Моніторинг напруги бортової мережі автомобіля. Частина 1 - Схема

Наши партнеры ArtmMisto

Багато сучасних автомобілів обладнані системами діагностики, мають бортові комп'ютери, які надають користувачам багато додаткової інформації та значення основних параметрів бортових систем автомобіля в реальному часі. Однак, багато хто з них стають доступними при підключенні бортового комп'ютера до спеціального діагностичного устаткування. Одним з важливих параметрів, який необхідно відстежувати в реальному часі є напруга акумулятора автомобіля, а також система його підзарядки, тому що вихід її з ладу приводить до несправності акумулятора. Якщо система зарядки акумулятора працює неправильно, батарея не отримує потрібного напруги заряду (близько 13.8 В).

У статті ми розглянемо простий пристрій на мікроконтролері компанії Microchip PIC16F1827 , Що дозволяє відслідковувати напругу бортової мережі автомобіля в реальному часі. Підключається воно в гніздо прикурювача і на 4-хразрядном світлодіодному індикаторі відображає значення напруги.

Мікроконтролер для точного аналого-цифрового перетворення напруги використовує внутрішнє джерело фіксованого опорного напруги.

Даний проект - ніщо інше, як точний цифровий вольтметр, що підключається до бортової мережі автомобіля, який відображає миттєве значення напруги батареї. При зупиненому двигуні значення напруги буде відповідати дійсному напрузі акумулятора, при запущеному двигуні автомобіля пристрій вимірює напругу заряду на акумуляторі. Функціональна блок-схема пристрою зображена нижче.

Джерело напруги 5 В для живлення мікроконтролера надходить від регулятора напруги LM7805 . Вимірювання напруги акумулятора проводиться за допомогою АЦП мікроконтролера (канал AN4). Вбудований в мікроконтролер модуль фіксованого опорного (АМК) напруги мікроконтролера конфигурируется на доставку позитивного стабільного напруги 4.096 В до АЦП для точного перетворення. Перед АЦП необхідно використовувати резисторний дільник (R1 і R2), щоб знизити вхідна напруга АЦП (напруга акумулятора) нижче опорного напруги.

Принципова схема пристрою

Натисніть для збільшення

Максимальна вхідна напруга АЦП 4.096 В. Таким чином, максимальна напруга VBattery (напруга акумулятора автомобіля), яке може бути виміряна за допомогою АЦП, отримуємо з виразу:

4.096 В = R2 × VBattery / (R1 + R2),

або

VBattery = 16.93 В.

Діапазон вхідної напруги АЦП можна збільшити, знизивши опір резистора R2. Стабілітрон в ланцюзі дільника (паралельно R2) встановлено з метою захисту входу мікроконтролера при підвищенні напруги вище 5.1 В, тому що будь-яке випадкове високий вхідний напруга може назавжди вивести з ладу порт мікроконтролера.

Виміряне значення напруги виводиться на 4-розрядний світлодіодний індикатор із загальним катодом. Сім сегментів (ag) і десяткова точка (DP) керовані безпосередньо мікро контролером, підключені до порту B. Катоди індикатора підключені до мікросхеми ULN2003 , Яка підключена до порту A мікроконтролера.

Розташування висновків мікроконтролера PIC16F1827

Замість використання регулятора напруги LM7805, для підключення пристрою до бортової мережі автомобіля можливе використання доопрацьованого автомобільного USB зарядного пристрою. Як відомо, USB порт має 4 виведення: +5 В, D +, D-, GND. У зарядному пристрої лінії D + і D- не використовуються. Тому, розкривши корпус зарядного пристрою, потрібно відключити лінію D + від схеми і підключити його до +12 В за допомогою відрізка дроту. При такому рішенні ми отримаємо: напругу живлення +5 В для мікроконтролера, пряме підключення до бортової мережі автомобіля (+12 В), D- (не використовується) і загальний GND в USB коннекторе зарядного пристрою.

Для підключення зазначених сигналів до нашого вольтметру можна використовувати перехідник USB-A Male - USB B Male.

Звичайно, таке рішення (використання автомобільного USB зарядного пристрою з перехідником) не зовсім вдале, тому що пасажири або водій може випадково пошкодити конструкцію. Також і сам пристрій необхідно виконати в більш компактному варіанті.

В наступній частині статті ми розглянемо конструкцію бортового вольтметра і основні моменти в програмному забезпеченні мікроконтролера.

Для коментування матеріалів з сайту і отримання повного доступу до нашого форуму Вам необхідно зареєструватися .

• Нещодавно зіткнувся з проблемою, генератор видавав на АКБ струм зарядки в 17 ампер. Ваш контролер схоже посиплеться відразу, після таких замірів!
• А причому тут струм зарядки? Індикатор напруги бортової мережі струм не міряє, межі вимірювання у приладу досить широкі для автомобіля, але в разі перевищення порога по напрузі є в схемі захисний стабілітрон на 5,1 вольта. Ось цитата зі статті:
• А що це розробники не змогли сфабрикувати точність до часток мікровольт? Пожадай? А взагалі, кому потрібна така, до сотки точність? Имхо, цілком достатньо: в нормі або не в нормі. Вся інша індикація - це сигнал на усунення несправності.
• Більш інформативний і більш потрібен амперметр в ланцюзі генератор-АБ. У мене в машині 2 цифрових V-метра на панелі і в БК.
• вода це все! індікатори- шміндікатори. цешку будь-яку підключив і дивись. потрібно пристрій який би миттєво відключало всі навантаження, в ідеалі глушила машину при перенапруженні. скільки вже електроніки в машинах погоріло изза несправного реле-регулятора. хто візьметься це питання обсмоктати?
• Все це правильно, все це - клас, але ... - не відволікайтеся від дорожньої ситуації на всілякі дурниці. Більш реальним і необхідним представляється пороговий індикатор зі звуковою сигналізацією (не тільки по АКБ, а й по температурі і рівню Охолодж Рідини, рівню гальмівної рідини і т.д. Так як в гарну сонячну (промені прямо в обличчя) погоду контрольні лампи (прилади) практично не видно. А розробникам - спасибі.
• Згоден повністю. Індикація відволікає. На сина накричав однією рукою рулить інший в бортовому комп'ютері у вигляді кнопки колупається. Та й такі розробки тільки для початківців. А ось бортовий комп у вигляді кнопки це річ. і напруга і витрата палива і скидання і індикацію помилок. річ дуже корисна.
• Для обивателя це лішнее.Потму що він і не знає яка напруга має бути на борту.Да і струм від напруга не отлічает.Ему досить трьох світлодіодів "мало", "норма", "багато" Для радіоаматора, можна попробовать.І то з метою Попая, поекспериментуйте ть.Сам користуюся трьома світлодіодами, інформації достаточно.После покупки такого сигналізатора я природно його прогнав на БП і підстроїв індикацію, до13.8 мало, від 13.8 до 14.2 норма, і вище 14.2 багато.
• Наскільки я розумію, тут не пропонувалося обговорювати наскільки ця річ кому потрібна в машині, чоловік спочатку помилився, і я його поправив, щоб не було непорозумінь у нього за схемою. Кожен нехай вирішує сам потрібен йому вольтметр в машині чи ні, на радіоаматорському форумі обговорюють схемотехнику, а не корисність пристрою. Думаю річ дуже корисна для автоелектриків ремонтують генератори і електропроводку, щоб в дорозі при різних експлуатаційних режимах подивитися напруга зарядки. Щодо того, що міряти краще ток зарядки акумулятора теж спірне питання. Акумулятора пофігу яким струмом ви його заряджаєте, він візьме рівно стільки, скільки йому треба і ток повернеться в норму, по току зарядки можна тільки констатувати факт - наскільки ви посадили акумулятор несправним стартером або китайським сабвуфером, а ось напруга зарядки впливає на багато, в т .ч. акумулятор може просто википіти при перенапруженні. Тут писали про обивателя, який не знає напруга бортової мережі - і як же такий обиватель збере схему вольтметра на мікроконтролері, і не зможе в гуглі запитати яке нормальне напруга в бортсети його автомобіля. Про необхідність даної речі в машині можна сперечатися довго, але тоді скажіть мені - чим корисна автомагнітолла в автомобілі - адже вона теж відволікає. Курять не сильно відволікаються від керування авто? або коли курите рулити звично, а коли погляд побіжно пробіг по вольтметру - вважай катастрофа ... Ось коли самі для себе що-небудь корисне спаяні, воно вам допоможе, а потім від чистого серця викладіть на форумі для повторення іншими, від доброти душевної, а вам ху..в напхають за марність вашої саморобки і обосрут її необхідність, ось тоді буде здорово. Про себе скажу наступне, напруга бортсети НЕ міряв ніколи, так як машина дозволяє цього не робити. Автору схеми велике спасибі за виконану роботу, збирати не буду, але схему та вихідні для ознайомлення з мікроконтролерами скачав.
• На форумі можна обговорювати корисність (і шкідливість) конструкції. І я не в якій мірі не обс ... (як ви висловилися) конструкцію.Я висловився лише з приводу доцільності застосування в авто подібних девайсів массово.Себе напевно соберу.Автору велике спасибі. Будь-яке бивает.Но в суперечках народжується істина.
• Я не конкретно Вас мав на увазі, напевно треба було цитувати кому відповідав, збіглося, що мій топік під Вашим відразу йде, виправлюся. Скажіть мені, скільки років людина повинна від'їздити з різними індикаторами в машині, щоб потім стверджувати, що вони відволікають, або як він прийшов до такої думки. У мене стоїть двухдиновая магнітола з сенсорним екраном 7 ", в деяких відеокліпах ефект стробоскопа в вечірній час просто вбиває, вище на панелі варто GPS, який по ночі теж сліпить - будь здоров, але ж 3й рік ездию і нічого не відволікає. На іншу свою машину (саморобку) ставив саморобну приладову панель індикації, відкатав 1 рік, машину поставив на доопрацювання, нічого не відволікало. на "копійці" світлодіодний тахометр в минулі добрі часи був просто незамінний, і не відволікав. поїхав до Китаю, буду через тиждень.
• Не думаю що пристрій буде відволікати вніманіе.Лічно мене більше відволікає пошук (або витяг з кишень) сигарет і запальнички. :) Але нічого, 35 років за кермом без аварій.

При передруці матеріалів з сайту пряме посилання на РадіоЛоцман обов'язкове.

Запрошуємо авторів статей та перекладів до публікації матеріалів на сторінках сайту.