Спидометр одометр тахометр схема
Опубликовано: 30.06.2024
Эта статья — оглавление группы статей о создании электронного спидометра/одометра полностью с нуля для автомобилей с электронным датчиком скорости (большинство "инжекторов"). Прибор полностью заменяет собой механический спидометр и одометр "восьмерки", показывает скорость как в цифровом виде, так и стрелкой, ведет подсчет пробегов нескольких видов.
Используются следующие технологии: микроконтроллер ATmega328, IDE Arduino, OLED-дисплей, шаговый двигатель X27 (Switec X25 и подобные).
В настоящее время проект реализован, устройство установлено и работает.
Предваряя вопросы и комментарии:
— мне хорошо известно, что можно поставить "приборку от пятнашки", GPS-спидометр и пр. Здесь речь идёт не о таких работах.
— цель разработки: изучение технологий и саморазвитие, а не доведение ВАЗа до уровня "мерседеса".
— да, устройство может быть использовано и на других автомобилях, не только на ВАЗ.
Кто читает БЖ "Чароита", знает, что я давно "веселюсь" с датчиками скорости. Много лет ДС работал исправно, а потом начались сбой за сбоем по причине некачественных датчиков, а может и изношенный трос играл свою роль. Так или иначе, а мне очень хотелось избавиться от троса и сделать спидометр с электронным приводом. Его внешний вид меня вполне устраивал, не устраивал именно механический привод.
Как-то раз мне удачно попалась приборная панель от ВАЗ-2110. Интересна она была тем, что в ней используется гибридный спидометр/одометр — он и электронный, и механический одновременно: получает сигнал по проводам от электронного датчика скорости, а одометр у него на механических барабанах, которые приводятся шаговым двигателем. Вот этот прибор меня и заинтересовал, появилась мысль внедрить его в "приборку" ВАЗ-2108. Как потом оказалось, ничего из этого не вышло, и пришлось искать другие, впрочем, более современные решения. Но обо всём этом в дальнейших статьях.
Мои благодарности:
— камраду Андрею vampo за качественную программу одометра и схему питания;
— камраду Виталию vitaliy455 , благодаря которому удалось найти программу спидометра;
— камраду Kevin Gale — именно его отличная программа спидометра легла в основу всего софта;
— всем, чьи проекты так или иначе пригодились.
Важной особенностью разработки было создание надежного рабочего устройства, т.к. в сети встречается много устройств недоведенных, непроверенных, "на попробовать", отлаженных только на столе.
В процессе разработки было перелопачено много информации: схем, спецификаций, программ — всё это опубликовать здесь нет возможности. Так что если есть вопросы — спрашивайте, постараюсь рассказать.
Всю техническую информацию по изготовлению смотрите на сайте "Чароита".
Идея оснастить свой автомобиль дополнительным спидометром у меня возникла сразу, как у меня вышла из строя АБС. И мы весь отпуск проездили без АБС и спидометра. Сейчас у меня стоит новый блок АБС и спидометр тоже работает. На большинства новых машинах вся электроника типа АБС и всяких контролирующих движения завязана на один блок. У некоторых вообще при выходе из строя оного не точто спидометр не кажет, а вся панель не работает. И бывает даже и не заводится. Хорошо что у меня автомобиль не из таких.
Из найденных в интернете схем спидометров, мне понравилась схема на микроконтроллере PIC16F628A.
Спидометр выполнен на базе микроконтроллера PIC16F628A. В качестве устройств отображения информации подойдут любые светодиодные индикаторы с общим катодом. Я использовал маленький трёх сегментный индикатор. При использовании других индикаторов, возможно, придётся подбирать токоограничивающие резисторы в цепи анодов. Подключается устройство к сигнальному контакту штатного спидометра. Нажатием кнопки SB1 (дублируется звуком), можно изменять яркость свечения индикаторов «по кругу». При каждом включении яркость свечения индикаторов устанавливается такой, какой она была выставлена ранее. Звукоизлучатель HA1 любой со встроенным генератором, способным работать от источника питания напряжением 5 вольт. При неплотно закрытой двери автомобиля (сигнал низкого уровня относительно корпуса) и скорости движения более 9 км в час, раздаётся прерывистый сигнал, и показание скорости на индикаторе сменяется включенной на полную яркость аббревиатурой ‘dor’ (сокращённое от англ. «door» – дверь).
Используемая прошивка микроконтроллера универсальная позволяющая выбрать один из пяти вариантов работы спидометра в зависимости от кол-ва импульсов поступающих с датчика скорости автомобиля. Предлагаемый цифровой спидометр «понимает» датчики, выдающие: 2500 имп/км, 4000 имп/км, 6000 имп/км, 8000 имп/км и 10000 имп/км. Список можно расширить, внеся соответствующие изменения в программу. Допустим, если считывание скорости автомобиля берётся, интегрировано со всех четырёх колёс. И сигнал можно взять с одного из датчиков колёс.
А так для выбора нужного варианта необходимо установить перемычку S1 и затем подать питание на устройство. При установленной перемычке индикатор не горит. Теперь нажатием кнопки SB1 «Яркость» (на 1-2 с, с паузой между нажатиями 1-2 с) выбирается нужный вариант:
1 нажатие — 2500 имп/км;
2 нажатия — 4000 имп/км;
3 нажатия — 6000 имп/км;
4 нажатия — 8000 имп/км;
5 нажатий — 10000 имп/км.
Через 3 секунды после последнего нажатия, раздастся соответствующее количество коротких звуковых сигналов излучателя НА1, подтверждая запись в EEPROM микроконтроллера нужного варианта. По умолчанию установлен режим для датчика скорости 2500 имп/км. А при количестве нажатий более 5, будет также установлен японский стандарт (2500). Для выбора другого режима работы достаточно повторить выше описанные действия. После выбора нужного режима работы перемычку S1 необходимо убрать. Теперь спидометр готов к работе.
Погрешность показаний составляет для:
1 варианта (2500) +0,2 км;
2 варианта (4000) менее 0,1 км;
3 варианта (6000) +0,2 км;
4 варианта (8000) — 0,4 км;
5 варианта (10000) менее 0,1 км;
Если количество импульсов от датчика скорости неизвестно, необходимо выполнить следующие. На ровном участке дороги от колеса автомобиля отмерить 10 метров. Подключить стрелочный вольтметр (тестер) к сигнальному контакту аналогового спидометра и медленно двигаясь, подсчитать кол-во «дёрганий» стрелки вольтметра. Умножить полученный результат на 100.
Вместо PIC16F628A можно использовать PIC16F84A только уже перемычка S1 не используется. Выбор режима работы спидометра только выбирается соответствующей прошивкой.
После того как спидометр с квазианалоговой шкалой стал комерческим, то из интернета сразу пропали его исходники и прошивки,без которых спидометр было не построить. Было решено создать прибор по функциям похож на его прибор. Но прибор вышел на многофункциональней, чем прибор МАМЕДА. И так,переходим к просмотру-схема спидометра+одометр с прошивкой своими руками.
Схема устройства:
Отображение:
1: Общий пробег от 0 до 999 999 км. Не значащие нули не высвечиваются.
2: Суточный пробег от 0 до 999, 99 км. Десятки, сотни метров (при переполнении сброс на нули).
3: Сервисный счетчик до замены масла. Остаток пробега до замены масла от 10 000 км. до 0, по умолчанию. В меню можно выставить любой.
Функции:
1: Сервисный (желтый) светодиод . При остатке до замены масла 100 км. начинает мигать, а при 0 загорается постоянно.
2: Выход на зуммер. При достижении определенной скорости единовременно подает четыре коротких сигнала. Скорость при которой срабатывает зуммер, выставляется в меню от 0 до 999 км. г.
3: Выход для управления реле света. При начале движения появляется сигнал на включение ближнего света или ходовых огней. При остановке огни будут продолжать гореть еще 5 минут, чтобы избежать светового шоу в тянучках и на светофорах. Больше пяти минут в тянучках и на светофорах не стоим, а если и стали, то это очень редко и не так страшно, если огни погаснут. Время можно выставить в меню от 0 до 99 минут. При «0» свет не будет включаться!
4: При включении ближнего света индикаторы и светодиоды притухают на 50%. Можно изменить в меню от 0 до 99%.
Управление:
1: В обычном режиме коротким нажатием на кнопку, переходим на отражение
«общий одометр – суточный одометр – остаток пробега до замены масла»
И так по кругу, при этом незначащие нули не светятся.
В режиме суточного одометра длительное (более 2 секунд) нажатие на кнопку вызовет сброс счетчика на 0,00
В режиме остаток до замены масла длительное (более 2 секунд) нажатие на кнопку вызовет сброс счетчика то на 10 000.
В режиме общего одометра длительное (более 2 секунд) нажатие на кнопку вызовет переход в сервисное меню.
Сигналом перехода будет мигающая надпись на индикаторе спидометра “od.c"(od. common - од. общий), меню настройки общего стартового пробега. Он будет мигать 10 секунд, в течение этого времени нужно провести последующие действия. Если ничего не делать, после окончания 10 секунд одометр возвращается в исходное состояние, общий одометр, из любой точки программирования,
Регулировка от 0 до 999 999. По умолчанию выставлено 0 км.
Короткое нажатие вызовет переход к следующему меню “od.d" (od. daily - од. суточный), меню установки суточного стартового пробега. (Если уж точно хотите выставить стартовый пробег) Регулировка от 0 до 9 999.99. По умолчанию 0.00 км.
Далее переход в меню “od.o" (od. oil - од. масла), меню установки пробега до замены масла, регулировка от 0 до 999 999. По умолчанию 10 000 км.
Далее переход в меню "diu" (data interface unit - блок интерфейса данных), меню настройки количества импульсов на 1 метр пути, регулировка от 1 до 19. По умолчанию 6 имп.м.
Далее переход в меню "SPd" (speed - скорость), меню установки скорости при котором сработает зуммер, регулировка от 0 до 999. По умолчанию 80 км. ч.
Далее переход в меню "L. OF" (lamp off - выключить лампы), меню установки времени, по истечении которого выключается ближний свет, регулировка от 0 до 99 минут, при значении 00 свет включаться не будет. По умолчанию 5 минут.
Далее переход в меню "HAb" (Here Adjustment - Здесь Регулирование, brightness –яркость), меню установки яркости индикаторов при включенных габаритах. Если в этот момент включены габариты, то можно наблюдать какая будет яркость индикаторов, регулировка от 0 до 99%. По умолчанию 50%
Далее выход из сервисного режима.
Программирование в сервисном режиме;
В меню “od.c", длительное нажатие (более 2 сек.) кнопки переведет нас к установке общего пробега, “od.c" перестанет мигать и на индикаторе одометра появится мигающий первый разряд, не значимые нули засветятся. Короткими нажатиями выставляем километры стартового пробега.
Длительное нажатие вызовет переход на следующий разряд десятки километров, он начнет мигать. И так далее.
Аналогичные действия и в других меню. После 10 секунд от последнего действия одометр перейдет к начальному состоянию!
После включения зажигания на 2 секунды загораются все сегменты индикаторов и все светодиоды, показывая исправность.
Далее в течение 2 секунд на индикаторе спидометра проходит бегущая строка с именем разработчика прошивки и знаком UA, а на индикаторе одометра слово "HELLO".
Далее еще на 2 секунды задерживается "UА HELLO". После этого прибор переходит в рабочий режим.
Первые две секунды нужны для диагностики элементов индикации.
Вторые две секунды заставки, обязательное условие разработчика программного обеспечения! Третьи две секунды мое обязательное условие. Я так ХОЧУ!
Удаляться и меняться не будет. Кому не нравится, не начинайте проект.
Прибор и прошивка были проверены и обкатаны на макете, и все работает безупречно.
Индикаторы применены с общим АНОДОМ (меняться тоже не будет. ), они не являются дефицитом, и приобрести их возможно в любом интернет магазине.
В архиве есть проект в ПРОТЕУСЕ, и там выставлены точные частоты для соответствующей скорости. После 40 км\ч и до 80 км\ч, спидометр будет показывать на 1 км\ч больше. 90 – 120 + 2 км\ч. 130 -150 + 3 км\ч. 150 - 180 + 4 км\ч. и так далее. В реальной ситуации отклонение от истинной скорости может достигать до + 5 км/ч. в интервале от 10 до 100 км\ч. и +10 км\ч. в интервале 100 - 200 км\ч. Все заводские спидометры имеют большую погрешность!
Вот выдержка с форума на эту тему:
Одометры всех видов установленные на транспортные средства не относятся к классу точных приборов. Для каждого вида данных приборов установлены допустимые погрешности. Надо учитывать, что данные погрешности установлены только для самих приборов, все конструктивные изменения, а так же физический износ некоторых узлов автомобиля в эту погрешность не включены. Также, по техническим требованиям ЕЭК ООН N39 спидометры не могут занижать показания, поэтому и одометр конструктивно связанный со спидометром так же, как правило, дает завышенные показания. Средняя погрешность спидометра по правилам ЕЭК ООН N39 (ГОСТ Р 41.39-99) может быть только положительной и не превышать истинную скорость движения более чем на 10%+6 км/ч
Также есть текстовый файл с скоростью и частотами округленными до целого числа.
Формула расчета частоты с датчиком 6 импульсов до третьего знака 1.667 * ХХХ
В данной статье рассмотрим полностью готовый спидометр и тахометр.
Ради справедливости отмечу, что схема спидометра взята с этой страницы: схема тахометра найдена на просторах интернета. А вот прошивки для МК пришлось переделывать, так как родные прошивки меня не устроили.
Алгоритм работы программы думаю можно понять из комментариев в исходнике программы. Единственное на чем хочу заострить внимание так это интервал времени измерения скорости или оборотов двигателя. Замер производим на интервале 600 миллисекунд, такой интервал идеален для получения целых чисел. Для примера: скорость 1км/час = 6000импульсов/3600секунд, если мерить на интервале секунда, то мы получим 1,666666666666667импульса/секунду. А вот если мерить на интервале 600 миллисекунд, то мы получим: 6000импульсов делим на 3600000миллисекунд и умножаем на 600миллисекунд = 1импульс/600миллисекунд. Такой же принцип работает и для тахометра, с единственной поправкой, при расчетах оборотов двигателя полученную цифру мы умножаем на 50 (подсчет оборотов двигателя ведем с точностью 50 оборотов в минуту).
Но не идеальная жизнь вносит свои коррективы в идеальные математические расчеты. Так количество импульсов с датчика скорости моей машины оказалось на пять импульсов больше (на 10 метров пути, т. е. 65 взамен должных 60ти). Что заставило корректировать время измерения так сказать на ходу.
@ device PIC16F876, HS_OSC, WDT_OFF, PWRT_ON,PROTECT_OFF
Data @8, 0
Read 0, Odo123Km.byte0
Read 1, Odo123Km.byte1
Read 2, Odo456Km.byte0
Read 3, Odo456Km.byte1
Read 4, OdoMetr
Read 5, OdoTripKm.Byte0
Read 6, OdoTripKm.Byte1
Read 7, OdoTripM
Read 8, SelOdo
endif
endif
endif
GoSub Look
Pause 4
if Sped < 10 then Odo
GoSub Look
Pause 4
if Sped < 100 then Odo
GoSub Look
Pause 4
if SelOdo = 1 then
GoTo SytOdo
endif
GoSub Look
Pause 4
GoSub Look
Pause 4
GoSub Look
Pause 4
GoSub Look
Pause 4
GoSub Look
Pause 4
GoSub Look
Pause 4
Goto Main
GoSub Look
Pause 4
GoSub Look
Pause 4
GoSub Look
Pause 4
Pauseus 350
GoSub Look
Pause 4
GoSub Look
Pause 4
GoTo Main
Disable
endif
endif
endif
endif
endif
endif
endif
endif
endif
Resume
Enable
LookUp Cifra, [$02, $BA, $24, $A0, $98, $C0, $40, $B2, $00, $80], PortB
Return
Disable
Pause 200
Write 0, Odo123Km.byte0
Write 1, Odo123Km.byte1
Write 2, Odo456Km.byte0
Write 3, Odo456Km.byte1
Write 4, OdoMetr
Write 5, OdoTripKm.Byte0
Write 6, OdoTripKm.Byte1
Write 7, OdoTripM
Write 8, SelOdo
Pause 50
End
Enable
End
@ device PIC16F84A, HS_OSC, WDT_OFF, PWRT_ON, PROTECT_OFF
Digit Var Byte
Time Var Word
Tcon Con 245
Imp Var Word
RPM Var Word
Pause 1000
On Interrupt Goto myint
Digit = RPM Dig 0
PortA.0 = 1: PortA.1 = 0: PortA.2 = 0
GoSub Look
Pause 4
Digit = RPM Dig 1
PortA.0 = 0: PortA.1 = 1: PortA.2 = 0
GoSub Look
Pause 4
if RPM < 100 then
Pauseus 300
Goto Main
endif
Digit = RPM Dig 2
PortA.0 = 0: PortA.1 = 0: PortA.2 = 1
GoSub Look
Pause 4
Goto Main
Disable
if intcon.1=1 then
endif
if intcon.2=1 then
if Time = 0 then
RPM = Imp * 50 / 10
endif
endif
LookUp Digit, [$80, $F2, $48, $60, $32, $24, $04, $F0, $00, $20], PortB
Return
End
Думаю, хватит теории, перейдем к сборке готового устройства.
Корпус был взят от родного спидометра, печатная плата выполнена по лазерно-утюжной технологии, маска была распечатана на прозрачной пленке и собрана из 4х слоев (это убрало свечение черного фона (лучше печатать на фото-принтере)), подсветка надписей сделана на чип светодиодах.
Тахометр и спидометр выполнены в одном корпусе. Зная, что найдутся те, кто скажет "Ой как все плотно, цифры в глазах рябить будут” спешу сказать, да, когда я в первый раз включил спидометр, так оно и было, но через неделю глаза привыкли и теперь взгляд выхватывает только то, что нужно в данный момент. Сверху маски наклеена легкая черная тонировочная пленка, это сделало днем более контрастными цифры.
Индикатор - тахометр для любого автомобиля-схема
В настоящее время число доступных и популярных автомобильных марок в РФ уже давно не ограничивается моделями ВАЗ и ГАЗ. Имеется большой выбор как бюджетных, так и более дорогих «иномарок», а вот имеющиеся в продаже электронные тахометры в основном ориентированы на продукцию ВАЗа, то есть, на четыре цилиндра. Конечно это самое распространенное число цилиндров, но сейчас есть очень много машин с 3-цилиндровыми или 5-6-8- цилиндровыми двигателями. В таком случае установка тахометра предназначенного для «жигулей» невозможна, так как его показания будут существенно отличаться от реальных, да и способ подключения вызывает вопросы.
На рисунке 1 показана схема квазианалогового тахометра, индицирующего частоту вращения коленвала числом светящихся светодиодов линейной шкалы. В отличие от покупных цифровых приборов это конечно не так точно, но индикация линейной диаграммой в некоторых случаях даже удобнее, особенно в процессе эксплуатации машины, а не её ремонта и регулировки. Шкала состоит из 9-ти светодиодов, при соответствующей настройке каждый соответствует 600 об/мин. То есть, на холостом ходу горит один светодиод. Регулировка тахометра выполняется подбором сопротивления резистора R 6, при этом, можно настроить индикатор на любое число цилиндров мотора, а так же, если есть желание, изменить цену деления. Источником импульсов может быть датчик Холла электронной системы зажигания, датчик положения вала, импульс с катушки зажигания и другие варианты, доступные на конкретном автомобиле. Соответственно изменяют сопротивление R 1.
Принцип работы напоминает упрощенный частотомер. Импульсы, поступающие от датчика автомобильного двигателя, проходят на счетный вход десятичного счетчика. На вход обнуления поступают короткие импульсы от тактового генератора. Чем больше входная частота, тем на большее число относительно нуля изменится состояние счетчика. На выходе счетчика десятичный дешифратор. Потому что пока идет подсчет входных импульсов светодиоды не выключаются, благодаря инерционности зрения создается впечатление одновременного горения линии светодиодов, длина которой тем больше, чем больше входная частота.
Питание на схему можно подавать от автомобильного аккумулятора, прикуривателя, провода для магнитолы, то есть мимо замка зажигания. Хотя можно и через замок, - разницы нет, так как при неработающем моторе показания прибора будут равны нулю, то есть, светодиоды гореть не будут, ток потребления будет незначительным. Диод VD 1 защищает схему от неправильной полярности подключения питания. Стабилизатора питания нет, - микросхемы К561 работают при напряжении до 1 5 V , а больше 14 V в электросети исправного автомобиля не должно быть.
Импульсы от датчика оборотов (или от того прибора, который используется как датчик оборотов) поступают на базу транзистора VT 1. Транзистор служит средством защиты восокоомного входа КМОП-микросхемы от различных неприятностей, которые могут иметь место в электрооборудовании машины (особенно если импульсы снимаются с низковольтной обмотки катушки зажигания), а так же служит преобразователем уровня. Сопротивление резистора R 1 выбирают в зависимости от источника импульсов. Показанный на схеме номинал соответствует размаху импульсов с выхода датчика положения коленвала инжекторного двигателя или датчика Холла бесконтактной системы зажигания карбюраторного двигателя.
Согласованные по уровню импульсы с коллектора VT 1 поступают на триггер Шмитта на элементах D 1.1- D 1.2. Его назначение в придании импульсами необходимой для работы со счетчиком формы. Конденсатор С2 подавляет помехи, которые могут проникать на схему по входу и вызывать сбои в работе счетчика (практически с R 4 он образует фильтр, не пропускающий импульсы относительно высокой частоты).
Импульсы с выхода D 1.2 подаются на счетный вход счетчика D 2. На двух других элементах микросхемы D 1 собран мультивибратор. Мультивибратор генерирует тактовые импульсы определенной частоты, которая зависит от сопротивления R 6. Эти импульсы поступают на цепочку C 3- R 7, которая по фронту каждого импульса формирует короткий импульс для обнуления счетчика D 2.
К выходам счетчика D 2 подключены светодиоды HL 1- HL 9. Выходы микросхемы К561ИЕ8 относительно слабые, поэтому желательно использовать сверх- яркие светодиоды (при низком токе они будут гореть как обычные индикаторные). Дополнительно в схеме есть регулятор яркости R 9. С помощью этого резистора можно регулировать ток через светодиоды. Например, днем можно сделать их поярче, чтобы индикатор было виднее, а ночью уменьшить яркость, чтобы светодиоды не слепили глаза водителю.
Индикатор собран на простой печатной плате, схематическое изображение которой дано на рисунке 2. Чтобы не усложнять разводку печатных дорожек светодиоды HL 1- HL 4 подключены к выходам счетчика через перемычки из монтажного провода. Светодиоды расположены в линию на краю печатной платы. Если конструкция автомобиля не позволяет установить весь модуль в какой- то отсек на приборной панели, расположенный достаточно удобно, то можно светодиоды вынести за пределы платы, установив их на отдельной плате или панели, размеры которой соответствуют конструкции приборной панели автомобиля.
Есть и другой вариант, - собрать индикатор в самостоятельном корпусе из пластмассы, и при помощи двухстороннего скотча приклеить его в удобном месте.
Микросхему К561ЛЕ5 можно заменить на К561ЛА7 или CD 4001, CD 4011. Микросхему К561ИЕ8 можно заменить на CD 4017.
Светодиоды - любые сверхяркие, желательно прямоугольной или квадратной формы, но можно и круглые.
Транзистор КТ3102 заменяем на КТ315.
Налаживание следует начать с расчета сопротивления R 1 исходя из того что указанное на схеме сопротивление соответствует размаху входящих импульсов 8 V .
Затем, заменить R 6 последовательно включенными переменным резистором на 1 M и постоянным на 10 кОм. Установите переменный резистор на максимум сопротивления, и уменьшая его сопротивления добейтесь чтобы на холостом ходу горело только два светодиода. Заметьте это положение ручки переменного резистора. Затем еще уменьшите сопротивление переменного резистора так чтобы теперь горел только один светодиод. Заметьте это положение ручки переменного резистора. Теперь установите ручку переменного резистора в среднее между этими двумя отмеченными поло жениями. Измерьте полученное сопротивление и узнаете необходимое сопротивление R 8.
Если есть возможность измерить частоту вращения коленвала каким-то производ- ственым прибором, используемом на станции техобслуживания, то настройку можно выполнить точнее, сравнивая показания этого индикатора с показаниями образцового прибора.
В любом случае, - назначение этого индикатора только в приблизительной индикации частоты вращения коленвала. Никаких претензий на звание «измерительного прибора» у него нет.
И еще хочу отметить один момент, бывают моменты, когда мы управляя автомобилем нарушаем правила дорожного движения, но не все мы знаем сколько стоит штраф за то или иное нарушение. Вот для этого я и представляю таблицу, где написаны все штрафы ПДД в очень удобном и подробном оформлении.
Читайте также: