Діагностичний прилад - маршрутний комп'ютер виконує функції бортового комп'ютер (БК) автомобіля. Він призначений для відображення в режимі реального часу параметрів руху автомобіля, поточного часу, значення вибраного параметра і кодів несправностей контролера, а також управління виконавчими механізмами системи управління двигуном з розподіленим уприскуванням палива і контролерами "Bosch M 1.5.4 та Січень - 5" як з датчиком кисню, так і без нього.
Схема БК показана на малюнку. Його основа - мікроконтролер AT89S53-24PC (DD2). В відміну від застосованого в діагностичному приладі [1, 2], БК забезпечений мікроконтролером з великим обсягом (12 кбайт замість 8) FLASH-пам'яті.
(натисніть для збільшення)
Для надійного запуску мікроконтролера після подачі живлення і блокування його роботи при зниженні напруги живлення застосована мікросхема КР1171СП42 (DA1). Вона утримує на виході (вивід 3) низький рівень при напрузі живлення менше 4,2 Ст. Конденсатор C3 затримує перехід в стан лог. 1 після того, як напруга живлення перевищить це порогове значення. Повний функціональний і конструктивний аналог мікросхеми КР1171СП42 - PST529D фірми Mitsumi. Крім того, з урахуванням іншої цокольовка ця мікросхема може бути замінена на DS1233-15 фірми Dallas miconductor, ADM705 (Analog Devices), MAX705 (Maxim).
В крайньому випадку мікросхему КР1171СП42 можна взагалі не встановлювати. Сигнал скидання буде формувати RC-ланцюг R1C3. Бажано при цьому збільшити ємність конденсатора C3 1 мкФ і паралельно резистору R1 підключити будь-діод з серій КД521, КД522 катодом до лінії +5 Ст. Проте в цьому випадку можливі збої в роботи приладу при різкому зменшенні напруги ("провали") живлення.
Для відображення інформації використаний однорядковий 16-символь-ний русифікований РКІ зі світлодіодним підсвічуванням DV16110S1FBLY/R фірми Data Vision (HG1). Хоча цей прилад призначений для роботи в розширеному температурному інтервалі, включений він за звичайною схемою (для задіювання функцій розширеного температурного інтервалу необхідний двуполярный джерело харчування).
РКІ допустимо замінити функціональним аналогом інших виробників, задовольняє наступним вимогам: система команд його контролера сумісна з KS0066, а знакогенератор русифікований. Цим умовам відповідають РКІ JA-16101 фірми JE-AN Electronic, AC161B (Ampire), а також індикатори фірм Seico, Hantronic і т. п.
БК живлять від бортової мережі автомобіля, в якій можливі перешкоди і значні кидки напруги живлення. Для виключення впливу несприятливих факторів призначений ряд додаткових елементів.
Діод VD8 КД248А захищає пристрій від переполюсовки напруги живлення. Його можна замінити будь-яким аналогічним з допустимим прямим струмом не менше 300 мА, наприклад, 1N4001 фірми DC Components.
Для захисту від БК викидів в бортовій мережі застосований спеціальний автомобільний варистор RU1 фірми S+M (Siemens Matsushita Components) SIOV S10K14AUTO. Його можна замінити стабілітронів з напругою стабілізації 15...20 В, наприклад, КС515А, КС518А і т. д.
Послідовно з діодом VD8 підключений самовідновлюється запобіжник MF-R025 (F1) фірми BOURNS на номінальний струм 250 мА, який захищає прилад від аварійних ситуацій з-за можливих замикань в його ланцюгах.
Крім того, для захисту ланцюгів живлення БК +5 В у результаті виходу з ладу стабілізатора (DA2), а такі випадки були відзначені у процесі експлуатації, встановлено захисний діод VD9 Р6КЕ6.8 фірми Motorola. Цей діод допустимо замінити на подібні за параметрами 1.5КЕ6.8, ЅА5.0А тієї ж фірми або стабілітрон з напругою стабілізації від 5,6 до 6,8, наприклад, КС456А.
Для додаткової звукової індикації натискання на кнопки, зміни режиму роботи приладу, а також попередження про виході контрольованого параметра за допустимі межі використаний вузол генерації звуку (DD1.6, VT8, НА1). Основний його елемент - п'єзоелектричний випромінювач НРМ14АХ фірми JL World з вбудованим генератором, що працює на частотах 4300...5500 Гц. Тому для генерації звуку достатньо подати на нього напругу живлення +12 Ст. Це виконує комутатор на тригер Шмітта DD1.6 і транзистор VT8. Оскільки струм, споживаний випромінювачем, становить приблизно 15 мА, на місці VT8 транзистор може працювати з допустимим струмом колектора не менше цього значення. Випромінювач замінимо на НРМ14А, НРМ24А, НРМ24АХ або аналогічний з напругою живлення не менш 12В.
Сигнали від датчиків швидкості і витрати палива перетворять в рівні ТТЛ вузли спряження на транзисторах VT2 і VT3. Фронти прийнятих сигналів формують тригери Шмітта DD1.2 і DD1.3. Діоди VD1-VD4 захищають входи БК від можливих викидів напруги, що перевищують напругу живлення. Для цих цілей можна використовувати будь-які малопотужні імпульсні діоди, наприклад, серій КД521, КД522.
Вузол сполучення з діагностичною лінією (K-Line) виконаний на транзисторах VT7 (приймальний ключ) і VT6 (передавальний ключ) і тригерах Шмітта DD1.4, DD1.5. Він перетворює рівні сигналів ТТЛ в 12-вольтні згідно специфікації IS09141. Діоди VD5 і VD6 захищають вхід БК від можливих викидів напруги на діагностичної лінії, що перевищують напругу живлення. На їх місці можна використовувати будь-які малопотужні імпульсні діоди, наприклад, КД510А або будь серій КД521, КД522. Оскільки по специфікації IS09141 рівень сигналу лог. 0 може значно перевищувати нульову напругу, необхідно забезпечити надійне закривання транзистора приймального ключа при вхідній напрузі до 3,3 Ст. Цю функцію виконує стабілітрон КС133А (VD7).
Для формування позначок часу, які використовуються при підрахунку часових параметрів маршруту, а також зберігання цих параметрів при вимкненому живленні БК застосована мікросхема DS1307 (DD3), що представляє собою годинник реального часу з незалежною пам'яттю. Частота генератора мікросхеми DD3 стабілізована кварцовим резонатором РК-206-1А 32768 Гц (ZQ2). При заміні резонатора іншим слід звернути особливу увагу на те, що його ємність повинна бути близька до 12,5 пф. В іншому випадку годинник і маршрутний комп'ютер можуть працювати неправильно.
Щоб часові параметри маршруту та значення поточного часу зберігалися при вимкненому живленні, використаний резервний джерело - літієвий елемент CR2032 (G1) напругою 3 Ст. Його допустимо замінити будь-яким іншим елементом або батареєю з такою ж напругою.
Блокувальні конденсатори С4 - С8 розташовані на платі приладу поряд з мікросхеми DA1, DD2, РКІ HG1, мікросхемою DD3 і роз'ємом XS1, відповідно.
До роз'єму XS1 БК підключають програматор або з'єднують його з розеткою паралельного порту ПК. Щоб виключити можливість збоїв під час запису програми в мікроконтроллер, сигнали паралельного порту слід "умощнить". З цією метою в розрив ліній з'єднувального кабелю підключені буферні елементи мікросхеми КР1533АП5, які живляться від контакту 2 (лінія VCC +5 В) роз'єми XS1.
Керуюча програма БК складається з модулів, написаних на мовах Асемблер і Сі для компілятора Keil (Keil Electronic GmbH). Програма розроблялася і компилировалась в інтегрованому середовищі Keil mVision2 V2.04b.
Асемблер - А51 версії 6.00 f, компілятор Сі - С51 версії 6.00 i, програма компонування - BL51 версії 4.00 d. Файл проекту - mktstr.Uv2. Откомпилированная програма у форматі Intel HEX - mkt-str.hex.
Завантажити файли проекту
Перш ніж програмувати мікроконтролер, необхідно перевірити правильність монтажу БК, а потім справність його основних вузлів.
Не підключаючи вихід стабілізатора DA2 до лінії живлення +5 В, подайте напругу живлення +12 В і переконайтеся в працездатності стабілізатора (наявність напруги +5 В на його виході). Потім перевірити відсутність замикання між лінією живлення +5 В і загальним проводом. При відсутності замикання підключіть вихід стабілізатора DA2 до лінії живлення +5 В і переконайтеся в наявності напруги.
Після включення живлення на виводі 9 (RST) мікроконтролера DD2 повинен спостерігатися одиничний імпульс, а потім весь час присутній низький рівень. В іншому випадку, швидше за все, несправна мікросхема DA1.
На висновках 18 і 19 мікроконтролера DD2 повинен бути присутнім синусоїдальний сигнал частотою 24 МГц, а на виведенні 30 (ALE) - меандр (4 МГц).
Записати керуючу програму в мікроконтроллер AT89S53-24PC можна двома способами. По-перше, паралельним програмуванням за допомогою будь-якого універсального програматора. Цей варіант підходить, якщо мікроконтроллер не запаяний в плату, а встановлений в перехідну панель. Якщо програмувати мікроконтролер передбачається тільки в паралельному режимі, гніздо XS1, транзистор VT1 і резистори R2, R3 можна виключити. По-друге, послідовним програмуванням за допомогою спеціальних програм ISP (In System Programming), наприклад, Atmel AVR ISP.
Варіант послідовного програмування переважніше, оскільки при цьому немає необхідності виймати мікроконтролер з панелі, а для автомобільних застосувань (в умовах підвищеної вібрації) його бажано запаяти в плату.
Перевірте правильність адресації до пам'яті програм. На виведенні 29 (РМЕ) DD2 має бути високий рівень. Якщо тут спостерігаються імпульси - мікроконтролер працює з зовнішньою пам'яттю програм, переконайтеся в наявності лог. 1 на виведенні 31 (DEMA) DD2. Якщо ж на виведенні РМЕ періодично з'являються пачки імпульсів, програма виходить за межі внутрішньої пам'яті, чого бути не повинно. Швидше всього мікроконтролер "чистий" - програма в нього не записана або записана невірно.
Після старту керуюча програма ініціалізує послідовний порт і системний таймер мікроконтролера, а потім ініціалізує РКІ: в порт Р2 виводить коди команд, супроводжувані імпульсами високого рівня на вході Е РКІ. Подавши команду, мікроконтролер переводить всі лінії порту Р2 в режим читання і чекає від РКІ сигнал готовності, продовжуючи подавати поодинокі імпульси на вхід Тобто Якщо індикатор несправний, програма "зациклюється" на опитуванні його готовності.
Після ініціалізації екран РКІ очиститься і на ньому з'являється заставка. Якщо на екрані видно лише чорні прямокутники, необхідно відрегулювати контрастність зображення змінним резистором R10. На екрані чорних прямокутників не повинно бути видно, або вони повинні бути ледве помітні. Одночасно з появою заставки на виведенні 35 (Р0.4) мікроконтролера DD2 з'являється низький рівень - включається підсвічування індикатора.
Потім керуюча програма налаштовує мікросхему DD3: на її виведення 7 (SQW) з'являється меандр з частотою 1 Гц. Якщо такий сигнал з'явився, значить мікросхема запрограмована правильно.
Якщо ж сигнал відсутній, але БК працює, швидше за все, використаний кварцовий резонатор з невідповідною ємністю і функції годинника і маршрутного комп'ютера будуть працювати неправильно.
При переході в режими індикації параметрів, кодів несправностей або управління виконавчими механізмами БК намагається встановити зв'язок з контролером двигуна. На виводі 11 мікроконтролера DD2 кожні 300 мс з'являється імпульс низького рівня тривалістю 25 мс, потім після 25 мс паузи передаються кілька байтів даних зі швидкістю 10400 біт/с. Аналогічний сигнал, але амплітудою 12 В, повинен з'явитися на контакті 1 роз'єму XS2 (K-Line). При відсутності зв'язку з контролером на екран виводиться повідомлення "Немає зв'язку".
У БК передбачено шість режимів роботи: годинник, маршрутний комп'ютер, індикація значення обраного параметра, індикація і скидання кодів несправностей контролера, управління виконавчими механізмами і виведення інформації про приладі. Переключають режими роботи, натискаючи на кнопку SB4 "Режим".
В режимі годинника на індикатор виводиться поточний час у форматі ГГ:ММ:СС, де ЧЧ - годинник, ММ хвилини, СС - секунди. Для коригування поточного часу необхідно натиснути і утримувати кнопку "Вибір" (SB3) не менше 1,5 с. Спочатку встановлюють значення години, потім хвилин значення поточного часу (змінний параметр блимає). Значення секунд при цьому примусово обнуляється. Значення години/хвилин змінюють, натискаючи на кнопки SB1 "Вліво" (зменшення на 1) і SB2 "Вправо (збільшення на 1). Зміна коригованого параметра виробляється натисканням на кнопку "Вибір". Після завершення установки БК повертається в режим відображення поточного часу.
В режимі маршрутного комп'ютера накопичуються і відображаються наступні параметри руху:
- пройдену відстань від початку маршруту, м;
- час перебування на маршруті (фіксується при включеному запалюванні);
- час у русі (при швидкості руху не менше 3 км/год);
- поточна швидкість руху автомобіля, км/год;
- середня швидкість руху по маршруту, км/год (дійсна після
- пробігу не менше 1 км);
- максимальна досягнута (пікова) швидкість руху по маршруту, км/год;
- витрачений на маршруті паливо, мл;
- середня витрата палива на маршруті, л/100 км (дійсний після пробігу не менше 1 км).
Индицируемый параметр вибирають кнопками "Вліво" і "Вправо".
Для зупинки обчислення параметрів маршруту (без обнулення) необхідно один раз натиснути на кнопку "Вибір". Щоб відновити підрахунок параметрів, повторно натискають на кнопку "Вибір". Контролюють зупинку/запуск обчислення параметрів, переглядаючи "час перебування на маршруті". Якщо параметри руху по маршруту не обчислюються, лічильник секунд зупинений.
Щоб обнулити параметри попереднього маршруту, слід натиснути і утримувати утримуючи кнопку "Вибір" не менше 1,5 с.
БК в режимі перегляду значення обраного параметра відображає в реальному часу одну з наступних змінних:
- ідентифікатор програмного забезпечення контролера;
- положення дросельної заслінки, %;
- температура охолоджувальної рідини, °С;
- частота обертання колінчастого вала двигуна, хв-1;
- задана частота обертання на холостому ходу, хв-1;
- кут випередження запалювання, град.;
- швидкість руху автомобіля, км/год;
- поточне положення регулятора холостого ходу, крок;
- задане положення регулятора холостого ходу, крок;
- коефіцієнт корекції часу уприскування палива;
- напруга на датчику кисню для двигуна з таким датчиком, В;
- коефіцієнт корекції З для двигуна без датчика кисню;
- співвідношення повітря/паливо для двигуна з датчиком кисню;
- напруга в бортовій мережі, В;
- тривалість імпульсу упорскування, мс;
- витрата палива за один такт, мг;
- витрата повітря, кг/год;
- годинна витрата палива, л/год;
- подорожній витрата палива, л/100 км (тільки при русі автомобіля);
- ознака виявлення детонації;
- ознака блокування подачі палива;
- ознака холостого ходу;
- ознака мощностного збагачення.
Крім того, БК подає звуковий сигнал, коли индицируемый параметр виходить за допустимі межі:
- в режимі індикації температури охолоджуючої рідини при перевищенні значення 110°С;
- в режимі індикації частоти обертання колінчастого валу двигуна при перевищенні значення 5520 хв-1;
- в режимі індикації напруги бортової мережі при напрузі менше 10 і більше 15 В;
- в режимі індикації ознаки виявлення детонації при виявленні детонації;
- в режимі індикації ознаки блокування подачі палива при блокуванні паливоподачі;
- в режимі індикації ознаки мощностного збагачення при збагаченні суміші з потужності.
Потрібний параметр вибирають, натискаючи на кнопку "Вліво" і "Вправо"
БК в режимі індикації кодів несправностей в циклі зчитує з контролера коди і відображає на РКІ їх число. Якщо воно дорівнює нулю (несправностей), доступна тільки кнопка "Режим", при натисканні на яку відбувається вихід з режиму відображення кодів несправностей. Якщо коди неис-
правностей є, для їх перегляду необхідно натиснути на кнопки "Вибір", "Вліво" або "Вправо". Гортання лічених кодів несправностей здійснюється кнопками "Вліво" і "Вправо". Для виходу з режиму індикації кодів несправностей без їх очищення необхідно натиснути на кнопку "Режим". Щоб стерти коди несправностей, слід натиснути на кнопку "Вибір" і утримувати її не менше 1,5 с. У цьому випадку БК зітре всі коди в контролері і знову вважає їх (після стирання повинно бути отримано 0 несправностей). Несправності та їх коди наведені в [2].
У режимі управління виконавчими механізмами доступні наступні вузли і агрегати:
- контрольна лампа Check Engine;
- реле керування вентилятором системи охолодження двигуна;
- реле управління бензонасосом;
- котушка запалювання 1 (1-й і 4-й циліндри);
- котушка запалювання 2 (2-й і 3-й циліндри);
- форсунка 1;
- форсунка 2;
- форсунка 3;
- форсунка 4.
Крім того, в цьому режимі можна змінювати такі параметри двигуна:
- коефіцієнт корекції З для двигуна без датчика кисню;
- частоту обертання колінчастого вала двигуна на холостому ходу;
- положення регулятора холостого ходу.
Перехід від одного вузла до іншого здійснюється натисканням на кнопки "Вліво" і "Вправо". При цьому для кожного агрегату відображається його поточне стан (крім котушок запалювання і форсунок). Для переходу до управління обраним виконавчим механізмом слід натиснути на кнопку "Вибір". Після цього можна змінити стан виконавчого механізму одноразовим натисканням або натисканням утриманням кнопок "Вліво" і "Вправо". Зміна стану агрегату індикується символом "*" (зірочка) в першій позиції на екрані РКІ. Щоб повернути управління виконавчим механізмом контролеру, необхідно знову натиснути на кнопку "Вибір".
При управлінні яким-небудь агрегатом за допомогою БК контролер позбавляється можливості "впливати" на нього. Тому після переходу до управління виконавчим механізмом (символ "*" в першій позиції екрану РК) неможливо перейти на інший режим, поки управління не буде повернуто контролеру повторним натисканням на кнопку "Вибір".
Реле управління бензонасосом, котушки запалювання форсунки доступні тільки при включеному запалюванні і не працюючому двигуні. При натисканні на кнопку "Вліво" бензонасос вимикається, при натисканні на кнопку "Вправо" - включається. Якщо управління бензонасосом неможливо, замість його стану виводяться знаки "-" (мінус).
При натисканні на кнопку "Вибір" на котушку запалювання подається 20 імпульсів тривалістю 5 мс з паузою 5 мс, а на форсунку - один,тривалістю 2 мс. Робота котушки запалювання форсунки відображається символами "***" (зірочки) на екрані РКІ і звуковим сигналом.
Для блоків управління з одночасним уприскуванням доступний тільки режим "Форсунка 1". При натисканні на кнопку "Вибір" у цьому випадку імпульс буде поданий одночасно на форсунки всіх циліндрів.
Для блоків управління з попарно паралельним уприскуванням доступні лише режими "Форсунка 1" і "Форсунка 2". При натисканні на кнопку "Вибір" в режимі "Форсунка 1" імпульс подається на форсунки 1 і 4 циліндрів, а в режимі "Форсунка 2" - на форсунки 2 і 3 циліндрів.
Для блоків управління з фазированным уприскуванням доступні всі форсунки.
Слід звернути особливу увагу, що для двигунів з одночасним і попарно паралельним уприскуванням не рекомендується більше п'яти разів поспіль включати форсунки, оскільки свічки будуть залиті впрыснутым бензином і наступне включення двигуна буде утруднено (необхідно продути циліндри прокручуванням двигуна з повністю відкритою дросельною заслінкою протягом 20...30 с).
Зміна коефіцієнта корекції З можливо тільки для контролерів, в яких записана програма, що працює без датчика кисню і СО-потенціометра (наприклад, M1V13R55, M1V13R59, M1V13R61). При натисканні на кнопку "Вліво" коефіцієнт корекції ЗІ зменшується, а при натисканні на кнопку "Вправо" зростає на 0,003 одиниці для одноразового натискання і 0,019, якщо кнопку утримувати натиснутою. Максимально збідненої суміші відповідає коефіцієнт корекції З -0,25 одиниці, а максимально збагаченої - +0,25. Збереження зміненого значення в пам'яті контролера відбувається при натисканні на кнопку "Вибір" і можливо тільки при відключеному З-потенціометрі (відключення СО-потенціометра рекомендується фахівцями Автовазу для програм, що допускають його відсутність), оскільки СО-потенціометр має більш високий пріоритет, ніж діагностичне обладнання.
При управлінні положення регулятора холостого ходу натискання на кнопку "Вліво" зменшує, а натискання на кнопку "Вправо" збільшує його поточний стан на один крок для одноразового натискання і на п'ять кроків, якщо утримувати кнопку натиснутою. У положенні регулятора холостого ходу, що дорівнює 255 кроків, його шток повністю введений (повітряний канал відкритий, максимальні обороти), а в положенні, дорівнює 0 кроків, шток повністю висунутому (повітряний канал закритий, двигун заглушений).
Необхідно звернути особливу увагу на те, що в положенні 0 кроків на знятому з двигуна регулятора холостого ходу можливе випадання штока.
При управлінні частотою обертання холостого ходу колінчастого вала двигуна натискання на кнопку "Вліво" зменшує значення частоти, а натискання на кнопку "Вправо" збільшує його на 10 хв-1 для одноразового натискання і на 50 хв-1, якщо утримувати кнопку натиснутою. Слід також зазначити, що управління двигуном відбувається по встановленій частоті обертання холостого ходу, а на екрані РКІ відображається поточне значення.
У зв'язку з цим можлива затримка у встановленні частоти (двигуну необхідно деякий час на те, щоб встановлена частота стала поточної).
Для переходу в режим виведення інформації про БК необхідно вимкнути запалювання, натиснути на кнопку "Режим" і включити запалювання, утримуючи кноп-ку натиснутою. У цьому режимі можна переглянути інформацію про версії приладу, програми та їх авторів. Пролистывают відображувану інформацію за допомогою кнопок "Вліво" і "Вправо". Щоб вийти з цього режиму слід натиснути кнопку "Режим".
Якщо автомобіль не обладнаний іммобілайзером, зв'язок інформаційної лінії діагностичного інтерфейсу (K-Line) контролера з контактом "М" колодки діагностики, до якої підключають контакту 1 рознімання XS2 приладу, як правило, розірвана. Щоб встановити її, необхідно встановити перемичку між висновками 9 і 18 колодки для підключення їм-мобилайзера. Якщо автомобіль вже проходив діагностику в автосервісі, швидше за все, ця перемичка вже встановлена.
Обчислення пройденої відстані, швидкості руху і витрати палива здійснюється за сигналами віддавців швидкості і витрати палива системи управління двигуном. Сигнал від датчика швидкості можна зняти з контакту 9 з'єднувача контролера, а сигнал від датчика витрати палива - з контакту 54.
Харчування на БК рекомендую подавати з замка запалювання - контакту 27 з'єднувача контролера. При цьому прилад автоматично включатися при включенні запалювання і вимикатися при виключенні.
В деяких комплектаціях автомобілів вже встановлений роз'єм для підключення маршрутного комп'ютера, до якого підведено напругу живлення від замку запалювання і провідники від датчиків швидкості і витрати палива. При наявності такого роз'єму БК слід підключити до нього.
Слід врахувати, що у програмному забезпеченні іммобілайзерів, випущених до березня 2000 р., є помилка, пов'язана з можливою розсинхронізацією інформації в контролері і іммобілайзері при роботі діагностичного обладнання. У цьому випадку при проведенні діагностики необхідно перевести іммобілайзер в режим технічного обслуговування.
Література
Автор: А. Альохін