом автомобиле никогда не будет врать в большую сторону.

Поломки

К основным неисправностям относятся:

  • разрушение шестеренок червячной передачи, которые часто изготавливаются из пластика;
  • обламывание троса в месте зацепления со скоростной частью, вкручивающейся в КПП;
  • окисление контактов датчика, обламывание проводов питания. Проверку питания можно осуществить своими руками при помощи мультиметра;
  • неисправность электронной части, располагающейся в щитке приборов.

Предлагаем посмотреть видео процесса базовой диагностики в случае, если не работает спидометр.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector