Выхожу с работы, сажусь в машину, завожу. Оживает подсветка панели приборов. Ставлю морду от магнитолы, подцепляю радар-детектор, кладу телефон под руку. Можно ехать. Отпускаю ручник, зажигаются дневные ходовые огни (согласно последним поправкам к ПДД).
Наступают сумерки, становится темно – и включается ближний свет, а ходовые огни гаснут. Приезжаю домой, глушу двигатель. Забираю барахло из ярко освещенного багажника, ставлю машину на сигналку. Свет гаснет до утра.
Предлагаемое устройство управляет внешними световыми приборами автомобиля: фарами ближнего света (БС), дневными ходовыми огнями (DRL — daytime running lights), противотуманными фарами (ПТФ) и цепью габаритов, которая совмещена с подсветкой приборов и освещением багажника. Основа прибора – микроконтроллер ATMega8, датчик света – фототранзистор под лобовым стеклом.
Устройство имплантировано в штатный модуль управления светом (МУС) «Лады Калины», при этом все штатные функции управления светом сохранены – при ручном включении габаритов или фар устройство не будет вмешиваться.
Основные возможности прибора, ради которых он создавался:
1. Автоматическое включение и выключение ближнего света, в зависимости от темноты на улице.
2. Автоматическое управление дневными ходовыми огнями, в соответствии с состоянием ближнего света («днем» горят DRL, «ночью» – ближний).
3. В темноте — автоматическое включение габаритов при снятии с охраны или при выключении зажигания. Габариты погаснут при постановке на охрану, либо через 5 минут бездействия.
4. Управление штатными противотуманными фарами и опционально запоминание их состояния при выключенном зажигании.
И дополнительные, которые были добавлены в процессе эксплуатации:
1. Выключение БС / DRL через 30 секунд после постановки на ручник.
2. Запись порогов включения и выключения света самим пользователем.
3. Отображение текущего уровня освещенности и записанных порогов в двоичном коде.
4. Возможность конфигурирования устройства непосредственно с кнопок управления.
5. Возможность формирования ШИМ с 30%-ным заполнением для реализации режима DRL на фарах дальнего света (об этом будет сказано в приложении).
6. Включение света (БС или DRL) лишь после запуска двигателя, чтобы не создавать дополнительную нагрузку на аккумулятор.
Если машина не оборудована отдельными ходовыми огнями, в качестве них можно использовать ПТФ или даже ближний свет. Правда, в последнем случае смысл функции автоматического управления светом полностью теряется 🙂
Технические характеристики:
Напряжение питания: +9 .. +15 вольт постоянного тока.
Потребляемый ток: не более 150 мА при работе, не более 1мА в спящем режиме.
Разрядность АЦП для измерения освещенности: 10 бит.
Интерфейс пользователя: 2 кнопки, два светодиода (из них один 2-хцветный).
Конструктив: повторяет по форме заднюю крышку модуля управления светом и крепится на ней.
Создание первой версии – октябрь 2008, последней – ноябрь 2010.
Совместимость с автомобилями: Калина – без переделок, остальные – с незначительными доработками внешних цепей.
Схема устройства
Схемы лучше смотреть в отдельных файлах. Вот схема самого устройства:
Серая рамка справа – это элементы других систем автомобиля, а слева – внутренности модуля управления светом. Полная схема доработанного МУС автомобиля «Калина» комплектации «Норма» приведена ниже. Схема для люксовой комплектации отличается лишь отрезанием кнопки передних ПТФ от штатной цепи:
Основой прибора служит AVR-микроконтроллер ATMega8. Дешевый, распространенный и функциональный. Он работает от встроенного RC-генератора на частоте 1 МГц.
Для замера освещенности используется фототранзистор VT1. Вместе с резистором R8 он составляет делитель, напряжение с которого подается на один из каналов АЦП микроконтроллера (PC7). В темноте транзистор закрыт, и на входе АЦП напряжение близко к 0, при освещении открывается, и напряжение растет. Так же, как и все элементы, фототранзистор выбран в SMD-исполнении и припаян к маленькой платке, приклеенной под лобовое стекло, но его можно заменить любым другим. При этом, возможно, придется изменить сопротивление резистора R8.
Микроконтроллер управляет двумя реле, установленными на плате — K1 и K2, которые отвечают за ближний свет и габаритные огни соответственно. Контакты реле подключены параллельно контактам переключателя МУС — см. по схеме. Третье реле – это реле включения ПТФ. Оно штатное, установлено в монтажном блоке, управляется «плюсом». Для управления DRL предусмотрен выход с открытым коллектором, который может работать в 2-х режимах. О нем будет написано в приложении.
Казалось бы – XXI век на дворе, почему я применил реле, а не MOSFET? А все очень просто – если использовать MOSFET с P-каналом, ему понадобится радиатор (нужно коммутировать 10 ампер). MOSFET’у с N-каналом понадобится для управления бутстрепная схема. А с радиатором или дополнительной обвязкой MOSFET занимает на плате больше места, чем реле. И стоит дороже.
Реле, обозначенное «Beep block», необходимо на тех машинах, которые при открывании двери напоминают водителю о не выключенных габаритах. Когда в темноте при выключенном зажигании устройство включает габариты, это реле (с нормально замкнутыми контактами) разрывает цепь «оповещения». На Калине, к примеру, эта цепь – коричневый провод от габаритов к 13-му контакту иммобилайзера (напоминанием о забытых габаритах в Калине занимается именно он), реле типа РЭС-55 удобно размещать прямо на жгуте иммобилайзера (в котором заодно можно найти землю для второго конца обмотки).
Если габариты или ближний включены вручную (ручкой на модуле управления света) – блокировка пиликания не включается.
Задние противотуманные фонари работают по штатному алгоритму, однако для навешивания на их кнопку дополнительных функций (действие по длинному нажатию) цепь от кнопки разорвана внутри МУС и имитируется микроконтроллером (импульс длительностью 200 мс).
Вместо транзисторных ключей для управления нагрузками используется одна сборка из 7 транзисторов — ULN2003A.
Для распознавания включенного зажигания напряжение подается на ногу PB7 микроконтроллера. Оно ограничивается резистором R7 и стабилитроном VD2. Конденсатор C3 фильтрует, от греха подальше, всякие выбросы.
Положение переключателя света распознается ногой PB6. Когда ручка находится в положении «выключено», нужный нам контакт переключателя соединен с цепью зажигания. Программа микроконтроллера распознает наличие в данной цепи напряжения +12 вольт при включенном зажигании, либо малое сопротивление на землю — при выключенном, и делает вывод о положении ручки. Резистор R4 нужен для создания сопротивления на землю при работе на столе, иначе положение ручки во время отладки программа определит неправильно.
Напряжение бортсети контролируется 2-м каналом АЦП микроконтроллера (PC2). Это позволяет не включать ПТФ и ближний свет, пока двигатель не запущен (критерий запуска — напряжение бортсети более 13.2 вольта). Вроде бы не очень важная мелочь, но свободных портов было много 🙂
Нажатие на кнопки и переключение света сопровождается пиканием пищалки на порту PD5.
Вход состояния охраны нужно подключить к проводу сигнализации, на котором в режиме охраны присутствует земля. Это нужно для гашения габаритов при постановке на охрану, зажигания их при снятии (если темно), и чтобы свет не включался при автоматическом запуске двигателя.
Вход с ручника подключается при желании. Дает возможность после запуска двигателя не включать свет то тех пор, пока не будет отпущен ручник, а заодно гасить его через 30 секунд после поднятия ручника. Активный уровень – земля.
Резисторы в цепи входа охраны и входа ручника жизненно необходимы. Эксперимент показал, что без них горят порты микроконтроллера.
Программа для МК и файлы прошивки прилагаются. Исходный текст на языке C снабжен подробными комментариями, поэтому смысла описывать здесь алгоритм я не вижу. FUSE bits при программировании трогать не надо, оставьте при заводских умолчаниях.
Правильно собранный девайс не нуждается в настройке. Но, после установки на машину нужно будет задать пороги включения и выключения света по своему вкусу. Как это сделать, описано в разделе «управление устройством».
Конструкция
Важное замечание:
Цепи «30» (постоянное +12 вольт) и «Xz» (+12 вольт после замка зажигания) на «Калине» не защищены предохранителями, поэтому монтаж внутри МУС, да и изготовление печатной платы надо делать аккуратно. Иначе при коротком замыкании вероятен пожар.
Все устройство выполнено на двусторонней печатной плате размером 110 на 55 мм со скругленными краями, повторяющей форму задней стенки модуля управления светом. В центре платы — большое отверстие, поскольку там у МУС находится разъем.
На лицевой стороне платы расположены разъемы: WF-02 для подключения фототранзистора и WF-05 для прочих цепей, а также разъем программирования AVR. Плата приклеена к задней стенке модуля двусторонним скотчем. Соединения между платой и МУС выполнены без разъемов — провода выходят из платы и припаиваются к нужным местам внутри МУС. По четырем проводам, идущим к контактам реле, текут токи порядка 10 ампер, поэтому они должны быть сечением не менее 1мм2 — тоньше не стоит, толще трудно гнуть.
Для разборки МУС нужно снять переднюю и заднюю крышки, после чего вынуть внутренности. Чтобы снять переднюю крышку, необходимо сначала снять ручку. Она снимается тупо и бесхитростно, ее надо просто тянуть на себя, очень сильно. При этом будьте аккуратны, чтобы не сломать МУС и не получить травму, когда она соскочит 🙂
Вынимая внутренности, приготовьтесь к выпадению мелких деталей из колесиков, которыми регулируется подсветка приборов и электрокорректор.
Если МУС от комплектации «Норма», то придется подобрать подходящие пружинки для кнопки, в которую превратится заглушка после вынимания из-под нее текстолитовой шайбы. Размещение светодиодов — вопрос вашей собственной инженерной мысли. Я просто просверлил в заглушке 2 отверстия, вклеил туда светодиоды и сточил их торчащие части. Так пришлось сделать потому, что сделать прозрачные окошки в заглушке мне было нечем. Сама кнопочка покупается, и впаивается на штатное место.
В МУС от комплектации «Люкс» одно окошко уже есть, штатный светодиод под ним меняем на 2-хцветный. Второму светодиоду выбираем место по желанию, можно так же просверлить кнопку в центре, а можно установить его на лицевой стороне МУС.
Плата изготовлена лазерно-утюжным методом, травилась в хлорном железе. С целью минимизации размеров использовались SMD-компоненты — резисторы и конденсаторы типоразмеров 0805 и 1206, микроконтроллер в корпусе TQFP32. Ширина вывода у корпуса TQFP32 составляет 0.4 мм, расстояние между выводами — также 0.4 мм, поэтому потребуется паяльник с тонким коническим жалом.
Резистор R4 — не SMD, а обычный, с выводами, поскольку его необходимость обнаружилась уже лишь на этапе отладки.
Наличие 3-х проводков-перемычек на плате обусловлено тем, что она постепенно эволюционировала с версии 3.0, и проще оказалось впаять перемычки, чем заново разрабатывать большой кусок платы.
Печатная плата в формате Sprint-layout 5.0 приложена.
Управление
Управление устройством осуществляется двумя кнопками, а индикация состояния — двуцветным светодиодом в углу кнопки 1 и синим светодиодом в ее центре. Оранжевый светодиод в углу кнопки 2 работает штатным образом (индикация включения задних противотуманных огней) и к устройству отношения не имеет.
Основной режим работы
В этом режиме устройство находится при включенном зажигании, и автоматически включает либо фары ближнего света, либо дневные ходовые огни (в зависимости от того, темно или светло на улице).
Нахождение устройства в рабочем режиме отображается синим светодиодом.
Каждые 2,5 секунды усредненный за это время уровень освещенности сравнивается с порогами включения и выключения света. Если текущий замер оказывается темнее, чем порог включения света («ночь»), происходит переключение с DRL на БС. Переключение обратно с БС на DRL происходит по одному из 2-х критериев: в течение 10 секунд (4 замера подряд) на улице светлее, чем порог выключения света («день»), либо в течение 5 минут ни один замер не оказался темнее порога включения («сумерки»).
Если поднять ручник, то через 30 секунд головной свет (БС или DRL) погаснет, и включится снова сразу после отпускания ручника.
Устройство так же отключится, если включить габариты или фары штатным переключателем.
Режим подсветки (включенные габариты)
Если на улице темно, то при выключении зажигания устройство переходит в режим подсветки — оставляет включенными габариты, чтобы можно было выйти из машины и забрать барахло из багажника. Габариты выключаются через 5 минут или при постановке машины на охрану — в зависимости от того, что наступит раньше.
При снятии машины с охраны также включается режим подсветки, если на улице темно.
Синий светодиод в режиме подсветки горит.
Режим можно досрочно отключить без постановки на охрану, если нажать на кнопку 1.
Спящий режим
В спящем режиме устройство находится все остальное время — то есть, когда машина стоит на охране, или когда охрана снята, но выключено зажигание и неактивен режим подсветки.
В этом режиме прибор почти не потребляет энергии.
Длинное нажатие кнопки 1 в спящем режиме (1-2 секунды, пока не пискнет) выключает и включает устройство, аналогичное нажатие кнопки 2 — активирует режим настройки параметров.
Управление противотуманными фарами
ПТФ включаются и выключаются кнопкой 1, как в штатном варианте.
Включенные ПТФ отображаются зеленым светодиодом в углу кнопки.
Управление противотуманными фарами работает всегда (за исключением конфигурации «ПТФ вместо DRL»), даже если устройство отключено или включен штатный переключатель света. На их работу, в отличие от DRL и БС, не влияет ручник. Если «Параметр №1» в настройках прибора включен, то состояние ПТФ запоминается и при следующем включении зажигания восстанавливается. Вместе с ПТФ включаются габариты, если они не были включены по другим причинам.
Но, если ПТФ сконфигурированы для работы в качестве DRL, возникает ограничение: «днем» ПТФ включены и выключить их нельзя. «Ночью» противотуманные фары можно включать и выключать кнопкой как обычно.
Изменение настроек
Некоторые параметры работы устройства можно изменить, не снимая его с машины.
Для этого нужно, находясь в спящем режиме, нажать кнопку 2 и удерживать ее до троекратного писка. Устройство войдет в режим настроек.
В режиме настроек синий светодиод количеством вспышек показывает номер настраиваемого параметра (от 1 до 5), красно-зеленый — его значение (красный — выключено, зеленый — включено). Выбор параметра осуществляется кнопкой 2, изменение значения — кнопкой 1.
№
пара-метра
Функция
Значение (цвет светодиода)
Вкл (Зеленый)
Выкл (Красный)
1
Запоминать состояние ПТФ
При включении зажигания восстанавливается прежнее состояние ПТФ
При включении зажигания ПТФ всегда выключены
2
Поменять функции кнопки 2 и одновременного нажатия кнопок (1+2)
Кнопка 2 – задние противотуманные фонари.
Кнопка 1 + Кнопка 2 – показать текущую освещенность.
Кнопка 2 – показать текущую освещенность.
Кнопка 1 + Кнопка 2 –
задние противотуманные фонари.
3
Использовать ПТФ в качестве DRL (взаимоисключающий с параметром 4)
ПТФ используются в качестве DRL (днем горят, ночью гаснут, но могут включаться вручную)
ПТФ работают в обычном режиме (включаются и выключаются вручную)
4
Использовать БС в качестве DRL (взаимоисключающий с параметром 3)
Ближний свет всегда включен.
Ближний свет включен лишь в темноте
5
Выдавать сигнал на реле DRL
Выход «DRL» замкнут на землю, когда светло.
Выход DRL всегда «висит» в воздухе.
Выход из режима с сохранением изменений – длительное нажатие кнопки 1 или кнопки 2, без сохранения — включение зажигания или таймаут (30 секунд).
В настройках программы НЕЛЬЗЯ поменять тип выхода на DRL (постоянный или ШИМ), равно как и частоту ШИМ. Эти параметры меняются лишь во время компиляции программы, поскольку их ошибочное применение может что-нибудь повредить.
Сводка по функциям кнопок
Выполняемая функция
Основной режим
Режим подсветки
Спящий режим
Кнопка 1
Включение или выключение ПТФ(1)
Ручной переход в спящий режим
–
Кнопка 2
Штатная функция (включение или выключение задних противотуманных фонарей) (2)
–
–
Кнопка 1 + Кнопка 2 одновременно
Отображение текущего уровня освещенности (3)
–
–
Кнопка 1 (длинное нажатие до звукового сигнала)
Запись порога наступления ночи (включения фар) (4)
–
Включение и выключение устройства. Включение сопровождается зеленой вспышкой светодиода, выключение — красной
Кнопка 2 (длинное нажатие до звукового сигнала)
Запись порога наступления дня (выключения фар) (4)
–
Вход в режим изменения настроек
Примечания:
(1) – если параметр 3 («Использовать ПТФ вместо DRL») включен, то днем ПТФ включены постоянно и не выключаются данной кнопкой.
(2) – если параметр 2 («Обмен функций кнопок 2 и 1+2) включен, то выполнится отображение освещенности.
(3) – если параметр 2 («Обмен функций кнопок 2 и 1+2) включен, то выполнится включение или выключение задних противотуманных огней.
(4) – в качестве порога берется средний уровень освещенности за последние 2,5 секунды.
Отображение уровня текущей освещенности происходит в двоичном коде. Светодиод моргает 10 раз, отображая 10 бит от старшего к младшему. Зеленая вспышка означает 1, красная — 0.
Если во время мигания нажать кнопку 1 или 2, то показ текущей освещенности прекратится, и аналогичным способом будет отображен порог, соответственно, включения (кнопка 1) или выключения (кнопка 2) света.
Прочие возможности
Если двигатель ещё не заведен, то ни DRL, ни ближний свет не включается.
Если машина стояла на ручнике, то после запуска двигателя фары не включатся до тех пор, пока ручник не будет отпущен.
Если поставить машину на ручник, то через 30 секунд свет (БС или DRL) погаснет.
Синий светодиод мигает, если БС или DRL погашены из-за поднятого ручника или незапущенного двигателя.
При каждой реакции на кнопку, так же как и при переключении света, устройство коротко пищит.
Если в качестве DRL используются ПТФ, то при включенном ближнем свете, когда ПТФ автоматически выключаются, светодиод в углу кнопки 1 горит красным.
Если в качестве DRL используются ПТФ или БС (параметры №3 или №4), то вместе с ними включаются габариты. Если используется лишь выход на реле DRL, габариты вместе с DRL не включаются.
Приложение. О способах реализации дневных ходовых огней
Последние поправки в ПДД обязали нас ездить в светлое время суток придется ездить с дневными ходовыми огнями, либо ближним светом, либо ПТФ, согласно пункту 19.5 ПДД.
Рассмотрим различные варианты, каждый из которых может быть реализован с помощью моего устройства.
Вариант
Как сделать
Плюсы
Минусы
Купить и установить специальные светодиодные DRL
Реле для включения вешаем на выход «DRL»
1. Потребляет мало энергии
2. Эффектно смотрится
1. Дорого стоит
2. Не сертифицировано ни на один отечественный автомобиль
Использовать противотуманные фары
Включаем параметр №3 в настройках
Полностью законно
Потребляет много энергии, а светит в землю
Использовать фары ближнего света
Включаем параметр №4 в настройках
Полностью законно
1. Потребляет много энергии, а светит в землю
2. А нафига мы огород на МК городили?
Использовать дальний свет, запитанный ШИМ с 30%-ным заполнением
1. В исходнике программы раскомментируем строку //#define PWM и перекомпилируем
2. Выход «DRL» используем для управления MOSFETом
1. Потребляет мало энергии
2. Правильно светит (далеко вперед), но не слепит
Возможны проблемы с законом (несоответствие режима работы внешних световых приборов)
Идея насчет 30%-ного дальнего – не моя. Статья на www.asrc.ru утверждает, а эксперимент (мои фотки на форуме Лада Калина клуба — http://www.lkforum.ru/showpost.php?p=1391796&postcount=13) показывает, что дальний свет, питаемый ШИМ с 30%-ным заполнением, виден так же, как ближний (не говоря уже о ПТФ), при заметно меньшем потреблении. Это объясняется тем, что дальний светит вперед, а ближний и ПТФ — в асфальт. С большого же расстояния 30%-й дальний свет виден лучше, чем ближний.
Мне это решение наиболее симпатично. Но, его применение на машине с раздельными фарами ближнего и дальнего света (десятка, калина, приора) чревато лишением прав. А вот на классике, девятке и многих бюджетных иномарках оно вполне даже применимо, поскольку отличить на совмещенной фаре с лампами H4 ближний от 30%-ного дальнего – это нужно хорошо вглядываться, и вообще знать, что ищешь…
Для тех, кто захочет реализовать такой вариант, в программе предусмотрена возможность формирования ШИМ с частотой от 16Гц до 50кГц на выходе DRL для управления ключевым MOSFET. Для этого нужно раскомментировать строку //#define _PWM_ в начале программы и задать там же требуемые частоту ШИМ и заполнение. Выход в схеме — открытый коллектор, однако управлять силовым MOSFET’ом непосредственно с этого выхода не рекомендую, поскольку емкость затвора будет разряжаться по слишком длинному пути (до реальной земли там метр провода, с которого ответвляются земли других потребителей). Лучше поставить рядом с MOSFET’ом 2-хтактный драйвер. И, кстати, стоит предупредить, что ШИМ на 10-амперной нагрузке требует внимательного подхода к проблемам электромагнитной совместимости – питание силового ключа и землю драйвера нельзя брать откуда попало.
Скачать исходники проекта, прошивку, печатную плату LAY вы можете ниже
Об авторе
Торопов Алексей, по образованию – инженер по специальности «радиотехника». Работаю в сотовой связи. Город Казань. Использованные источники – преимущественно сайты производителей радиоэлектронных компонентов. Адрес для связи с автором – altor.new@gmail.com
Список радиоэлементовОбозначение
Тип
Номинал
Количество
ПримечаниеМагазинМой блокнот
DD1
МК AVR 8-битATmega81
DD2
Составной транзисторULN20031
DA1
Линейный регуляторL78L051
VT1
ФототранзисторKPTR-3216P3C1
VT2, VT3
Биполярный транзисторBC8072
VD1, VD2
СтабилитронBZV55-C3V32
VD3
Выпрямительный диод1N40071
VD4, VD5
Выпрямительный диод1N41482
С1-С3, С5, С7
Электролитический конденсатор1 мкФ5
С4
Электролитический конденсатор100 мкФ 25 В1
С6, С8
Конденсатор0.1 мкФ2
R1, R3, R7, R12, R14
Резистор12 кОм5
R2, R4, R11
Резистор4.7 кОм3
R5
Резистор100 Ом1
R6, R13, R15
Резистор1.1 кОм3
R8
Резистор47 кОм1
R9, R10
Резистор240 Ом2
К1
РелеMJ1101
К2
РелеMJ1081
ПТФ
Выключатель "ПТФ"1
Доработка в панельке управленияHL6
Светодиод автоматического режимаСиний L-53BC1
Доработка в панельке управленияHL7
Светодиод передних ПТФкрасно-зеленый L-937EGW1
Доработка в панельке управленияДобавить все
Скачать список элементов (PDF)
Прикрепленные файлы:
- autolight.rar (135 Кб)