Современные автомобили оснащены большим количеством информационно-указательных приборов и сигнальных ламп, предназначенных для контроля работоспособности их основных систем. Но 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. К примеру 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 лишь 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 3-х 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 лишь 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 2-х 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 радиоэлементовОбозначение
Тип
Номинал
Количество
ПримечаниеМагазинМой блокнот
Схема 1DD1, DD2
Микросхема561ЛА72
DD3-DD5
Микросхема561ЛН33
DD6
Микросхема555ИР231
DD7
Микросхема573РФ21
DD8, DD13
Микросхема555ЛЛ12
DD9, DD14
Микросхема555ЛА32
DD10
Микросхема1816ВЕ351
DD11
Микросхема275121
DD12
Микросхема555ИР221
DA1
Стабилизатор напряжения142ЕН51
DA2, DA5
Операционный усилитель140УД202
DA3
Цифро-аналоговый преобразователь572ПА11
DA4
Операционный усилитель140УД61
DA6
Усилитель мощности174УН141
VT1
Биполярный транзисторКТ315А1
Биполярный транзисторКТ315А1
VT2
Биполярный транзисторКТ815А1
VT3
Биполярный транзисторКТ814А1
VD1
ДиодКД208А1
VD2, VD5, VD9, VD10
ДиодКД521А4
ДиодКД521А2
VD3
ДиодКД512А1
VD4
СтабилитронКС156А1
VD11
СтабилитронКС133А1
VD8
СтабилитронКС147А1
C1, C2, C27, C28
Электролитический конденсатор470 мкФ4
C3, C8, C9, C10, C13, C14, C21, C26, C29
Конденсатор0.1 мкФ9
C4, C7, C20
Электролитический конденсатор47 мкФ3
C5, C6
Электролитический конденсатор50 мкФ2
C11
Конденсатор1800 пФ1
C12
Конденсатор0.015 мкФ1
C15
Конденсатор0.068 мкФ1
Конденсатор0.068 мкФ1
C16
Конденсатор0.047 мкФ1
C17
Электролитический конденсатор10 мкФ1
C18, C19
Конденсатор20 пФ2
C22, C24
Конденсатор0.033 мкФ2
C23
Конденсатор820 пФ1
C25
Конденсатор470 пФ1
R1, R27
Резистор470 Ом2
R2
Резистор3.6 кОм1
R3, R23
Резистор510 Ом2
R4, R7, R11, R18, R19
Резистор100 кОм5
Резистор100 кОм2
R5, R8, R12
Резистор6.8 кОм3
R6, R10, R15
Резистор20 кОм3
R9, R13
Резистор13 кОм2
R14
Резистор1.5 кОм1
R16, R20-R22, R34, R36
Резистор10 кОм6
R17
Резистор510 кОм1
R24
Подстроечный резистор1 кОм1
R25
Резистор360 Ом1
R26
Резистор1 кОм1
R28
Резистор5.1 кОм1
R29, R30
Резистор3.9 кОм2
R31
Резистор75 кОм1
R32, R33
Резистор16 кОм2
R35, R38
Резистор3.3 кОм2
R37
Резистор330 Ом1
R39
Резистор1 Ом1
Резистор9.1 кОм1
L1
Катушка индуктивности50 мкГн1
Схема 2VT1, VT2
Биполярный транзисторКТ315А2
VD1, VD3
ДиодКД202А2
VD2, VD4
ДиодД2202
R1, R3
Резистор33 кОм2
0.5 ВтR2
Резистор3.3 кОм1
KD1, KD2
ГерконКЕМ-2А2
LD1
Катушка индуктивности1
20 витков 0.7ммLD2
Катушка индуктивности1
80 витков 0.3ммДобавить все