Для водителя автомобиля в процессе движения нужен постоянный контроль над состоянием механизмов, давление масла в двигателе, напряжение аккумуляторной батареи, количество оборотов коленчатого вала, расход топлива, температура антифриза в системе охлаждения, спидометр.
Все эти данные можно просматривать в режиме реального времени с помощью микроконтроллера. Схема устройства изображена ниже в статье. Подобную схему также можно использовать в мотоцикле, грузовике и прочих колесных средствах передвижения.
Предыстория моей разработки такова. В прошлом у меня был автомобиль отечественного производства. Задумав реализацию этой схемы, после подбора всех компонентов и установки на автомобиль, потребовалось не так много времени. В новых автомобилях подобная схема уже реализована, она отлично вписалась в дизайн приборной панели. Все функции гармонично реализованы, ничего встраивать и вносить какие либо изменения нет надобности.
Поэтому имея в своей собственности новый автомобиль вам не нужно воплощать в жизнь схему, построенную на микроконтроллере. В этой статье описывается разработка показчика информации о процессе работы автомобиля.
В электрической схеме реализовано:
— вольтметр, со шкалой деления 0 — 30 В;
— манометр 0 – 10 кг/см;
— тахометр 0 – 10000об/мин;
— термометр -55 — +125 °С;
— измеритель уровня топлива в баке (далее в статье подробно рассмотрим канал универсального измерителя, который тут представлен как «МММетр»).
Все перечисленные приборы, которые присутствуют в устройстве можно настраивать с помощью меню. Можно также установить значение предельного порога, на какое либо событие во времени. Сигналы поступают в виде логического «0» или «1», управляют портами МК на выходе устройства.
На рис.1 изображена схема устройства ЖКИ размером 8х2 см, построенным на базе контроллера HD44780 или KS0006.
Реализация схемы вольтметра весьма примитивна. На входе используется схема резисторного делителя. Резистор R1 регулирует правильность показаний вольтметра.
Манометр использует датчик ММ393А. Вместо него могут подойти любые датчики всех серий ММ3ххх на ОУ Lm2904 или Lm328.
Для усиления напряжения, снимаемого с датчика, используется классическая схема ОУ. Эта схема усиливает напряжение с миливольтов в вольты. Тонкую настройку можно осуществить с помощью резистора R2.
Тахометр измеряет количество оборотов коленчатого вала за минуту. В схеме тахометра используется кварцевый резонатор с рабочей частотой 8MHz, для более точного измерения частоты вращения, а также стабильности работы. Если точные показатели тахометра не имеют для вас большего значения, можно провести конфигурацию FUSE на встроенный внутренний генератор МК.
Схема входного фильтра, которая используется в автомобильных тахометрах различных стран производства, применяется для подключения к выводу катушки зажигания. Тахометр в таком схематическом исполнении хорошо зарекомендовал себя в автомобилях с устройством контактного зажигания так и в случае современного бесконтактного зажигания.
Микроконтроллер для вычисления количества оборотов коленчатого вала в минуту использует формулу P=F*60/t. Конечный результат выводится на экран. В формуле Р – показания (об/мин); F – частота импульсов, которые подаются на вход устройства; 60/t – коэффициент деления, который вы можете выбрать самостоятельно. По умолчанию коэффициент установлен на отметке 2 из всевозможных восьми вариантов отображения показателя частоты оборотов.
Термометр – показывает данные о состоянии жидкости в системе охлаждения двигателя. Для измерения температуры охлаждения двигателя датчик DS18620 с точностью до 1°С.
МММетр – это измеритель для радиолюбителей, который имеет широкий спектр применения в электроники. Он легко настраивается через пользовательское меню. Вот пример параметров, которые подлежат настройки:
— инверсия входного сигнала;
— регулировка и установка положения точки разделителя;
— диапазон измерений устройства составят от 10,0 до 90,0, или от 100 до 900;
— возможность замены буквы в значении, которое измеряется.
По умолчанию канал измерения отображен как некий «банометр» с буквой L. Тут также можно включить фантазию и использовать этот канал для всего, что может измерить канал АЦП: уровень охлаждающей жидкости, измерение давления, измерения освещенности, влажности и температуры воздуха, силы тока, напряжения и т.д. Результат, который будет отображаться на дисплее будет выглядеть примерно так: 0,0 А, 0,0 V-300L-100% м т.д. С помощью алфавита и выбора дополнительных символов вы сможете самостоятельно подстроить вывод информации.
Ниже рассматривается возможность применения этого канала измерения «МММетр» в качестве измерителя уровней, в этом случае название можно подобрать любое.
В большинстве современных машин количество топлива в баке измеряется с помощью поплавкового датчика уровня жидкости. Такие датчики устанавливаются при сборке автомобилей на заводе изготовителя. Принцип действия у них – резистивный, что означает, что положение поплавка определяет выходное сопротивление датчика уровня топлива.
В пользовательском меню можно выбрать инверсию входного сигнала, что позволяет изменять параметр положения реостата-датчика, в зависимости от сопротивления, которое изменяется при полном или пустой трате времени.
В пользовательском меню можно настроить объем топливного бака, который может быть в пределах 10,0 … 400 лL. В меню также нужно задать значение на минимальный остаток топлива. В меню также нужно указать значение на минимальный остаток топлива. Когда топлива в баке становится меньше, чем установлено минимумом, будут поданы сигналы Рви для световой или звуковой сигнализации. Резистивный датчик к системе подсоединяется таким же образом, как и датчик давления масла.
Несложно будет добавить к каналу АЦП (порт PC3) варианты схем A, V, %, C, S для различных измерений. Устройство, которое мы разрабатываем полезное во всех смыслах этого слова. Возможность построить порог срабатывания в измерительном канале, а также управление и выход этих команд на исполнительные устройства, сигнализирующие об изменении состояния. На фотографии изображены примеры показаний.
В стационарном (базовом) режиме дисплея нашего устройства кнопки «Кн1» и «Кн3» устанавливаются на выбор пользователя, что позволяет отображать функции в режиме основного экрана.
Кн1 – отвечает за верхнюю строку экрана,
Кн3 – отвечает за нижнюю строку. Одновременно может отображаться не более 2-х функций одновременно.
Переход из одного пункта меню на другой осуществляется с помощью кнопки Кн2. Кнопками Кн1 и Кн3 также удобно осуществлять выбор подменю (вольтметр, «МММетр», давление, тахометр), а также более точное регулирование каждой из этих функций. FUSE схема микроконтроллера работает на частоте 8 MHz.
Симуляция проекта в proteus позволяет более удобно осуществлять навигацию по меню. Все настройки и параметры устройства, выбранные пользователем, автоматически сохраняются в памяти МК.
В схему также включен частотомер, который вполне пригоден для измерения частоты вплоть до 10000Гц. Испытания частотомера проводились с помощью генератора построенного на микросхеме К176ИЕ12. Частоты фиксирования: 1,2,60,128,1024 Гц.
