JedlaTech

Palubní počítač pro vozy Škoda Felicia

Do Felicií se za příplatek montoval palubní počítač TC-6P firmy APRI. Protože však většina u nás prodaných felicí byla v základní výbavě, málokdo si za tento počítač připlatil a tak si dodnes drží cenu jakožto "rarita".

Chtěl jsem mít v autě palubní počítač, ale nebyl jsem ochoten platit 3tisíce za starší a zároveň jsem se chtěl trošku přiučit programování... a tak jsem se pustil do vývoje vlastního palubního počítače.

Popisované řešení je postaveno na procesoru Atmel ATmega32 a měřené informace jsou zobrazovány na displeji mobilního telefonu NOKIA3310.

Funkce palubního počítače:

Okamžitá a průměrná rychlost
Okamžitá a průměrná spotřeba
Ujetá vzdálenost a množství spotřebovaného paliva
Venkovní a vnitřní teplota
Čas jízdy
Napětí v palubní síti

1. Trocha teorie

Jednoduché blokové schéma palubního počítače:

Popis měření jednotlivých veličin:

Čas jízdy - pro měření doby jízdy je palubní počítač opatřen hodinkovým krystalem 32,768kHz, pomocí kterého se v procesoru generuje pravidělně každou 1s přerušení. Bez krystalu/s vadným krystalem počítač není schopen prakticky žádné funkce!
Ujetá vzdálenost - v případě vozů Škoda Felicia je možno ujetou vzdálenost jednoduše snímat připojením hallova snímače do tachometru, který má pro tento účel již výroby okénko (pro originální palubní počítač). Uvnitř tachometru se nachází kotouček, po jehož obvodu jsou umístěny 4 magnety. Umístěním hallova snímače do vhodné vzdálenost od kotoučku tedy získáme při jedné otáčce lanka náhonu tachometru 4 impulzy. Ujetá vzdálenost 100m pak odpovídá 392impulzům. Jednoduchým počítáním impulzu ze snímače je možno určit ujetou vzdálenost přičemž nejmenší naměřitelná hodnota v našem případě bude 25m (odpovídá 392/4 = 98impulzů).
Aktuální rychlost - aktuální rychlost jízdy je určena počítáním pulzů hallova snímače (určení ujeté vzdálenosti) po dobu 2s a následným přepočtem na rychlost v km/h.
Průměrná rychlost - je určena jednoduše dělením celkové ujeté vzdálenosti a celkové doby jízdy s následným přepočtem na km/h.
Množství spotřebovaného paliva - u vozů s elektronickým vstřikováním paliva lze množství paliva dopraveného do motoru určit jednoduchým způsobem. Uvažujeme konstantní tlak vstřikovaného paliva a minimální vliv přechodových dějů při otevírání a zavírání sacího ventilu. Pak množství paliva vstřiknutého do válce je přímo úměrné délce otevření vstřikovacího ventilu, kterou určuje řídicí jednotka motoru. Důležitá je konstanta průtoku jednotlivých vstřikovacích ventilů, která je libovolně nastavitelná v servisní módu palubního počítače. Tento palubní počítač je tak možno použít pro motory 1.3BMM, 1.3MPi i 1,6MPi. V případě MPi motorů je potřeba připojit pouze 1! vstřikovač.
Aktuální spotřeba - je vypočítána z celkové doby otevření vstřikovacího ventilu a počtu impulzů z hallova snímače po dobu 2s. Tyto dvě hodnoty jsou následne vyděleny a přepočítány na spotřebu ve formátu l/100km. V případě že počet impulůzu z hallova snímače je nízký (nebo nulový) je vyhodnocena velmi pomalá jída (stání) a pak je hodnota přepočítána na l/h
Průměrná spotřeba - je vypočítána z celkové doby otevření vstřikovacího ventilu (celkové množství spotřebovaného paliva) a celkového počtu impuůzu hallova snímače (celková ujetá vzdálenost) tyto hodnoty jsou následne přepočítány na průměrnou spotřebu v l/100km.
Napětí - měření napětí je důležitou funkcí pro kontrolu funkce alternátoru. Správně naměřená hodnota napětí je důležitá pro funkci počítače. Palubní počítač je totiž spuštěn po zapnutí zapalování, kdy ukáže celkové naměřené hodnoty. Přepnutí počítače do režimu měření však nastane až v okamžiku, kdy napětí přesáhne hodnotu 13V, tedy po nastartování. Taktéž vypnutí počítače se provede po odpojení napětí od měřícího vstupu (tedy při vypnutí zapalování).
Teplota - pro měření vnitřní a venkovní teploty bylo vybráno čidlo Dallas DS18B20, především z důvodu dostupnosti. Jinak zde asi není co dodat.

2. Elektronika

a) Schéma zapojení

Krátký popis zapojení:

Napájení, vypínání - pro napájení počítače je použit klasický 5V stabilizátor 7805 s filtračními kondenzátory. Pro spuštění počítače je nutno přivést napětí na vstup +12V_KLICEK - tedy napětí při zapnutí zapalování. Toto napětí je zároveň zmenšeno přes odpory R7,R8 a při překročení hodnoty 13V se počítač přepne do režimu měření. Důležitý je také vstup +12V_STALE, jehož funkce se projeví na ukládání hodnot z poslední jízdy. Při vypnutí motoru - tedy +12V_KLICEK = 0V je tímto napětím počítač udržen spuštěný tak dlouho aby stihl dokončit všechny výpočty a uložit naměřené hodnoty. Následně je počítač vypnut 5V impulzem VYPNUTI na bázi tranzistoru T3, čímž dojde k uzavření tranzistoru T2.
Snímání vstřikování - pro měření spotřebovaného množství paliva je potřeba připojit signál VSTRIKY přímo na signálový vodič vstřikovacího ventilu motoru. Protože na rozdíl od originálního počítače (ten používá indukční snímač) zde existuje galvanické spojení přímo s řídicím signálem, je vstup opatřen ochrannou diodou D3 a oddělen optočlenem PC817. To aby při poruše náš počítač neměl snahu ovládat vstřikování motoru. Tranzistor T3 pouze invertuje signál pro vstřikování, což má smyslu pro SW řešení
Měření ujeté vzdálenosti - na DPS palubního počítače jsou umístěny pouze 3 součástky potřebné pro správnou funkci hallova snímače, který není uveden ve schématu! Je totiž umístěn přímo na zadní straně tachometru - jedná se o TLE4905L. Důležité je písmeno L, jedná se bipolární verzi tohoto snímače. Snímač je připojen třemi vodiči - +5V, zem a signál.
Měření teploty - pro připojení teplotních čidel DS18B20 je potřeba pouze odpor 4k7. Opět teplotní čídla nejsou uvedena ve schématu, jejich umístění je individuální. Opět každé čidlo je připojeno třemi vodiči - +5V, zem a signál.
Displej Nokia3310 - komunikace s displejem je zapojena přes oddělovací 1K odpory. Bližší popis zapojení displeje byl popsán zde.

b) Deska plošných spojů a osazovací plán

Pro zachování malých rozměrů byla navržena DPS kombinující SMD součástky s klasickými součástkami s drátovými vývody.

Osazovací plánek se tedy skládá z plánu SMD součástek z jedné strany a klasických součástek z druhé.

Strana SMD součástek:	Strana klasických součástek:

c) Seznam součástek:

Součástka	Hodnota	Pouzdro
R12, R13, R14	1k	SMD1206
R6	1k2	SMD1206
R5, R9	4k7	SMD1206
R1, R2, R3, R4, R8, R10, R11	10k	SMD1206
R7	100k	SMD1206
C6, C7	22p	SMD1206
C12, C13	4n7	SMD1206
C2, C4, C5, C11	100n	SMD1206
C8, C9, C10	10µ/25V
C1, C3	100µ/25V
D1, D2, D3	1N4007	SMD
T1, T3	BC546	TO-92
T2	BD238	TO-126
F1, F2	200mA	MST250
IC1	ATmega32	TQFP44
IC2	7805T	TO-220
IC3	PC817	DIP4
Q1	14,7456MHz	HC49U/S
Q3	32,768kHz	DT38
Konektor pro displej	PSL10W
Konektor připojení do auta	CANNON15Z

Hallů snímač	TLE4905L	P-SSO-3-2
2x teplotní čidlo	DS18B20	TO-92

3. Kontrukce

a) Hlavní deska

Podoba desky plošných spojů vyrobené dle uvedených podkladů:

Osazená deska plošných spojů:

Připojení Cannon 15 konektoru:

Pin konektoru	Význam
1	Signálový vodič teplotního čidla
2	Signálový vodič teplotního čidla
3	Napájecí napětí stálých 12V
4	Napájecí napětí 12V po zapnutí zapalování
5,6	Zem
7	Výstupní napětí 5V
8	Připojení vstřikovacího ventilu motoru
9	Signálový vodič hallova snímače na tachometru
10,11,12,13	Zem
14,15	Výstupní napětí 5V

Jak je vidět na konektoru je vyvedeno hned několik zemí a napájecí napětí 5V. Díky tomu je možno pro každý snímač připojit vlastní vodiče s napájením a zemí.

b) Držák hallova snímače pro tachometr

Pro uchycení hallova snímače k tachometru a pro připojení vodičů jsem navrhnul jednoduchý malinký plošňáček, který příjde namontovat ze zadní strany tachometru.

Vyleptaný plošňáček:

Osazení pro montáž do tachometru:

Tachometr má již zvýroby "okýnko" pro připevnění snímače:

Připevnění Hallova snímače k tachometru. Snímač je potřeba natvarovat tak, aby nebránil volnému otáčení ručičky ani rotaci magnetického kotouče (vyzkoušet šroubovákem zasunutým do otvoru pro lanko). Před definitivním zašroubování k tachometru je potřeba do svorek připevnit 3 vodiče: +5V, zem a signálový vodič.

c) Displej Nokia3310

Detailní způsob práce s zapojení pinů ke konektoru PSL10 bylo již popsáno zde.

Ke konektoru mobilního telefonu je tedy potřeba připojit konektor PSL10, kterým je pak pomocí propojovacího plochého vodiče připojen k elektronice palubního počítače.

Pro zabudování displeje do auta jsem použil originální záslepku palubního počítače a originální kryt telefonu Nokia3310. Kryt zajišťuje správný tvar okénka pro displej a také krycí plexi. Tvarové rozdíly mezi záslepkou a částí krytu vykryl tmel.

Ve zkratce číslování propojení displeje na konektor PSL10:

Displej byl přilepen k hotové krytce epoxidovým lepidlem. Dale na celek byla přilepena krabička U-KM02, která na celek padne po odříznutí jedné strany. Slouží jedna jako držáček konektoru a jednak je vylepena alobalem a je v ní umístěna bílá podsvětlovací dioda.

4. Ovládání

a) Spuštění - zapnuté zapalování, vypnutý motor

První spuštění se provede zapnutím zapalování - tedy přivedením napětí +12V na vstup 4. Pokud toto napětí je menší než asi 13V, pak se zobrazí následující sekvence:

Logo	Celková spotřeba	Minulá spotřeba	Teplota	Napětí

Po spuštění se tyto obrazovky samočinně přepínají.

Celková spotřeba - je nevynulovatelná hodnota ujetých km a litrů spotřebovaného paliva. Je tak možno sledovat spotřebu za posledních x tisíc km.

Minulá spotřeba - jsou vynulovatelné hodnoty. Hodnoty lze vynulovat po nastartování motoru podržením obou ovládacích tlačítek po dobu 2s.

b) Spuštění - nastartovaný motor

Jakmile napájecí napětí překročí hodnotu 13, přepne se počítač do režimu měření. Mezi jednotlivými funkcemi počítače, lze jednoduše přepínat dvěmi tlačítky (funkce vpřed a vzad). Dlouhým podržením obou tlačítek dojde k vynulování hodnot: ujetá vzdálenost, množství spotřebovaného paliva, průměrná spotřeba, čas jízdy.

Spotřeba	Rychlost	Vzdálenost/Palivo	Čas jízdy	Dobíjení	Teplota

c) Servisní menu

Servisní menu je speciální menu pro korekci měřených údajů.

Počítač se do servisního menu přepíná následující způsbem: je potřeba držet stisknuta obě tlačítka a zároveň zapnout napájení (zapalování).

Na displeji se pak samočinně přepínají obrazovky, přičemž k přepnutí dojde vždy při delší nečinnosti.

Kontrast	Napětí	Spotřeba	Final

Pravé tlačítko znamená vždy korekci směrem nahoru (+) a levé směrem dolu(-).

Na první obrazovce se nastavuje kontrast displeje, dále pak hodnota dobíjecího napětí (provonat hodnotu s hodnotou voltmetru připojeného na baterii).

Korekce průtoku paliva se provádí následujícím způsobem:

Zajet na čerpací stanici :-) Načerpat plnou nádrž benzínu a vynulovat hodnoty v palubním počítači (dlouhý stisk obou tlačítek při nastartovaném motoru).
Jezdit a jezdit a jezdit... dokud se nerozsvítí hladové oko.
Zajet na čerpací stanici :-) Opět načerpat plnou nádrž benzínu. Spustit palubní počítač v servisním režimu a na třetí obrazovce porovnat hodnotu množství spotřebovaného paliva s hodnotou skutečně načerpaného paliva (na stojanu, na účtu). Případně tlačítky (+),(-) tuto hodnotu dorovnat aby byla stejná. Malým číslem je uvedena konstanta průtoku, která by měla být cca stejná vždy pro daný typ motoru (1.3BMM, 1.3MPI, 1.6MPI).

Vzhledem k zaokrouhlování výpočtů v procesoru je lépe tento proces několikrát zopakovat.

Download

Seznam součástek

Schéma zapojení a deska plošných spojů

Zařízení nebylo schváleno pro provoz v automobilu proto veškerá montáž a užívání je pouze na vlastní nebezpečí. Autor neručí za škody způsobené montáží ani používáním.