Курсовая работа (т): Внедрение электронных устройств на легковые автомобили отечественного производства

2.3.2 Установка агрегата

Устройство системы климат-контроля Автомобили из классической серии (2101-2107) не комплектуются кондиционерами, но выйти из такой ситуации можно. Способов есть несколько. Установить кондиционер с малолитражных машин. Сегодня можно найти их в хорошем состоянии. Подумать придется только об установке компрессора на ВАЗ 2107, и о том, как правильно организовать его привод. Купить новый комплект. Для отечественных автомобилей его найти сложно, зато есть для автомобилей восьмого и девятого семейств. Изготовить самодельный. В данном случае успешно используются запчасти от бытовых кондиционеров. Но у ВАЗ 2107 есть несколько минусов, которые могут сделают установку кондиционера невозможной. Один из них - слабый генератор, поэтому придется его полностью заменить. В качестве нового подойдет генератор с "девятки”. Не стоит забывать о том, что мощность двигателя должна быть высокой. Если мотор работает без капитального ремонта не одну сотню тысяч километров, лучше сначала его отремонтировать, и только после этого ставить дополнительное оборудование. Еще один минус - это недостаток места в салоне для установки испарителя, и над этим вопросом следует основательно подумать. Проблем с прокладкой магистрали не возникнет, а вот привод компрессора потребуется сделать надежным. Вариантов не так много, нужно только позаботиться о том, чтобы он был хорошо прикреплен к двигателю. Ремень привода нужно выбрать такой, чтобы в любой момент его можно было заменить на новый. Наиболее приемлемым вариантом для ВАЗ 2107 окажется установка дополнительного шкива на коленвале, с помощью которого будет приходить в движение компрессор. Удобнее всего использовать ремень генератора с моделей десятого семейства ВАЗ. Конечно, потребуется его натянуть, для чего можно использовать либо натяжной ролик, либо сделать кронштейн крепления компрессора таким же, как и кронштейн генератора. В салоне места мало, торпеду придется немного переделать. На ВАЗ 2107 испаритель часто устанавливают под бардачок. Но это неразумно, так как пассажир на переднем сидении будет мерзнуть, а водитель при этом обдува не почувствует. Лучше ставить испаритель по центру автомобиля, чтобы обеспечить равномерный обдув. Возможно, потребуется изменить конструкцию системы отопления, когда проводится установка кондиционера на ВАЗ самостоятельно.

2.4 Установка штатного подогрева сидений

Снимаем обшивку сидений и прокладываем нагревательные элементы.

Провод от нагревательного элемента проводим через отверстие в сиденье. От поясничного нагревательного элемента провод проводим в месте закрепления обшивки, в водительском сидении с права, а в пассажирском слева. (если вывести посередине, то в будущем будут мешать надевать чехлы на сиденья)

Подключение:

. черный провод ("масса") закрепляем под болт возле ручника

. серо-красный (а у некоторых он белый) провод (подсветка кнопок) подключаем к подсветке прикуривателя

. красный провод (+12 В) проводим под панель к монтажному блоку. К реле 1119-3747210-10 (ответная клеммная колодка не нужна):

. контакт "87" соединяем с красным проводом от блока кнопок обогрева

. контакт "86" соединяем с "массой", болт на корпусе возле монтажного блока

. контакт "85" соединяем с сине-черным проводом идущим от замка зажигания к блоку управления светом (+12 В при включенном зажигании)

. контакт "30" соединяем с розовым проводом контакта "30" реле К7 (реле дальнего света фар)

2.5 Установка цифрового спидометра, часов и термометра

Предлагаемое устройство предназначено для измерения скорости, пройденного пути, температур снаружи и внутри автомобиля, а также температуры охлаждающей жидкости и напряжения аккумуляторной батареи. Схема собрана на широко распространенных элементах и содержит минимум деталей. Основой устройства является недорогой микроконтроллер АТ89С2051.

Рис. 1

Результаты измерений доступны на шестиразрядном светодиодном индикаторе. По умолчанию при движении автомобиля отображается скорость, а в период остановки или стоянки - время. Другие измеряемые величины выбираются с помощью пяти кнопок по алгоритму, описанному далее.

Кратковременное нажатие K1 включает фиксацию выбранного параметра на индикаторе, что подтверждается точкой в младшем разряде. Повторное нажатие выключает фиксацию и через 5 сек. восстанавливается исходный режим.

Измеряемые значения выводятся на дисплей по кольцу в следующем порядке: Time (время), Count (счетчик пути), tout (наружная температура), tin (температура внутри), EnGinE (температура двигателя), UbАtt (напряжение аккумулятора). При нажатиях K2 просмотр происходит по полному кольцу, K3 начинает и заканчивает обзор с наружной температуры, а K4 - с температуры двигателя, что позволяет обойтись минимальным количеством нажатий. Быстро перейти в исходный режим (скорость или время), можно нажав кнопку K5.

Переход от одного параметра к другому сопровождается кратковременным появлением названия величины и последующей индикацией ее значения.

Чтобы обнулить счетчик пути необходимо зафиксировать его просмотр и нажать K4.

Информация на индикаторе обновляется каждые полсекунды, при этом скорость выводится усредненной за последнюю секунду. Измерение температур и напряжения сопровождается "миганием" индикатора, что обусловлено алгоритмом работы АЦП.

Схема блока процессора и АЦП представлена на рис 1. АЦП построено по упрощенному принципу, но дает вполне приемлемый результат преобразования. Его работа основана на сравнении внутренним компаратором МК измеряемого напряжения и линейно изменяющегося напряжения, образующегося на конденсаторе С9, заряжаемом через источник стабильного тока на элементах R4, R5, R6, R7, VD7, VT2. Цикл измерения начинается с разрядки конденсатора через порт контроллера и заканчивается в момент совпадения напряжений на входах AIN0 и AIN1. Продолжительность цикла измерения является величиной прямо пропорциональной измеряемому напряжению. Транзистор VT1 служит источником тока для датчиков температуры. Мультиплексор DD1 коммутирует аналоговые сигналы на вход компаратора микроконтроллера, а также стабильный ток на датчики температуры. Диоды VD1 - VD6 защищают входы схемы от случайных превышений напряжения. Конденсаторы С5 - С8 сглаживают пульсации источника питания VCC, при этом С5, С6 и С7 располагаются в непосредственной близости к цифровым микросхемам. Для хранения констант калибровки служит микросхема энергонезависимой памяти DD3 (АТ24С02 - АТ24С08). Объем памяти этой микросхемы больше требуемого, но дает возможность блочной. Алгоритм работы устройства позволяет использовать вместо АТ24С02 микросхему часов реального времени DS1307 в типовой схеме включения [3]. Программа автоматически определяет тип установленной микросхемы и выбирает соответствующий алгоритм работы часов. Использование DS1307 значительно улучшает ход часов и позволяет отключать устройство от бортовой сети, но требует применения элемента питания, при выходе которого из строя (например, при низких температурах) теряются все данные калибровок.

Дисплей устройства собран на семисегментных светодиодных индикаторах с малым энергопотреблением, что позволило подключить микросхему типа 74HC299 непосредственно к общим катодам без усилителей (рис.4). Нумерация катодов на схеме (CAT1…CAT6) от младшего к старшему разряду, анодам присвоены символы в общепринятом порядке. Клавиатура имеет пять кнопок и конструктивно объединена в блок с индикаторами. Использование регистров сдвига и динамической индикации позволило сократить количество элементов и проводников между блоками.

Схема индикации собиралась навесным монтажом непосредственно на выводах склеенных между собой индикаторов, а остальная часть на макетной плате. Применялись индикаторы с маркировкой TOT5361PAMY, но можно использоваться другие с малым током потребления и общим катодом. Если предполагается использовать индикаторы с большим потребляемым током (большего размера) следует доработать блок в соответствии с логикой его работы.

Резисторы источников тока и конденсатор С9 должны иметь температурные коэффициенты близкие к нулю.

При использовании DS1307 между 1 и 2 выводами включается часовой кварц (32768Гц), к 3 выводу подключается плюс элемента питания 3В (например, CR2032), 7 вывод остается свободным, остальные выводы по схеме.

В качестве параметрических датчиков температуры используются по два соединенных последовательно кремниевых диода (рис 3). Датчики подключаются к схеме экранированными проводами минимальной длины. В схеме использованы диоды типа КД522.

Рис. 2                                                                 Рис. 3

Подключение датчика скорости зависит от автомобиля. Современные автомобили, как правило, оборудованы электронным датчиком скорости и могут быть подключены к устройству через несложную схему, представленную на рис 2. Если автомобиль имеет механический привод спидометра нужно использовать преобразователь, например такой, как в автомобилях такси.

Для питания схемы необходим стабилизированный источник напряжением Vcc=5В. На схеме он не приводится, т.к. в настоящее время существует большое количество интегральных стабилизаторов (например 7805).

Корректная работа устройства невозможна без его настройки (калибровки). Войти в режим калибровки можно удерживая кнопку K1 более 30 сек, пока на индикаторе кратковременно не появится надпись "SPEEd”, а затем "SP0000”.

При калибровке кнопки выполняют следующие функции: K1 (удерживать более 5 сек) - сохранение констант калибровки для выбранного канала; K2 - точка нуля; K3 - точка ста); K4 - смена канала калибровки (SPEEd, tin, tout, EnGinE, Ubatt); K5 - выход из режима калибровки.

Для калибровки спидометра и счетчика расстояния необходимо выбрать канал "SPEEd", записать точку нуля (K2), проехать ровно один километр, записать точку ста (K3), записать константы (K1). При движении дисплей имеет следующий вид "SPХХХХ”, где ХХХХ - шестнадцатиричное количество импульсов, поступивших от датчика скорости.

При калибровке термометров датчики температуры помещаются в тающий лед (0°С), запоминается точка нуля, затем датчик помещается в кипяток (100°С), запоминается точка ста и, наконец, нажав и удерживая K1 запоминаем константы в микросхеме памяти. Калибровка вольтметра производится в точке 0V (точка нуля), и в точке 10V (точка ста). Точки нуля и ста должны быть стабильны (по показаниям на дисплее) и сохранены в памяти для всех каналов. При успешной записи константы выдается надпись "SAVE", а при ошибке "Error", в этом случае нужно повторить попытку, а при неудаче заменить микросхему памяти.

Изменить время можно удерживая кнопку K1 более 5 сек, пока показания времени не начнут "мигать". Кнопками K2 и K3 изменить показания часов и минут соответственно. Затем нажать K5, на дисплее отобразится надпись "SAVE” при успешном сохранении или Error в противном случае.

Рис. 4

Применять устройство можно не только в автомобиле, но, к примеру, и в быту, как часы - термометр.

Устройство несколько месяцев эксплуатируется на автомобиле, и за это время не было ни одного существенного сбоя, несмотря на все упрощения.

2.6 Установка блока управления дневными ходовыми огнями

Данное устройство предназначено для автоматического включения\выключения ближнего света головных фар или ПТФ.

"+12V" подключается к зажиганию автомобиля (IGN1), либо к зажиганию, которое появляется первым и не пропадает при положении ключа "старт".подключается к ближайшей массовой точке или массовому проводу.

"габ - " или "габ +" подключаются к габаритам. в зависимости от типа используемого управления габаритами на авто выбирается соответствующий вход устройства.

Рис. 5

Нормально разомкнутыми контактами реле устройства, управляется штатное реле в авто. Заранее необходимо уточнить полярность управления штатным реле.

Если используется "+" в качестве управляющего сигнала, то один из НР контактов данного блока нужно подключить к тому же зажиганию IGN1.

Если используется "-" в качестве управляющего сигнала, то один из НР контактов данного блока нужно подключить к массе.

Второй контакт подключается к проводу управления под рулевой колонкой.

Рис. 6

Работает это всё следующим образом: при повороте ключа в положение "зажигание" появляется постоянный + и заряжает конденсатор С2. Время заряда выставляется резистором R1 и при данных номиналах соответствует примерно 30 сек.

По окончании заряда появляется логический 0 на выв.3 DD1.1 и инвертируясь DD1.2 и DD1.3 логической единицей через резистор R4 открывает транзистор VT1, реле срабатывает и включается нагрузка.

Теперь, если подать на вход "габ - " минус, то конденсатор С2 быстро разрядится по цепи VD1 R7 C2 R2. На выходе DD1.1 появится лог.1, на выходе DD1.2 DD1.3 логический ноль, закрывающий транзистор VT1. Реле размыкает цепь нагрузки.

Если подать "+" на вход "габ +" через цепь R6 VD4 + откроет транзистор VT2, который в свою очередь разрядит конденсатор С2 через себя.

Как только с управляющих входов будут сняты + или - соответственно, начнётся отсчёт времени, по истечении которого опять включится реле Р1.

Рис. 7

Рис. 8

Детали:

микросхема к176ла7 заменяется на к176ле5 или микросхемы 561 серии кт315 (кт3102) кт819 с любой буквой или любой кремниевый транзистор средней или большой мощности (кт815, кт817, кт805) диоды любые кремниевые резисторы 0.125Вт реле SRU-S-112L

2.7 Установка Bluetooth Манометра

Одним из факторов влияющих на работы автомобильного двигателя является состояние топливной системы, а в частности состояние топливного насоса. Основными признаками неисправности топливной системы являются: снижение мощности двигателя, повышенный расход топлива, затрудненный пуск, неустойчивый холостой ход.

Уменьшение максимальной мощности двигателя и затрудненный пуск связан со снижением производительности топливного насоса. Снижение производительности топливного насоса в дальнейшем может привести к его отказу и остановке автомобиля в дороге.

В топливных системах с обратной топливной магистралью проверить работу топливного насоса можно с помощью кратковременного перекрытия обратной топливной магистрали. По изменению показаний топливного манометра можно сделать вывод о состоянии топливного насоса. В топливных системах без обратной топливной магистрали, подобные действия выполнить невозможно.

При проверке давления топлива необходимо постоянно контролировать показания топливного манометра, особенно во время движения автомобиля.

Для автомобилей без датчика давления топлива в топливной системе, было разработано данное устройство - Bluetooth Манометр.

Датчиком давления топлива служит датчик давления масла, от двигателей ВАЗ, датчик ММ393А. Он представляет собой переменный резистор, сопротивление которого изменяется от ~320 Ом (0 кгс/см2) до ~ 0 Ом (8 кгс/см2).

Принципиальная схема устройства показана на Рис. 1.

Рис. 1.

Оцифровка, обработка и передача данных осуществляется с помощью микроконтроллера ATtiny45 (DD2) фирмы Atmel. Микроконтроллер работает на частоте 8МГц, поэтому необходимо сконфигурировать Fuse bits (Рис. 2).

Рис. 2.

Программа для микроконтроллера файл Program. hex находится в прикрепленном файле. Для беспроводной передачи данных используется Bluetooth модуль HC-05 (DD1) фирмы E’go China. Модуль обладает широким набором функций, о которых можно прочитать в datasheet на модуль, в данный схеме он используется как Bluetooth RS-232 интерфейс. При подключении HC-05 к персональному компьютеру (ПК) необходимо назначить номер COM порта с 1 по 16, иначе программа Bluetooth Манометр работать не будет. Модуль HC-05 с завода имеет пароль 1234.