При эксплуатации автомобильного тахометра была обнаружена большая погрешность при измерении температуры двигателя. Погрешность возникала из - за плохого теплового контакта между охлаждающей жидкостью и цифрового датчика температуры DS1621. В связи с этим предлагается измерять температуру охлаждающей жидкости с помощью штатного датчика температуры, измеряя напряжение на его выходе с помощью АЦП. Внешний вид дисплея тахометра приведен на рис.1.
Рис.1.
Для уменьшения погрешности было исследовано четыре датчика температуры для ВАЗ-2109 ТМ-106. Датчики помещались в воду, нагреваемую кипятильником, подключенным через тиристорный регулятор. Регулятор необходим для обеспечения медленного нагрева. Датчик имеет большую тепловую инерцию.
Для обеспечения установившегося режима необходим медленный нагрев. Питание датчика осуществлялось от штатного автомобильного указателя температуры. Для большей достоверности показаний двигатель был заведен и напряжение бортсети составляло 13.9В. Измерялось и фиксировалось зависимость показаний АЦП от температуры.
По результатам измерений была синтезирована функция Y = 10694,1885339*Х^(-1,0042726), где Х - температура, Y - напряжение АЦП. С помощью этой функции были рассчитаны недостающие точки для записи в таблицу. В программе используется табличный метод перекодировки напряжения АЦП в температуру. Изменяя содержимое таблицы, легко подстроится под любой датчик.
В схеме применен 8 - разрядный 12 - битовый АЦП MCP3208. АЦП используется для измерения напряжения бортсети автомобиля и для измерения температуры. Остальные шесть каналов зарезервированы. Без каких - либо переделок подойдет АЦП МСР3204 - четырехканальный АЦП.
Применение АЦП фирмы Microchip продиктовано низкой стоимостью при неплохих характеристиках. Схема включения АЦП особенностей не имеет и соответствует требованиям, указанным в Datashit на микросхему. Тактовый вывод SCK объединен с тактовым выводом CLK микросхемы 24c02.
При обработке результатов измерений данные от АЦП обрезаются до 8 бит. При этом точность измерений составляет 5/256 = 19мВ. Такая точность является достаточной для измерения напряжения бортсети (индикация с дискретностью 0.1В) и температуры. С другой стороны такая точность измерений не накладывает дополнительных требований на стабильность опорного напряжения, которое составляет 5В.
В программе также добавлена индикация суммарного количества циклов двигателя для косвенной оценки наработки. Автомобильный тахометр представляет собой функционально законченный блок, который устанавливается в салоне автомобиля ВАЗ-2101-09 с карбюраторным двигателем.
Автомобильный тахометр обеспечивает:
Измерение и индикацию напряжения бортсети автомобиля.
Измерение и индикацию оборотов двигателя.
Измерение и индикацию времени поездки.
Измерение и индикацию суммарного количества циклов двигателя.
Индикацию состояния клапана холостого хода.
Измерение и индикацию температуры охлаждающей жидкости.
Включение электродвигателя принудительного охлаждения при превышении порога температуры.
Принципиальная схема автомобильного тахометра
Из схемы исключен монитор сброса DS1812 и заменен конденсатором 0.1мкФ. Принципиальная схема автомобильного тахометра состоит из:
AT89с2051
Центральный процессор
MCP3208
АЦП 12 разрядов 12 каналов
PC2004
Четырехстрочная ЖКИ панель
24c01
Микросхема памяти
LTV829
Оптрон для диагностики клапана холостого хода (может быть заменен на 4N35)
Тахометр питается от бортсети автомобиля. При подключении нужно учитывать, что измерительная цепь подключается непосредственно к плюсовому полюсу аккумулятора. Минусовой провод также подключается к минусовому полюсу аккумулятора непосредственно, т.к. также
учувствует в измерении напряжения бортсети.
В качестве индикатора используется четырехстрочный двадцатисимвольный ЖКИ PC2004LRS CNH - H со светодиодной подсветкой фирмы Powertip. Подключение индикатора к контроллеру осуществляется по 7 - проводному интерфейсу (мультиплексированная шина данных) и соответствует Datashit на микросхему.
Все выводы портов процессора подключаются к цепи питания +5В через резисторы 10КОм. Частота кварца процессора может быть любой. Необходимо лишь подобрать константы в строках 208, 209 программы для обеспечения времени прерывания от таймера 0 50мс.
Для диагностики состояния клапана холостого хода применен оптрон LTV829. Оптрон LTV829 может быть заменен на 4N35 без каких - либо доработок.
Вход измерения температуры удобно подключить под торпедой (ВАЗ 2109, высокая панель) к проводу, идущему к указателю температуры охлаждающей жидкости. Провод зеленого цвета с белой полосой. Входное сопротивление цепей измерения составляет порядка 120КОм и не оказывает влияния на работу штатного указателя температуры.
Тахометр использует следующие цепи для подключения:
Катушка
Контакт К катушки зажигания
+12В
Плюсовая цепь питания
-12В
Минусовая цепь питания
+12изм
Измерительная цепь (подключается к плюсовому полюсу аккумулятора)
Клапан
Подключается к клапану холостого хода
Термодатчик
Подключается к датчику указателя температуры охлаждающей жидкости.
Программное обеспечение.
При ассемблировании необходимо, чтобы include - файлы находились в одном директории с основным файлом или указать другой путь в конце файла SU.ASM. При включении питания процессор инициализирует рабочие ячейки ОЗУ. Далее инициализируется контроллер ЖКИ, проверяется байт 75H по смещению 5 в микросхеме памяти 24с01 и выполняется основной цикл программы. Этот цикл является бесконечным.
В качестве опорного генератора интервалов времени используется таймер0. Период прерывания таймера 50мс. Таймер1 используется как счетчик внешних событий для подсчета частоты оборотов двигателя. В строках 208, 209 программы записаны константы для обеспечения времени прерывания от таймера 0 50мс.
Если байт по смещению 5 в микросхеме памяти 24с01 не равен 75h, рабочие ячейки по смещению 0 - 4 будут обнулены и по смещению 5 в микросхему будет записан байт 75h. Далее будет выдано сообщение "ошибка памяти" и программа останавливается. После этого необходим перезапуск тахометра. Ячейки по смещению 0 - 4 используются для подсчета общего количества циклов двигателя. Запись в эти ячейки происходит один раз в 60с. На дисплей ЖКИ выводится значения, поделенные на 1000.
При температуре ниже Порога1 (30, строка в программе 159) индикация температуры выключена. При температуре выше Порога2 (75, строка в программе 164) программа включает электродвигатель принудительного охлаждения. Значение порога включения электродвигателя принудительного охлаждения состоит из суммы двух этих констант и составляет 105 (75 + 30) градусов. Оба порога могут меняться произвольно.
При включении электродвигателя принудительного охлаждения в третьей строке индикатора появится сообщение "включено охлаждение". При выключенном электродвигателя третья строка пуста.
При включенном клапане холостого хода появится сообщение "клапан включен". При выключенном клапане холостого хода индикация его состояния не производится. Файл TSK является бинарным файлом для непосредственного программирования в контроллер.
Рис.1.
Скачать файлы проекта: