Разделы

В сети

Пользователей: 83
Из них просматривают:
Аналоги: 22. Видео: 1. Даташиты: 15. Инструкции: 1. Новости: 25. Остальное: 3. Ошибки: 1. Программы: 3. Торрент: 1. Форум: 10. Чат: 1.
Участников: 3
Гостей: 80

Google , wolf170571 , Яндекс , далее...
Рекорд 2375 человек онлайн установлен 26.12.2015.

Партнёры


Партнёры

Новые объявления

Автолюбителю

Индикатор температуры двигателя с адаптивной яркостью

Написал MACTEP в 21.07.2012 21:30:00 (35681 прочтений)

Индикатор температуры двигателяКак известно, многих мото-скутовладельцев преследует маниакальная страсть - они очень любят следить за температурой двигателя. Не избежал такой участи и автор этих строк. Разработанный цветозвуковой индикатор перегрева  долгое время используется на скутере Honda Lead AF-20 и зарекомендовал себя как весьма удобный и надёжный прибор.

 




Рис. 1

Однако, любители ночной езды часто сетовали на главный недостаток такого светодиодного индикатора - избыточную яркость свечения в тёмное время суток, когда индикатор «бьёт по глазам».

 

Идя навстречу пожеланиям трудящихся, автор разработал новое устройство, дополненное системой автоматического регулирования яркости, которое и предлагается вашему вниманию (рис. 1).

 

 
Основные характеристики
Диапазон отображаемых температур...................0...240°С
Тип индикации - один двухцветный индикатор, и акустический излучатель.
Яркость индикатора автоматически адаптируется к освещённости.
Напряжение питания................................................ 9...15 В
Максимальный потребляемый ток.............................. 50 мА
Средний потребляемый ток....................................5...15 мА
Контроль исправности датчика..................................... есть
Возможность калибровки по одной точке...................... есть

 

Устройство не загромождает приборную панель, поскольку индикатором является всего один светодиод. Тем не менее, могут отображаться пять состояний температуры:
1. Менее порога №1 - мигающий зелёный цвет.
2. Между порогами №1 и №2 - ровный зелёный.
3. Между порогами №2 и №3 - ровный красно-зелёный.
4. Между порогами №3 и №4 - ровный красный.
5. Выше порога №5 - мигающий красный, со звуковым сопровождением.

Обрыв или короткое замыкание в цепи датчика отображается мигающим красно-зелёным цветом.
Пороги могут задаваться пользователем во время программирования устройства. Например, для головки цилиндра довольно «горячего» двигателя AF-20, автор применяет такие значения порогов: 70, 120, 160. 170 °С. Именно такие значения заданы по умолчанию в моем файле прошивки.

 

Схема

Рис.2

 

Устройство собрано {рис.2) на популярном AVR микропроцессоре Tiny25 в корпусе SOIC. Для подключения к программатору по интерфейсу ISP на плате предусмотрен разъём Х2.

 

Плата
Рис. 3

 

Печатная плата имеет размеры 37 х 17 мм {рис.3). Малые размеры собранного устройства позволяют размещать его непосредственно в месте расположения индикатора, запаяв свето-диод прямо в плату. В случае, когда индикатор требуется располагать вне платы, его нужно соединить с последней через четырёхполюсный разьём проводами минимальной длины, заключёнными в общий экран.

 

Схема расположения элементов
Рис. 4

Схема расположения элементов приведена на рис.4.

 

Детали. Все резисторы и конденсаторы (за исключением электролитических) типоразмера 0805.
Дроссель L1 индуктивностью в десятки мкГн, может иметь типоразмер вплоть до 1812.
Стабилизатор IC2 - 78L05 в корпусе SOT-89.
Транзистор VT1 - ММВТА42 в корпусе SOT-23 может быть заменён любым биполярным NPN транзистором с рабочим напряжением не менее 40 В. максимальным током коллектора не менее 100 мА и коэффициентом передачи не менее 100.

 

Фото печатной платы
Рис. 5. Фото печатной платы

Диод VD1 - BAS85 или любой другой на напряжение не менее 25 В и ток не менее 100 мА. в корпусе SOD-80.

 

Акустический излучатель (буззер) - KPX-G1212B или аналогичный, на 12 В с автогенератором. В некоторых случаях для нормальной работы излучателя потребуется установка конденсатора С9. Громкости буззера вполне хватает, чтобы слышать его в надетом шлеме во время движения. При необходимости можно использовать и более мощный излучатель, вынеся его за пределы платы. Мощность внешнего буззера ограничивается лишь параметрами транзистора VT1.

 

вариант конструкции корпуса
Рис. 6

 

Установочные места под разъёмы имеют шаг 2.54 мм. Возможна установка винтовых клеммников.
После сборки и аппаратной настройки плату устройства (за исключением разъёмов) желательно покрыть водостойким лаком.

 

 

Фото смонтированной печатной платы перед лакировкой показано на рис.5.
Датчиком является терморезистор KTY-84 фирмы Philips. К его достоинствам относятся доступность, дешевизна, удовлетворительная линейность и достаточный температурный диапазон. К недостаткам - потребность в корпусировании. Один из вариантов конструкции корпуса для крепления на цилиндр с воздушным охлаждением показан на рис. 6. По приведенной выше интернет-ссылке можно увидеть фотоиллюстрации процесса его изготовления. Для контроля температуры охлаждающей жидкости или масла может потребоваться другая конструкция корпуса.

 

Крепление датчика
Рис. 7. Крепление датчика

Датчик соединяется с устройством при помощи витой пары проводов с теплостойкой фторопластовой (тефлоновой) изоляцией (ПТЛ, МС, МГТФ). Пара проводов помещается в общий экран, который соединяется с одним из проводов пары только на стороне устройства, [см. рис.2) Пайку датчика нужно производить припоем с повышенной температурой плавления (ПСР-2,5 или в крайнем случае - ПОС-10). Датчик установлен на головке цилиндра подальше от входа холодного воздуха, вдоль потока, кабелем в сторону выхода. Датчик слегка заклинен между рёбрами охлаждения и прикручен к одному из них винтом МЗ {рис.7). Для удобства ремонта двигателя в кабель может быть врезан ещё один трёхполюсный разъём или клеммник на расстоянии 30...40 см от датчика.

 

Индикаторный светодиод двухцветный, трёхвыводный, диаметром 5... 10 мм. высокой яркости, с общим катодом и прозрачной линзой.

 
Поскольку он по совместительству является и фотодатчиком, а фоторежим для светодиодов не нормируется, то. возможно, потребуется его подбор. Критерием может быть величина фотоЭДС на выводах красной секции. Желательно, чтобы при освещённости, создаваемой дневным пасмурным небом, её величина, измеренная цифровым тестером, превышала 500 мВ. Обычно этот параметр выше у светодиодов высокой и ультравысокой яркости и с увеличенным диаметром линзы. По этой же причине линза должна быть прозрачной.

 
Автор рекомендует выбирать из индикаторов с паспортной яркостью красной секции не менее 250 мКд.

 
При желании (или при невозможности приобрести подходящий двухцветный светодиод) можно применить и два одноцветных светодиода (красный и зелёный). Важно, чтобы красный удовлетворял указанным выше требованиям.

 
Индикатор располагается в таком месте, где он хорошо виден, защищен от атмосферных осадков, и где на него беспрепятственно попадает наружный свет. Например, под стеклом приборной панели. Неплохим вариантом может быть установка его вместо малополезной лампочки «SPEED». Само устройство при этом можно поместить под обтекатель фары.

 
Собранное и прошитое устройство начинает работать сразу, с погрешностью измерения температуры, не превышающей 10 процентов.

 
Значительно улучшить этот показатель и повлиять на некоторые другие характеристики прибора, помогут настройки, описанные ниже.

 
Аппаратная настройка
Резисторы R8 и R10 подбираются в пределах 300 Ом...З кОм. Они определяют общую яркость индикатора, а также соотношение яркости красной и зелёной секций. Желательно добиться того, чтобы при их одновременном свечении результирующий цвет воспринимался близким к жёлтому.
Резистор R9 (десятки - сотни кОм) определяет чувствительность устройства к внешнему освещению. Подбором этого элемента компенсируется разброс по уровню фотоЭДС у разных светодиодов. При его уменьшении чувствительность снижается, при увеличении - возрастает. Изменяя этот резистор, желательно добиться некоторой средней хорошо видимой яркости индикатора в дневное время, без прямой солнечной засветки.

 
Резисторы R1 и R3 задают ток через термистор. Изменяя номинал R3 в некоторых пределах, можно корректировать температурную характеристику устройства, не прибегая к программной настройке.

 

Программная настройка
Байты, определяющие пороги срабатывания устройства, расположены 8 файле прошивки программной памяти по адресам 400пех, 401 hex, 402hex, 403hex. Значения температуры в этих байтах задаются непосредственно в единицах градусов Цельсия, в десятичной форме и обязательно в порядке возрастания. Разница между соседними порогами должна быть не менее 3 градусов.

 
По адресу 404hex находится байт коррекции температуры. Его величина может изменяться пользователем в пределах 0...31 (0...1Fhex). Значение по умолчанию - 16 (lOhex). Изменение значения этого байта на единицу приводит к смещению характеристики приблизительно на два градуса.
По адресу 405hex расположен байт коррекции яркости. С его помощью можно изменять начальную яркость свечения индикатора в темноте. Если яркость недостаточна, значение байта нужно увеличить. Корректные значения - 0...20 (0...14пех). Значение по умолчанию - 10 (ОАпех).
Некорректные значения в этих двух байтах будут проигнорированы и заменены значениями по умолчанию.

 
Расположение настраиваемых данных в файле прошивки в представлении программатора PONYPROG показаны на рис.8.

 

PONYPROG

 

Автоматическая калибровка
Суммарная погрешность измерения температуры, как указывалось выше, может достигать Ю процентов. Сюда входит неточность датчика, различия в опорном напряжении АЦП у разных экземпляров микроконтроллеров 101, разброс номиналов резисторов RI и R3, и отклонение от номинала выходного напряжения стабилизатора IC2.

 
Устройство позволяет компенсировать эту погрешность путём автоматической калибровки при температуре 100 градусов. Для этого термодатчик помещается в пробирку или другую небольшую ёмкость с машинным маслом, которая в свою очередь, помещается в сосуд со слабо кипящей водой.
Когда датчик прогреется до температуры кипящей воды (это можно определить по прекращению роста напряжения, измеряемого на входных клеммах устройства), нужно выключить питание устройства и закоротить наружной перемычкой (или даже тонким пинцетом) выводы 1 и 5 (GND и MISO) разъёма Х2. Затем, удерживая перемычку, произвести включение устройства. При этом индикатор часто замигает красным, и одновременно прозвучит прерывистый звуковой сигнал. Об окончании процедуры свидетельствует частое мигание зелёного цвета. После этого устройство можно отключить.

 
Полученные в результате этой процедуры значения коррекции автоматически сохраняются в отдельной памяти EEPROM по адресам 801...803hex. Нулевой адрес EEPROM (800hex) по распространённому среди программистов AVR суеверию не используется.

 
Собственно значение коррекции содержится по адресу 801 hex. Два других байта используются для контроля неповреждённости и представляют собой тот же байт, вывернутый наизнанку различными способами.

 
Если при включении устройства все три значения окажутся корректными, величина коррекции будет взята из адреса 801 hex EEPROM. а контрольный звуковой сигнал будет состоять из двух коротких «бипов».

 
Если же процедура начальной проверки обнаружит хотя бы в одном из трёх байтов ошибку, то величина коррекции будет взята не из EEPROM. а из адреса 404hex программной памяти. При этом акустический контрольный сигнал будет однократным, продолжительным.

 
Необходимость контроля целостности данных в EEPROM диктуется некоторой, хотя и весьма низкой, вероятностью их повреждения при жёстких условиях эксплуатации. Поэтому после автокалибровки может быть нелишним вручную скопировать байт коррекции из адреса 801 hex EEPROM в адрес 404hex программной памяти.

 
При первых включениях до проведения процедуры калибровки данные коррекции берутся из программной памяти.

 

Программирование
Для прошивки устройства автор применил широко известный программатор PONYPROG. К достоинствам его оболочки следует отнести наглядное представление данных, а также возможность их ввода непосредственно в десятичной форме при редактировании файла прошивки [см. рис.8). К недостаткам - отсутствие поддержки новых моделей микропроцессоров.

 
При использовании других оболочек нужно обращать внимание на способы представления служебных битов и данных в файле прошивки. Например, оболочка популярного программатора UNIPROF служебные биты инвертирует, а данные представляет в виде двухбайтных слов: старший байт слева, младший - справа. Однако, при выполнении программы сначала исполняется младший байт, затем - старший. Это значит, что местоположение и порядок расположения настраиваемых данных в окне редактора будет другим.

 
Тем не менее. UNIPROF имеет очень простой физический интерфейс. Поэтому, несмотря на некоторое неудобство редактирования, он может представлять интерес для пользователей, не имеющих в наличии собранного программатора.

 
Впрочем, ничто не мешает отредактировать и сохранить файл прошивки в PONYPROG, а прошивать любым другим программатором, в том числе и UNIPROFom.

 

Установки служебных битов

Ponyprog

 
Установки служебных битов

Uniprof

 Рис. 9. Установки служебных битов

 

 

Установки служебных битов для этих двух оболочек показаны на рис.9.

 

Внимание! Программировать микроконтроллер желательно в собранном устройстве. В противном случае из-за отсутствия наружной обвязки контроллер сразу по окончании прошивки может перейти в режим автокалибровки и записать в EEPROM неправильное значение коррекции.

 

Подключение и использование
Готовое устройство подключается согласно схеме подключения, показанной нарис.4. К бортсети присоединяются только два провода: контакт 4 разъёма XI к «массе» скутера/мотоцикла, и контакт 3 того же разъёма - к любому проводу, получающему—12 В от замка зажигания. Обычно это всё можно найти в приборной панели («масса» приходит на лампы подсветки, а «+12 В» - на указатель топливомера).

 
Печатная плата имеет два крепёжных отверстия диаметром 2.5 мм для закрепления в каком-либо корпусе. Но можно поместить её и в отрезок эластичной изоляционной трубки или даже (после окончательной настройки) обтянуть термоусадкой.

 
При включении устройство выдаёт на индикатор проверочную последовательность из трёх комбинаций цветов. Одновременно выдаётся звуковой сигнал: один продолжительный или два коротких, в зависимости от содержимого EEPROM. Спустя несколько секунд устройство начинает нормально работать. Цвет отображает текущую температуру, а яркость устанавливается в соответствии с освещённостью. Время адаптации яркости составляет несколько секунд.

 

Андрей Леонтьев, г. Харьков

Литература.

1. moto.com.ua/forum

2. Радиохобби №3, 2012г стр. 50-53

19
 
Комментарии принадлежат их авторам. Мы не несем ответственности за их содержание.
Отправитель Нити
78L05
Отправлено: 23.07.2012 14:32  Обновлено: 23.07.2012 14:32
Главный Технолог
Дата регистрации: 10.01.2011
Откуда: Москва
Сообщений: 474
 Индикатор температуры двигателя с адаптивной яркостью
Молодцы! Так держать!


На мой взгляд, устройство можно использовать и для быта, например для измерения температуры воды в баке (это я вспомнил про отъезд на дачу). Очень много людей греют воду в баках на крыше за неимением горячего водопровода или котла.


Наверное, авторегулировку яркости надо сделать отключаемой через EEPROM. Не воспринимайте как критику, просто мысль
T112-10
Отправлено: 24.12.2015 17:39  Обновлено: 24.12.2015 17:39
Технический Директор
Дата регистрации: 17.07.2010
Откуда: Спиртогонск
Сообщений: 2053
 Индикатор температуры двигателя с адаптивной яркостью
Цитата:
3. Между порогами №2 и №3 - ровный красно-зелёный.
Вообще-то это будет жёлтый или оранжевый.

Разное

При пайке деталей над горловиной кинескопа накройте ее куском материи.

Интересно

При замене электролитических конденсаторов, кроме соблюдения полярности, не следует значительно превышать допустимое рабочее напряжение.

Похожие новости