Články / Mikroprocesory

Palubný počítač - Škoda Felícia

---

Popis stavby, oživenia a montáže palubného počítača pre automobil Škoda Felícia.

Palubný počítač sa stal neoddeliteľnou súčasťou každého moderného automobilu. Medzi jeho hlavné funkcie patrí meranie spotreby, priemernej rýchlosti, zobrazovanie teplôt či vlastná diagnostika vozidla. Sú to užitočné funkcie zvyšujúce komfort jazdy. Ja som sa rozhodol takýto palubný počítač vyrobiť pre svoj automobil – Škoda Felícia s riadiacou jednotkou SIMOS 2P čo sa mi aj úspešne podarilo.

Hlavné funkcie môjho palubného počítača:
- Meranie spotrieb (aktuálna, priemerná, celková)
- Meranie celkovej doby jazdy
- Meranie vonkajšej a vnútornej teploty
- Prejdená vzdialenosť a priemerná rýchlosť jazdy
- Diagnostika vozidla (otáčky, napätie batérie, teploty motora a nasávaného vzduchu, uhol škrtiacej klapky a doba vstreku)

Tieto funkcie sú zdvojené a dokážu merať nezávisle pre benzín a LPG.

Zobrazovaciu jednotku tvorí displej 2x16 znakov a na ovládanie slúži len jedno tlačidlo, kde sa rozoznáva dlhé a krátke stlačenie.

Popis zariadenia:

Napájacia časť - Konektor(K1): Napájanie zariadenia je z palubového napätia a trvalého napätia s batérie. Toto riešenie bolo zvolene preto, lebo po vypnutí kľúčika sa stratí palubné napájanie a zariadenie si potrebuje zapísať namerané dáta do EEPROM pamäte. Zariadenie si teda „podrží“ napätie batérie pomocou tranzistora T3 a po zapísaní údajov sa automaticky odpojí.

Meracia časť časť - Konektor(K4): Zariadenie je pripájané ku meraným veličinám cez napäťový delič a ochrannú zenerovú diódu. Pomocou pinov 1,2 a 3 sa zariadenie prepojí s tachozosilňovačom a zapojenie sníma počet impulzov potrebných pre prepočet spotrieb a rýchlostí. Pin 5 sa pripojí k vstrekovaciemu ventilu, kde sa sníma dĺžka vstreku a pin 6 slúži na prepínanie údajov pre benzín alebo LPG.

Komunikačná časť – Konektor (K7): Slúži na výčítanie údajov s riadiacej jednotky ako počet chýb a namerané dáta. Komunikácia prebieha cez K-line pomocou štandardu KWP-1281

(Podrobný popis zariadenia je popísaný v literatúre [1])

Ovládanie zariadenia:

Na ovládanie zariadenie slúži jedno tlačidlo. Program rozoznáva dlhé a krátke stlačenie tlačidla. Pri krátkom stlačení tlačidla prepíname jednotlivé funkcie zariadenia. Reakcia na dlhý stisk tlačidla závisí od aktuálne zobrazených údajov. Ak sa nachádzate na obrazovke spotreby dlhým stlačením tlačidla nulujete namerané údaje. Pri obrazovke teplôt a prejdenej dráhy dlhý stlačenie tlačidla spôsobí spojenie s riadiacou jednotkou a zobrazenie diagnostických údajov.

Jednotlivé obrazovky zariadenia:

Obrazovka č.1:

Priemerná spotreba	Celková spotreba
Aktuálna spotreba	Doba jazdy

Obrazovka č.2:

Priemerná rýchlosť	Vnútorná teplota
Prejdená dráha	vonkajšia teplota

Obrazovka č.3:

Otáčky motora

Napätie batérie

Obrazovka č.4:

Teplota motora

Teplota nasávaného vzduchu

Obrazovka č.5:

Doba vstreku

Uhol škrtiacej klapky

Konštrukcia zariadenia:

Oproti pôvodnej konštrukcií ktorá bola publikovaná [1], prešlo zapojenie mnohými úpravami. Displej som prerobil s pôvodného 2x20 znakového na 2x16 znakov, takže je možné ho umiestniť aj na pôvodné miesto pre palubný počítač vo Felícii. Ďalšia veľká zmena čo sa týkala programu je prerobenie komunikácie s riadiacou jednotkou s pôvodnej Mono-Motronic na SIMOS 2P. DPS som komplet navrhol pre SMD a tak som rapídne zmenšil jej rozmery.

Schéma zapojenia:


DPS:(600dpi)

Osadenie:

Popis konektorov:
K1 – napájanie zariadenia (pin 1 – zem, pin 2 – napätie batérie, pin 3 – palubové napätie)
K2 – zapojenie snímača vnútornej teploty
K3 – zapojenie snímača vonkajšej teploty
K4 – zber dát (piny 1,2,3 – prepojenie s tacho zosilnovačom, pin 4 – zem, pin 5 – vstrekovač, pin 6 – prepínač benzín/LPG)
K5 – ISP programovací konektor
K6 – konektor tachozosilnovača
K7 – pripojenie k riadiacej jednotke cez k-line
K8 – tlačidlo
K9 – pripojenie displeja

Zoznam súčiastok:
C1 - 100n/0805
C2 - 22pF/0805
C3 - 22pF/0805
C4-C7 - 100n/0805
C8,C9 - 100u
C10 - 100n/0805
D1,D2 - S1B/DO214AC
DZ1-DZ5 - BZV55C5.6V/SOD-80
IC1 - ATMEGA8-AU/TQFP32
IC2 - LF50/DPACK
IR-LED - L-934F3BT IR-FOTOTRANZISTOR - SFH309-4 K1 - ARK500/3
K2,K3 - NSL25-3G
K4,K5 - NSL25-6G
K6 - NSL25-3G
K7,K8 - NSL25-2G
K9 - LPH16S
L1 - 10uH
Q1 - 8MHz
R1,R3 - 2k2/0805
R5,R6 - 10k/0805
R7 - 2k2/0805
R8 - 10k/0805
R9 - 470R/1206
R10,R13,R15,R17,R18 - 12k/0805
R11,R12,R14,R16,R19 - 10k/0805
R21 - 100R/0805
R22, R23 - 100k/0805
R24 - 2k2/0805
R25 - 10k/0805
R26 - 68k/0805
R27 - 2k2/0805
R28 - 6k8/0805
REP1- PT 2060 WQ
T1,T2 - BC847/SOT23
T3 - BC857/SOT23
T4,T5 - BC847/SOT23
TR1-TR3 - 10K/TS53YL 10K

LM335 - snímače teploty Display - 2x16 znakov - BC1602KYPGEH

Oživenie zariadenia:

Po osadení súčiastok pristúpime k oživeniu zariadenia. Najskôr pripojíme zariadenie cez konektor K1 na zdroj 12V a zmeriame či výstupné napätie zo stabilizátora je 5V. Cez ISP konektor (K5) pripojíme zariadenie ku programátoru a nahráme priložený program. Nezabudnite nahrať aj obsah do EEPROM pamäti! Na displeji by sa mal objaviť text „Palubný počítač“ po 2 sekundách sa zobrazia údaje o spotrebe a tlačidlom (K8) môžeme jednotlivé funkcie prepínať. Ak sa text nezjaví skúsime trimrom TR3 nastaviť kontrast displeja. Ďalej môžeme pripojiť snímače teploty a pomocou trimrov TR1 a TR2 doladíme teploty. Ak sa nevyskytli žiadne problémy možeme pristúpiť na montáž do vozidla.

DOWNLOAD: Projekt v EAGLE 5.7, zdrojový kód

Montáž zariadenia:

Montáž do vozidla je asi najzložitejšia časť a mne zabrala najviac času.
Napájacia časť: Na napájanie potrebujeme 2 napätia – napätie batérie a palubové napätie. Tieto vodiče možno nájsť na konektore pre autorádio. Napätie batérie je neustále dostupné aj po vypnutí kľúčika, palubové sa objaví až po potočení kľúčika. Doporučujem z hľadiska bezpečnosti tieto napätia privádzať do zariadenia cez poistky (napr. 500mA). Tieto napätia pripojíme na konektor K1 v poradí:
Pin 1 :GND (zem) pin 2: napätie batérie, pin 3 : palubové napätie
Meracia časť: Merané veličiny pripájame cez konektor K4.
Prvé 3 piny konektora K4 prepojíme s konektorom tachozosilnovača K6.
Pin 5 pripojíme k ľubovoľnému vstrekovaciemu ventilu. Farba vodiča by mala byť hnedá alebo čierna.
Pin 6 pri použití LPG treba tento pin zapojiť na relé ktoré ovláda zapínanie plynu. Malo by sa nachádzať pri riadiacej jednotke LPG. Pri prevádzke na benzín musí byť na danom vodiči napätie 0V pri prepnutí na LPG 12V. Ak máte systém lovato farba vodiča ktorý ide to relé je modrá.
Zapojenie tachozosilnovača: Zapojenie tachozosilnovača je asi najzložitejšia časť celej montáže. Po rozobraní prístrojovej dosky je zozadu od tachometra hriadeľka v bielom plastovom púzdre, ktorú treba prevŕtať. Na prevŕtanie odporúčam tvrdené vrtáky pretože hriadeľ je veľmi tvrdá a prevŕtanie mi trvalo skoro pol hodinu. Na prevŕtanie odporúčam použiť vrták v rozmedzí 1,5-2mm. Po prevŕtaní hriadeľky zväčšíme otvori v jej plastovom púzdre a vlepíme do nich sekundovým lepidlom IR-LED a IR-fotodiódu. Plošný spoj tachozosilnovača namontujeme priamo na plastový kryt tachometra a pripojíme k nemu IR-LED a IR-fotodiódu a cez konektor K6 ho prepojíme s hlavnou DPS.



Komunikačná časť: Na konektor K7 pripojíme kábel k-line buď s OBDII konektora automobilu alebo od imobilizéru. Farba vodiča by mala byť zelená.
Zapojenie snímačov teploty: snímače zapojíme pomocou konektorov K2 – vnútorná teplota a K3 – vonkajšia teplota. Ako snímače použijeme LM335. Snímač vonkajšej teploty môžeme umiestniť v prípade absencie hmloviek pod plastovú krytku, prípadne nájdeme iné vhodne miesto. Snímač vnútornej teploty som umiestnil priamo na DPS.
Prevádzka na LPG: Zariadenie som vymyslel tak, že dokáže merať spotrebu aj pri prevádzke na LPG kde je systém nasávania plynu cez sacie potrubie. Pri takomto systéme sa reguluje množstvo plynu podľa uhlu natočenia škrtiacej klapky. Podľa uhlu škrtiacej klapky sa však reguluje aj dĺžka vstreku benzínu takže sa to dá prepočítať. Pri testovaní sa ukázalo že tento systém je celkom presný a dostatočný na meranie spotreby. Kedže pri prepnutí na plyn sa odpojí napájanie od vstrekovacích ventilov na správne meranie spotreby počas prevádzky na LPG som použil pull-up rezistor R28 ktorý toto správne meranie zabezpečuje.

Kalibrácia spotreby:

Kalibráciu som vykonal na svojom aute s riadiacou jednotkou SIMOS 2P a kalibračné údaje sú zapísane v programe. Tieto údaje je možné zmeniť aby ukazovali spotrebu čo najpresnejšie. Dá sa to urobiť v programe:
DATA_K EEMEM ee_data_b = {7220, {0, 0, 0, {0}, {0}}}, // 7220 ul paliva na 1 s vstrik. pulzu
ee_data_l = {5310, {0, 0, 0, {0}, {0}}}; // 5310 ul paliva LPG

Pri prenastavení týchto údajov treba znova prepísať pamäť EEPROM mikroprocesora.

Fotografie hotového výrobku:

Použitá literatúra:
[1] Praktická elektronika 6/2010 - Palubní počítač PP-KWP-1281

Prajem veľa štastia pri stavbe!