Простой USB осци...
Простой USB осци...
Промежуточный ус...
Промежуточный ус...
12-кнопочная кла...
12-кнопочная кла...
Большая катушка ...
Большая катушка ...
Электроискровой ...
Электроискровой ...
Компактный фонар...
Компактный фонар...

Название сайта!

Главная » 2014 » Январь » 23 » Мониторинг напряжения бортовой сети автомобиля
13:01
Мониторинг напряжения бортовой сети автомобиля
Многие современные автомобили оборудованы системами диагностики, имеют бортовые компьютеры, которые предоставляют пользователям много дополнительной информации и значения основных параметров бортовых систем автомобиля в реальном времени. Однако, многие из них становятся доступными при подключении бортового компьютера к специальному диагностическому оборудованию. Одним из важных параметров, который необходимо отслеживать в реальном времени является напряжение аккумулятора автомобиля, а также система его подзарядки, т.к. выход ее из строя приводит к неисправности аккумулятора. Если система зарядки аккумулятора работает неправильно, батарея не получает нужного напряжения заряда (около 13.8 В).


     В статье мы рассмотрим простое устройство на микроконтроллере компании Microchip PIC16F1827, позволяющее отслеживать напряжение бортовой сети автомобиля в реальном времени. Подключается оно в гнездо прикуривателя и на 4-хразрядном светодиодном индикаторе отображает значение напряжения.
     Микроконтроллер для точного аналого-цифрового преобразования напряжения использует внутренний источник фиксированного опорного напряжения.
     Данный проект - ничто иное, как точный цифровой вольтметр, подключаемый к бортовой сети автомобиля, который отображает мгновенное значение напряжения батареи. При остановленном двигателе  значение напряжения будет соответствовать действительному напряжению аккумулятора, при запущенном двигателе автомобиля устройство измеряет напряжение заряда на аккумуляторе. Функциональная блок-схема устройства изображена ниже.

     Источник напряжения 5 В для питания микроконтроллера поступает от регулятора напряжения LM7805. Измерение напряжения аккумулятора производится с помощью АЦП микроконтроллера (канал AN4). Встроенный в микроконтроллер модуль фиксированного опорного (АМК) напряжения микроконтроллера конфигурируется на доставку положительного стабильного напряжения 4.096 В к АЦП для точного преобразования. Перед АЦП необходимо использовать резисторный делитель (R1 и R2), чтобы понизить входное напряжение АЦП (напряжение аккумулятора) ниже опорного напряжения.
Принципиальная схема устройства

     Максимальное входное напряжение АЦП 4.096 В. Таким образом, максимальное напряжение VBattery (напряжение аккумулятора автомобиля), которое может быть измерено с помощью АЦП, получаем из выражения:

4.096 В = R2×VBattery / (R1 + R2),
или
VBattery = 16.93 В.

     Диапазон входного напряжения АЦП можно увеличить, понизив сопротивление резистора R2. Стабилитрон в цепи делителя (параллельно R2) установлен с целью защиты входа микроконтроллера при повышении напряжения выше 5.1 В, т.к. любое случайное высокое входное напряжение может навсегда вывести из строя порт микроконтроллера.
     Измеренное значение напряжения выводится на 4-разрядный светодиодный индикатор с общим катодом. Семь сегментов (a-g) и десятичная точка (DP) управляемые непосредственно микроконтроллером, подключены к порту B. Катоды индикатора подключены к микросхеме ULN2003, которая подключена к порту A микроконтроллера.
Расположение выводов микроконтроллера PIC16F1827


     Вместо использования регулятора напряжения LM7805, для подключения устройства к бортовой сети автомобиля возможно использование доработанного автомобильного USB зарядного устройства. Как известно, USB порт имеет 4 вывода: +5 В, D+, D-, GND. В зарядном устройстве линии D+ и D- не используются. Поэтому, вскрыв корпус зарядного устройства, нужно отключить линию D+ от схемы и подключить его к +12 В с помощью отрезка провода. При таком решении мы получим: питающее напряжение +5 В для микроконтроллера, прямое подключение к бортовой сети автомобиля (+12 В), D- (не используется) и общий GND в USB коннекторе зарядного устройства.


Для подключения указанных сигналов к нашему вольтметру можно использовать переходник USB-A Male - USB B Male.

     Конечно, такое решение (использование автомобильного USB зарядного устройства с переходником) не совсем удачное, т.к. пассажиры или водитель может случайно повредить конструкцию. Также и само устройство необходимо выполнить в более компактном варианте.
     Программное обеспечение для микроконтроллера разработано в компиляторе mikroC для PIC микроконтроллеров от компании mikroElektronika.
     Уравнения, чтобы получить значение напряжения от 10-битного аналого-цифрового преобразователя, приведены ниже. От АЦП мы получим число, которое обозначим DN (Digital Number).

VBattery = VADC, IN × (R1 + R2/R2) = 4.13×VADC, IN
Разрешение АЦП = 4.096/1024 = 4 мВ/DN
VADC, IN = DN × 4 (мВ)

     Следовательно, значение напряжения бортовой сети

VBattery = 4.13×4×DN (mV) = 0.0165×DN (Вольт)

     Для использования внутреннего источника опорного напряжения АЦП необходимо выполнить настройку регистров FVRCON и ADCON1 микроконтроллера. Компилятор mikroC предоставляет библиотеку для работы с АЦП микроконтроллера PIC16F1827, но, по умолчанию, в нем, в качестве источника опорного напряжения, используется напряжение питания Vdd. Поэтому, в нашем случае, применить встроенную библиотеку компилятора мы не можем и будем использовать собственную функцию работы с АЦП.
     Полный исходный код доступен для скачивания в разделе загрузок.
     Подключив вольтметр к бортовой сети автомобиля (в гнездо прикуривателя), мы должны увидеть на дисплее значение напряжения около 12 В. После запуска двигателя, аккумулятор начинает заряжаться от генератора автомобиля и значение напряжение должно быть около 13.8 В.


     Пользователи могут самостоятельно усовершенствовать бортовой вольтметр, введя дополнительные функции, например, сигнализацию о пониженном (менее 11.8 В) и повышенном (более 14 В) напряжении бортовой сети.

В архиве Проект MicroC (исходный код и прошивка)

carbatterymonitor.rar [39,57 Kb] (cкачиваний: 215)
Категория: В автомобиль | Просмотров: 2456 | Добавил: Alex | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Имя *:
Email *:
Код *:
Категории раздела
Календарь
«  Январь 2014  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
  12345
6789101112
13141516171819
20212223242526
2728293031
Наш опрос
Оцените мой сайт
Всего ответов: 58
Статистика

Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0
Схемы
Простейшее устройсво...
Простейшее устройсво...
Встраиваемый, компак...
Встраиваемый, компак...
Реле указателя повор...
Реле указателя повор...
АВТОМОБИЛЬНЫЙ УСИЛИТ...
АВТОМОБИЛЬНЫЙ УСИЛИТ...
УКВ конвертер диапаз...
УКВ конвертер диапаз...
Искатель проводки на...
Искатель проводки на...
Ремонт зарядника mp3...
Ремонт зарядника mp3...
Батарейка своими рук...
Батарейка своими рук...
Схема монитора Samsu...
Схема монитора Samsu...
Лазер и запись звука...
Лазер и запись звука...
Поиск
На rs.at.ua большая коллекция радиосхем схем блоков питания, приемниковтак же шпионские схемы жучков
схемы электрошокеров и сигнализаций схемы и прошивки к микроконтроллерам схемы для начинающих радиолюбителей
пррограммы и обучающие курсы по радиотехнике схемы бытовых приборови электрических машин.
Полностью функциональный дизайн поможет Вам быстро найти любую, нужную вам схему. Будь то фонарик
или металлоискатель Все ддоступно с сайта rs.at.ua.
А если вы не нашли нужную вам схему значит плохо искали100 процентов.