Если Вы читаете эту статью, то, вероятно, Вы автолюбитель. Если на Вашем автомобиле уже установлена сигнализация с автозапуском двигателя и обратной связью, то моя статья вряд-ли будет Вам подспорьем для экономии денег, но всё таки можете для интереса почитать
1. Введение
В общем, всё началось с того, что приобрёл я себе летом автомобиль на вторичном рынке. На автомобиле была установлена простенькая сигнализация без наворотов, просто сигнализация и ничего более, которая умеет выполнять лишь функцию охраны. Но близилась осень, стало холодать и возникло желание по утрам садиться в тёплую машину. А гаража у меня нет, соответственно, нагреть машину можно только запустив двигатель, что штатная сигнализация не умеет делать, к сожалению. Посмотрев цену на тот же старлайн+установка ≈ 20 килорублей в моём городе. Цена кусается, по этому, немного подумав, я решил сам сделать систему управления запуском двигателя в дополнение к штатной сигнализации. Обошлась она мне в 2 месяца работы + около 1500 рублей + к этой сумме я делал в магазине «КЛЮЧИ» (которых в каждом городе навалом) дубликат ключа от автомобиля (по факту нужен только дубликат чипа-транспондера ключа для использования его в обходчике штатного иммобилайзера. Имхо, дорого за него содрали — 3600 рублей, но что поделаешь… Всё дешевле, чем старлайн за 20 килорублей). Штатный иммобилайзер блокирует запуск двигателя на программном уровне блока управления двигателем (ЭБУ, или в простонародии-МОЗГИ), если в замок зажигания вставлен ключ с другим, не прошитым в память ЭБУ и память иммобилайзера, трансондером, либо ключа в замке вообще нет. По этому, вариантов запуска двигателя, когда ключ не вставлен в замок зажигания, два: либо залить в ЭБУ прошивку с отключённым навсегда опросом иммобилайзера, что не очень правильно с точки зрения безопасности, либо обойти иммобилайзер только на время запуска двигателя путём временного подключения обходчика с дубликатом чипа-транспондера ключа. Я выбрал вариант с дубликатом, т.к. более безопасно и дешевле, чем перепрошивка ЭБУ. Есть ещё вариант цифрового обходчика, но, снимая осциллограммы с линии обмена между ЭБУ и ИММО я выяснил, что в кодовых посылках используется что-то вроде криптошифрования, посылки всегда разные и взломать алгоритм совсем не просто. Если кому интересно, какой автомобиль, то Mitsubishi Lancer IX Sport, 2.0, MT, EU, 2005 г.в.
Рисунок 1. Внешний вид дубликата чипа-транспондера (Type 46)
Вся моя система запуска представляет собой блок управления, который находится в автомобиле, и брелок, который с собой носишь, когда нужно. Радиообмен между блоком и брелком шифрованный, шифрование организовано на программном уровне на основе генерации случайного числа и ключа шифрования.
Первая версия брелка получилась у меня не очень компактной, сейчас делаю вторую версию. Дальность действия связи по прямой видимости около 350 метров в городской среде. Радиообмен организовал с помощью радиомодулей на базе чипа NRF24L01. На алиэкспрессе их несколько модификаций. Я испытывал NRF24L01 + PA + LNA (красная плата, чёрная плата) и ещё модуль E01-ML01DP5, который тоже на базе NRF24L01 сделан (рисунок 2). И модуль E01-ML01DP5 попал на первое место моего конкурсного отбора. Модули с красной платой тоже неплохи, но дальность у них немного меньше, метров 250 где-то. Самые плохие по дальности оказались модули с чёрной платой, метров 130 где-то всего.
Рисунок 2. NRF24L01 + PA + LNA (красная плата) и E01-ML01DP5
2. Блок управления
Рисунок 3. Внешний вид готового блока управления и момент подключения блока к цепям автомобиля.
Рисунок 4. Схема блока управления.
Клеммы подключений блока к цепям автомобиля на схеме названы в соответствии с принципиальными схемами моего автомобиля. Во вложении я прикреплю мануал со схемами, чтобы можно было сопоставить со схемой Вашего авто, если соберётесь повторить мою систему.
К примеру, «Вход «+ -» с панели приборов кл.№37 («BRAKE», page 90-91)» означает, что эта клемма подключается к цепи BRAKE (датчик стояночного тормоза) на клемму №37 панели приборов автомобиля, обозначение находится на странице 90-91 мануала на автомобиль. В состоянии, когда стояночный тормоз поднят (затянут) на вход приходит «-» бортовой сети, в противном случае, если тормоз отпущен, приходит «+».
Для подключения к силовым цепям (выходы О1-О5 на схеме блока) не нужно использовать дополнительные электромагнитные реле, как это обычно делается в автомобильных схемах. Со всей нагрузкой превосходно справляются силовые полевые транзисторы, для которых алюминиевый корпус блока управления служит радиатором.
Описание входных и выходных сигналов блока есть на принципиальной схеме. Единственное, на чём хотелось бы заострить Ваше внимание, так это на том, что входы I5 и IO1 пока что не задействованы в работе, т.к. не успел до наступления холодов написать код для их корректной работы. Планировалось сделать чтение кодов ошибок ЭБУ по K-Line шине и измерение частоты вращения коленчатого вала двигателя по импульсной линии.
Для измерения температуры двигателя используется отдельный датчик температуры — NTC термистор номинальным сопротивлением 10 кОм, установленный на клапанной крышке двигателя. Я сделал его так-взял обжимную кабельную клемму под сечение на 6 квадратных миллиметров, залил внутрь теплопроводной пастой КПТ-8 и вставил туда термистор с, заведомо припаянными и заизолированными термоусадочными трубками, проводами . Точно такой же термистор установлен на плате в самом блоке для измерения температуры блока, выглядит, как чёрная капля. На фото платы выше его видно между торцом микроконтроллера и модулем радиосвязи (рисунок 5). По-скольку блок располагается в салоне автомобиля, то этот термистор измеряет температуру салона, грубо говоря.
Рисунок 5. Спрятанный чип-транспондер. Термистор.
Пару слов об обходчике иммобилайзера: чип-транспондер спрятан в корпус электролитического конденсатора вместе с катушкой индуктивности. Вторая катушка индуктивности (на схеме не отображена) намотана поверх катушки штатного иммобилайзера, которая расположена у замка зажигания возле рулевого колеса. Обе катушки содержат около 50-ти витков лакированным проводом от обмотки старого электромагнитного реле диаметром 0,2 мм. Вторая катушка подключается ко входу блока управления экранированным проводом. Эта конструкция обходчика широко известна, можете погуглить «обходчик иммобилайзера своими руками», если интересны подробности. Обходчик включается контактами реле Р1, подключая первую катушку (с транспондером в конденсаторе) к штатной катушке (второй катушке) на время автозапуска двигателя, когда ключа нет в замке зажигания. После успешного запуска обходчик отключается.
3. Брелок
Рисунок 6. Главное меню
Рисунок 7. Меню ДВИГАТЕЛЬ
Рисунок 8. Меню НАСТРОЙКИ
Рисунок 9. Схема брелка
Брелок имеет простой интуитивно понятный интерфейс. В наличии 3 меню, которые вы видите на рисунках 6, 7, 8. На главном меню отображаются текущие параметры измерений остатка процента заряда аккумулятора брелка (Заряд), напряжение бортовой сети автомобиля (Uб=12,7 Вольт), температура двигателя (tдв= -7,5 градусов), температура блока управления (tбл= -6,1 градусов). Перемещение курсора «>» осуществляется нажатием кнопок на боковой части брелка. Элементом питания брелка служит Li-Ion аккумулятор на 500 mAh, зарядка брелка осуществляется через micro-USB разъём. На данный момент, при постоянно включенном состоянии, заряда аккумулятора брелка хватает где-то на 10-12 часов. В следующей версии брелка (о котором писал в начале статьи) планирую исправить этот недостаток другими схемными решениями.
В меню ДВИГАТЕЛЬ можно дать команду блоку на запуск/останов двигателя, а также команду на включение удержания зажигания при запущенном двигателе и вставленном в замок зажигания ключе. Очень полезная функция на случай, если вы приехали, например, в магазин за хлебушком и хотите оставить автомобиль с запущенным двигателем и включенной печкой. Активируете удержание и в течение 5-ти секунд выключаете зажигание и извлекаете ключ. После истечения 5-ти секунд, блок проверяет, извлечён ли ключ из замка, включает поворотники на 2 секунды и «защёлкивает» режим удержания, поддерживая питание цепей двигателя для его работы. Далее ставите авто на охрану штатной сигналкой и идёте за хлебушком, двигатель и печка продолжают работать. Если в этом режиме отпустить рычаг стояночного тормоза, то двигатель остановится. Удержание отключается автоматически через 5 секунд после включения зажигания ключом. Также, двигатель можно остановить, дав команду с брелка на останов.
В меню НАСТРОЙКИ можно включить/отключить функцию автозапуска двигателя по снижению температуры двигателя до уставки, которая также редактируется в этом пункте меню (на рисунке 8 уставка температуры автозапуска t:-16 градусов, редактируется в пределах от -99 до -0 градусов); включить/отключить функцию автоостанова двигателя по достижении температуры значения уставки ( t: 50 градусов), которая также редактируется в этом пункте меню в пределах от 0 до 99 градусов; отредактировать время работы двигателя после выполнения автозапуска/удалённого запуска (от 0 до 99 минут). Отключить функцию останова по времени работы нельзя. Я подумал, что так будет более правильно, а то мало-ли, вдруг забыл, и двигатель так и будет работать, пока бензин весь не скушает. Функция останова не активна в режиме удержания, так что в этом режиме двигатель будет работать, пока его не остановите командой с брелка.
Article2
При неудачном запуске двигателя или непредвиденном останове блок отправляет причину брелку и она выводится на экране. Причины бывают:
- Ошибка ручного тормоза;
- Ошибка зарядки аккумулятора;
- Ошибка закрытых дверей;
- Ошибка давления масла;
- Таймаут работы истёк;
- Температура двигателя достигла уставки;
- Неизвестная ошибка.
Блок управления участвует в силовых схемах автомобиля только, когда вы инициируете запуск/останов/автозапуск/автоостанов/удержание. Всё остальное время производится только считывание параметров, выходы блока не активны. Если возникает одна из ошибок, то блок отключает все цепи, которые были им включены.
Запуск двигателя происходит только после проверки соблюдения условий по логическому «И»: 1) ручник включён 2) индикатор отсутствия зарядки включён 3) закрыты все двери. Если одно из условий не выполняется, возникает ошибка. После запуска двигателя, каждые 5 секунд проверяются сигналы по логическому «И»: 1) ручник включён 2) наличие зарядки аккумулятора 3) индикатор аварийного давления масла выключен. Если одно из условий не выполняется, то происходит останов двигателя и возникает соответствующая ошибка.
При неудачном автозапуске или удалённом запуске через 10 секунд выполняется повторная попытка запуска двигателя. Если повторная попытка не увенчалась успехом, то блок прекращает попытки запуска двигателя. Двигатель считается запустившимся и отключает стартерную цепь, если в течение 4-х секунд после включения стартерной цепи появилась зарядка аккумулятора, в противном случае возникает ошибка зарядки аккумулятора. Двигатель считается запущенным, если есть зарядка аккумулятора и давление масла.
4. Заключение
Платы для блока и брелка делал стандартным методом ЛУТ, элементная база довольно доступна на просторах Алиэкспресса. Единственное с мощными полевиками нужно не ошибиться, потому что много подделок.
В дальнейшем планирую доделать функции, которые планировал изначально сделать, но не успел в связи с приближающейся зимой. А также сделаю вторую версию брелка, в котором применю мегу 168 и дополню ещё несколькими функциями, её уж точно должно хватить на всё. В архиве к статье печатные платы в формате Sprint Layout, прошивки для микроконтроллеров. Мануал на электрооборудование автомобиля можно скачать отсюда (https://drive.google.com/file/d/1qBoE3BjxL7LQfiCRQ1ws33VQHyTklP_R/view?usp=sharing), в архив к статье не смог добавить, т.к. для этого сайта файл слишком большой и не принимает его.
Внизу прикрепил видео работы системы, простите за ночь в конце
Буду рад ответить на все ваши вопросы в комментариях, спасибо за внимание!
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| DD1 | МК AVR 8-бит | ATmega8-16PU | 1 | Брелок | ||
| LCD1 | LCD-дисплей | 5110 | 1 | Брелок | ||
| VT1 | MOSFET-транзистор | AO3400 | 2 | Брелок | ||
| VD3-VD10 | Диод | КД522А | 8 | Брелок | ||
| MODULE | Радиомодуль | NRF24L01 | 2 | Брелок и блок управления | ||
| DD2 | Контроллер заряда | LTC4054-4.2 | 1 | Брелок | ||
| DD3 | STEP-UP DC-DC CONVERTER | MT3608 | 1 | Брелок | ||
| VT2 | Биполярный транзистор | КТ3130В9 | 1 | Брелок | ||
| C1-C3 | Конденсатор | 220n | 3 | Брелок | ||
| C4-C5, C8 | Конденсатор | 220µ | 3 | Брелок | ||
| C6, C9-C11 | Конденсатор | 100n | 4 | Брелок | ||
| C7 | Конденсатор | 470µ | 1 | Брелок | ||
| C12-C14 | Конденсатор | 100µ | 3 | Брелок | ||
| DD4 | Линейный регулятор | AMS1117-3.3 | 1 | Брелок | ||
| L1 | Катушка индуктивности | 22µH | 1 | Брелок | ||
| L2 | Катушка индуктивности | 5µH | 1 | Брелок | ||
| HL1 | Светодиод | RED | 1 | Брелок | ||
| HL2 | Светодиод | BLUE | 1 | Брелок | ||
| R1 | Резистор | 1 кОм | 1 | Брелок | ||
| R2-R4, R23-R24 | Резистор | 220 | 5 | Брелок | ||
| R5, R | Резистор | 9.1 кОм | 2 | Брелок | ||
| R6 | Резистор | 3.2 кОм | 1 | Брелок | ||
| R7, R11, R17 | Резистор | 5.6 кОм | 3 | Брелок | ||
| R8 | Резистор | 1.2 кОм | 1 | Брелок | ||
| R9 | Резистор | 200 | 1 | Брелок | ||
| R10, R18 | Резистор | 100 | 2 | Брелок | ||
| R12-R15, R19-R22 | Резистор | 6.8 кОм | 8 | Брелок | ||
| R26 | Резистор | 200 кОм | 1 | Брелок | ||
| VD2 | Стабилитрон | BZB84-C3V3 | 1 | Брелок | ||
| С7 | Конденсатор | 2200µ | 1 | Блок управления | ||
| С18 | Конденсатор | 3µ | 1 | Блок управления | ||
| C1, C4, C9 | Конденсатор | 470n | 3 | Блок управления | ||
| C12, C13 | Конденсатор | 22p | 2 | Блок управления | ||
| C2, C3, C8, C10 | Конденсатор | 470µ | 4 | Блок управления | ||
| C5, C11, C14, C15, C17, C19 | Конденсатор | 100n | 6 | Блок управления | ||
| C6, C16 | Конденсатор | 10µ | 2 | Блок управления | ||
| DD1 | Линейный регулятор | AMS1117-3.3 | 1 | Блок управления | ||
| DD2 | DC/DC импульсный конвертер | LM2596 | 1 | Блок управления | ||
| DD3 | ИС источника опорного напряжения | TL431 | 1 | Блок управления | ||
| DD8 | МК AVR 8-бит | ATmega16 | 1 | Блок управления | ||
| DD3-DD7 | Операционный усилитель | LM358-N | 5 | Блок управления | ||
| F3 | Предохранитель | 10А | 1 | Блок управления | ||
| F4 | Предохранитель | 20А | 1 | Блок управления | ||
| F5 | Предохранитель | 25A | 1 | Блок управления | ||
| F1, F2, F6 | Предохранитель | 5A | 3 | Блок управления | ||
| L1 | Катушка индуктивности | 45µH | 1 | Блок управления | ||
| L2 | Катушка индуктивности | 100µH | 1 | Блок управления | ||
| L3 | Катушка индуктивности | 200µH | 1 | Блок управления | ||
| NTC | Термистор | 10k | 1 | Блок управления | ||
| Q1 | Кварц | 8MHz | 1 | Блок управления | ||
| R50 | Резистор | 30 кОм | 1 | Блок управления | ||
| R55 | Резистор | 15 кОм | 1 | Блок управления | ||
| R59 | Резистор | 2.7 кОм | 1 | Блок управления | ||
| R60 | Резистор | 4.7 кОм | 1 | Блок управления | ||
| R1, R5, R7, R10, R13, R16, R19, R22, R25, R28, R45, R52, R62, R65, R71, R74, R77, R80 | Резистор | 20 кОм | 18 | Блок управления | ||
| R2, R6, R8, R11, R14, R17, R20, R23, R26, R29, R31, R32, R34, R36, R38, R46, R47, R49, R53, R57, R58, R61, R63, R66, R68, R69, R70, R72, R75, R78, R81 | Резистор | 10 кОм | 31 | Блок управления | ||
| R3, R12, R18, R24, R48, R67, R76, R82 | Резистор | 47 кОм | 8 | Блок управления | ||
| R30, R54 | Резистор | 100 кОм | 2 | Блок управления | ||
| R39, R40 | Резистор | 5 кОм | 2 | Блок управления | ||
| R4, R9, R15, R21, R27, R64, R73, R79 | Резистор | 3.3 кОм | 8 | Блок управления | ||
| R41, R42, R43, R44 | Резистор | 6.8 кОм | 4 | Блок управления | ||
| R51, R56 | Резистор | 1 кОм | 2 | Блок управления | ||
| VD1 | Диод Шоттки | 1N5822 | 1 | Блок управления | ||
| VD12, VD13 | Выпрямительный диод | 1N5408 | 2 | Блок управления | ||
| VD2, VD3, VD4 | Выпрямительный диод | 10A10 | 3 | Блок управления | ||
| VD5, VD6 | Диод Шоттки | MBR20100CT | 2 | Блок управления | ||
| VD7, VD8, VD9, VD10, VD11 | Диод | КД522Б | 5 | Блок управления | ||
| VT9 | MOSFET-транзистор | IRFZ44N | 1 | Блок управления | ||
| VT1, VT3, VT5, VT7 | MOSFET-транзистор | IRF4905 | 4 | Блок управления | ||
| VT2, VT4, VT6, VT8, VT10, VT11, VT12 | Биполярный транзистор | BC547 | 7 | Блок управления | ||