Современные автомобили оснащены большим количеством информационно-указательных приборов и сигнальных ламп, предназначенных для контроля работоспособности их основных систем. Однако получаемая с их помощью визуальная информация, с одной стороны, требует отвлечения внимания водителя от контроля дорожной ситуации, а с другой — не достаточно удобна и не всегда может быть вовремя замечена. Эта проблема особенно актуальна для автолюбителей с небольшим водительским стажем, а последствия ее могут быть весьма серьезны. Например не вовремя замеченные показания указателя температуры двигателя о перегреве могут привести к выходу его из строя и, как следствие, к большим финансовым затратам. Не менее неприятными могут оказаться и незамеченные отказы других узлов автомобиля, таких как тормозная и смазочная системы, генератор, задние сигнальные фонари и т.д.
Предлагаемая вниманию читателей «говорящая» бортовая система контроля (БСК) предназначена для использования в отечественных и импортных автомобилях и выдает информацию об обнаруженных неисправностях в речевой форме. Сообщения выдаются мужским или женским голосом (в зависимости от используемой программы и прошивки «речевого» ПЗУ), а качество речи соответствует «телефонному» по классификации Windows Sound System. Перечень сообщений, выдаваемых системой, приведен в таблице.
N Условие выдачи сообщения Фраза сигнализации Кол-во п/п сообщений 1 Температура двигателя Перегрев двигателя 2 более 98 С 2 Пониженный уровень тормоз- Отказ тормозной системы 2 ной жидкости (срабатывание датчика разгерметизации тормозной системы) 3 Напряжение в бортовой сети Нет зарядки аккумулятора 2 меньше 11 В 4 Напряжение в бортовой сети Отказ регулятора напряже- 2 больше 15 В ния 5 Низкое давление масла при Аварийное давление масла 2 частоте вращения коленва- ла более 900 об/мин 6 Не полностью открыта воз- Закрыта воздушная заслон- 1 душная заслонка карбюра- ка тора (включен "подсос") при температуре двигателя более 80 С 7 Обрыв цепи ламп Отказ сигнала торможения 2 стоп-сигнала 8 Обрыв цепи ламп Отказ габаритного сигнала 2 задних габаритных фонарей 9 Обрыв цепи ламп Отказ сигнала заднего хода 2 фонарей заднего хода 10 После включения зажигания Счастливого пути 1 все контролируемые системы в норме
Несколько экземпляров данного устройства более года эксплуатировалось на легковых автомобилях различных марок и показало высокую надежность и эффективность.
Pис.1
Устройство (рис.1) реализовано на базе однокристальной микроЭВМ КР1816ВЕ35. Микросхема DD6 выполняет функции формирователя шины адреса, а DD7 — внешней памяти программ. Порт P1 ОМЭВМ DD10 используется для формирования старших адресов «речевого» ПЗУ DD11, в котором содержится оцифрованная и определенным образом сжатая речевая информация. Младшие разряды порта P2 ОМЭВМ используются для адресации ПЗУ программ DD7, а старшие разряды этого порта совместно с ИС DD13 и DD8.4 — для выбора внешних устройств: ПЗУ речи DD11, коммутатора входных данных DD3-DD5 и регистра звукового тракта DD12. На логических элементах DD8.1, DD8.2, DD9.1, DD9.4 выполнен генератор импульсов частотой 7 кГц, использующихся в качестве тактовых при выводе речи.
Интерфейсная часть схемы, обеспечивающая сопряжение коммутатора данных DD3-DD5 с системой электрооборудования автомобиля и приведение входных сигналов к ТТЛ-уровням, реализована на ИС DD1, DD2 и DA2. При этом операционные усилители DA2.1, DA2.2 осуществляют сравнение сигнала датчика температуры с уставками, задаваемыми резисторами R7 и R11, на микросхеме DD2 реализован формирователь импульсов нормированной длительности из входных импульсов зажигания, а элементы ИС DD1 работают как преобразователи уровня и пороговые элементы.
Как видно из представленной на рис.1 схемы, из 18 входных линий коммутатора данных DD3-DD5 задействовано для ввода информации только 10. Остальные входы частично используются как служебные при настройке устройства, а частично — как резерв для подключения дополнительных датчиков и развития системы.
Звуковой тракт устройства включает в себя цифро-аналоговый преобразователь на ИС DA3 и DA4, фильтр Баттерворта 4 порядка с частотой среза 3 кГц на операционных усилителях DA5.1, DA5.2 и усилитель низкой частоты DA6.
Источник питания БСК выполнен на интегральном стабилизаторе DA1, формирующем напряжение +5 В, и транзисторах VT1-VT3, которые совместно с элементами VD2-VD4 и С5, С6 обеспечивают инверсию полярности и стабилизацию напряжения питания -5 В. В качестве управляющих импульсов инвертора полярности используется сигнал CLK, вырабатываемый тактовым генератором вывода речи.
Настройка устройства осуществляется с помощью подстроечных резисторов:
R7 — настройка на температуру, при которой выдается фраза «Закрыта воздушная заслонка»;
R11 — настройка на температуру для выдачи фразы «Перегрев двигателя»;
R21 — настройка на напряжение срабатывания для фразы «Нет зарядки аккумулятора»;
R22 — настройка на напряжение срабатывания для фразы «Отказ регулятора напряжения»;
R24 — регулировка тактовой частоты выдачи речи;
R36 — регулировка уровня громкости.
На рис.2 приведена принципиальная схема одного из трех идентичных каналов блока контроля работоспособности ламп в задних фонарях. Учитывая параллельность соединения одноименных ламп, для независимости контроля каждой из них схема электрооборудования автомобиля дорабатывается путем введения диодной развязки ламп с помощью VD1, VD3. После такой доработки узел обеспечивает контроль работоспособности обеих ламп как во включенном, так и в выключенном состоянии.
Pис.2
До тех пор, пока напряжение на лампы не подано, элементы R1, VD2, LD1 и R3, VD4, LD2 совместно с нитями накала соответствующих ламп образуют делители напряжения. Так как сопротивления нитей ламп очень малы, падение напряжения на них незначительно, транзисторы VT1 и VT2 закрыты и на выходе узла присутствует логическая «1». В случае обрыва цепи любой из ламп соответствующий транзистор открывается и на выходе узла формируется логический «0» — признак отказа лампы. Во включенном состоянии ламп, т.е. когда на них подается напряжение от бортовой сети, контроль их работоспособности осуществляется с помощью датчиков тока. Датчики представляют собой герконы KD с намотанными на них обмотками LD. Последние включены последовательно с контролируемыми лампами, поэтому при протекании по ним тока контакты герконов замыкаются, шунтируя база-эмиттерные переходы транзисторов. Транзисторы VT1, VT2 находятся в закрытом состоянии, а выход узла — в состоянии логической «1». При отказе любой из ламп ток по обмотке соответствующего датчика не протекает, контакты геркона размыкаются, открывается соответствующий транзистор и состояние на выходе узла меняется на противоположное.
БСК подключается к системе электрооборудования автомобиля в соответствии со схемой, приведенной на рис.3, и работает следующим образом.
Pис.3
После подачи на устройство напряжения питания при включении зажигания, начинается сканирование задействованных в системе штатных датчиков автомобиля и выходов блока контроля работоспособности ламп. Если в течение 5 секунд ни на одной из входных линий БСК не будет зафиксирован признак отказа, сканирование датчиков прерывается и устройство переходит к выдаче фразы «Счастливого пути», выбирая необходимую оцифрованную информацию из ПЗУ речи, после чего опять возвращается к опросу датчиков. В случае возникновения в процессе последующей эксплуатации автомобиля на одной или нескольких входных линиях БСК признака отказа, устройство аналогичным образом выдаст соответствующую фразу сигнализации. При этом для обеспечения надежности работы устройства и защиты от ложных срабатываний, активный уровень на входных линиях БСК воспринимается как признак отказа только в том случае, если он присутствует на линии непрерывно в течение 3 секунд.
В большинстве случаев программой предусмотрен двойной повтор фразы для повышения надежности ее восприятия. Кроме того, с этой же целью каждую фразу предваряет тональный звуковой сигнал, привлекающий внимание водителя и готовящий его к приему информации.
Конструктивно устройство выполнено в виде двух блоков: блока БСК, размещаемого в салоне автомобиля под приборной панелью, и блока контроля работоспособности ламп, устанавливаемого в районе задних фонарей.
С вопросами по данной публикации можете обратиться к автору статьи С.Сукову — sfs@fcita.donetsk.ua
(РЛ 1998, N6)
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Схема 1 | |||||||
| DD1, DD2 | Микросхема | 561ЛА7 | 2 | ||||
| DD3-DD5 | Микросхема | 561ЛН3 | 3 | ||||
| DD6 | Микросхема | 555ИР23 | 1 | ||||
| DD7 | Микросхема | 573РФ2 | 1 | ||||
| DD8, DD13 | Микросхема | 555ЛЛ1 | 2 | ||||
| DD9, DD14 | Микросхема | 555ЛА3 | 2 | ||||
| DD10 | Микросхема | 1816ВЕ35 | 1 | ||||
| DD11 | Микросхема | 27512 | 1 | ||||
| DD12 | Микросхема | 555ИР22 | 1 | ||||
| DA1 | Стабилизатор напряжения | 142ЕН5 | 1 | ||||
| DA2, DA5 | Операционный усилитель | 140УД20 | 2 | ||||
| DA3 | Цифро-аналоговый преобразователь | 572ПА1 | 1 | ||||
| DA4 | Операционный усилитель | 140УД6 | 1 | ||||
| DA6 | Усилитель мощности | 174УН14 | 1 | ||||
| VT1 | Биполярный транзистор | КТ315А | 1 | ||||
| Биполярный транзистор | КТ315А | 1 | |||||
| VT2 | Биполярный транзистор | КТ815А | 1 | ||||
| VT3 | Биполярный транзистор | КТ814А | 1 | ||||
| VD1 | Диод | КД208А | 1 | ||||
| VD2, VD5, VD9, VD10 | Диод | КД521А | 4 | ||||
| Диод | КД521А | 2 | |||||
| VD3 | Диод | КД512А | 1 | ||||
| VD4 | Стабилитрон | КС156А | 1 | ||||
| VD11 | Стабилитрон | КС133А | 1 | ||||
| VD8 | Стабилитрон | КС147А | 1 | ||||
| C1, C2, C27, C28 | Электролитический конденсатор | 470 мкФ | 4 | ||||
| C3, C8, C9, C10, C13, C14, C21, C26, C29 | Конденсатор | 0.1 мкФ | 9 | ||||
| C4, C7, C20 | Электролитический конденсатор | 47 мкФ | 3 | ||||
| C5, C6 | Электролитический конденсатор | 50 мкФ | 2 | ||||
| C11 | Конденсатор | 1800 пФ | 1 | ||||
| C12 | Конденсатор | 0.015 мкФ | 1 | ||||
| C15 | Конденсатор | 0.068 мкФ | 1 | ||||
| Конденсатор | 0.068 мкФ | 1 | |||||
| C16 | Конденсатор | 0.047 мкФ | 1 | ||||
| C17 | Электролитический конденсатор | 10 мкФ | 1 | ||||
| C18, C19 | Конденсатор | 20 пФ | 2 | ||||
| C22, C24 | Конденсатор | 0.033 мкФ | 2 | ||||
| C23 | Конденсатор | 820 пФ | 1 | ||||
| C25 | Конденсатор | 470 пФ | 1 | ||||
| R1, R27 | Резистор | 470 Ом | 2 | ||||
| R2 | Резистор | 3.6 кОм | 1 | ||||
| R3, R23 | Резистор | 510 Ом | 2 | ||||
| R4, R7, R11, R18, R19 | Резистор | 100 кОм | 5 | ||||
| Резистор | 100 кОм | 2 | |||||
| R5, R8, R12 | Резистор | 6.8 кОм | 3 | ||||
| R6, R10, R15 | Резистор | 20 кОм | 3 | ||||
| R9, R13 | Резистор | 13 кОм | 2 | ||||
| R14 | Резистор | 1.5 кОм | 1 | ||||
| R16, R20-R22, R34, R36 | Резистор | 10 кОм | 6 | ||||
| R17 | Резистор | 510 кОм | 1 | ||||
| R24 | Подстроечный резистор | 1 кОм | 1 | ||||
| R25 | Резистор | 360 Ом | 1 | ||||
| R26 | Резистор | 1 кОм | 1 | ||||
| R28 | Резистор | 5.1 кОм | 1 | ||||
| R29, R30 | Резистор | 3.9 кОм | 2 | ||||
| R31 | Резистор | 75 кОм | 1 | ||||
| R32, R33 | Резистор | 16 кОм | 2 | ||||
| R35, R38 | Резистор | 3.3 кОм | 2 | ||||
| R37 | Резистор | 330 Ом | 1 | ||||
| R39 | Резистор | 1 Ом | 1 | ||||
| Резистор | 9.1 кОм | 1 | |||||
| L1 | Катушка индуктивности | 50 мкГн | 1 | ||||
| Схема 2 | |||||||
| VT1, VT2 | Биполярный транзистор | КТ315А | 2 | ||||
| VD1, VD3 | Диод | КД202А | 2 | ||||
| VD2, VD4 | Диод | Д220 | 2 | ||||
| R1, R3 | Резистор | 33 кОм | 2 | 0.5 Вт | |||
| R2 | Резистор | 3.3 кОм | 1 | ||||
| KD1, KD2 | Геркон | КЕМ-2А | 2 | ||||
| LD1 | Катушка индуктивности | 1 | 20 витков 0.7мм | ||||
| LD2 | Катушка индуктивности | 1 | 80 витков 0.3мм | ||||