Диагностический прибор - маршрутный компьютер выполняет функции бортового компьютера (БК) автомобиля. Он предназначен для отображения в режиме реального времени параметров движения автомобиля, текущего времени, значения выбранного параметра и кодов неисправностей контроллера, а также управления исполнительными механизмами системы управления двигателем с распределенным впрыском топлива и контроллерами "Bosch M 1.5.4" и "Январь - 5" как с датчиком кислорода, так и без него.

Схема БК показана на рисунке. Его основа - микроконтроллер AT89S53-24PC (DD2). В отличие от примененного в диагностическом приборе [1, 2], БК снабжен микроконтроллером с большим объемом (12 кбайт вместо 8) FLASH-памяти.

Диагностический прибор - маршрутный компьютер

(нажмите для увеличения)

Для надежного запуска микроконтроллера после подачи питания и блокировки его работы при понижении напряжения питания применена микросхема КР1171СП42 (DA1). Она удерживает на выходе (вывод 3) низкий уровень при напряжении питания меньше 4,2 В. Конденсатор C3 задерживает переход в состояние лог. 1 после того, как напряжение питания превысит это пороговое значение. Полный функциональный и конструктивный аналог микросхемы КР1171СП42 - PST529D фирмы Mitsumi. Кроме того, с учетом другой цоколевки эта микросхема заменима на DS1233-15 фирмы Dallas miconductor, ADM705 (Analog Devices), MAX705 (Maxim).

В крайнем случае микросхему КР1171СП42 можно вообще не устанавливать. Сигнал сброса будет формировать RC-цепь R1C3. Желательно при этом увеличить емкость конденсатора C3 до 1 мкФ и параллельно резистору R1 подключить любой диод из серий КД521, КД522 катодом к линии +5 В. Однако в этом случае возможны сбои в работе прибора при резком уменьшении напряжения ("провалах") питания.

Для отображения информации использован однострочный 16-символь-ный русифицированный ЖКИ со светодиодной подсветкой DV16110S1FBLY/R фирмы Data Vision (HG1). Хотя этот прибор предназначен для работы в расширенном температурном интервале, включен он по "обычной" схеме (для задействования функций расширенного температурного интервала необходим двуполярный источник питания).

ЖКИ допустимо заменить функциональным аналогом других производителей, удовлетворяющим следующим требованиям: система команд его контроллера совместима с KS0066, а знакогенератор русифицирован. Этим условиям соответствуют ЖКИ JA-16101 фирмы JE-AN Electronic, AC161B (Ampire), а также индикаторы фирм Seico, Hantronic и т. п.

БК питают от бортовой сети автомобиля, в которой возможны помехи и значительные броски напряжения питания. Для исключения влияния неблагоприятных факторов предназначен ряд дополнительных элементов.

Диод VD8 КД248А защищает устройство от переполюсовки напряжения питания. Его можно заменить любым аналогичным с допустимым прямым током не менее 300 мА, например, 1N4001 фирмы DC Components.

Для защиты БК от выбросов в бортовой сети применен специальный автомобильный варистор RU1 фирмы S+M (Siemens Matsushita Components) SIOV S10K14AUTO. Его можно заменить стабилитроном с напряжением стабилизации 15...20 В, например, КС515А, КС518А и т. д.

Последовательно с диодом VD8 подключен самовосстанавливающийся предохранитель MF-R025 (F1) фирмы BOURNS на номинальный ток 250 мА, который защищает прибор от аварийных ситуаций из-за возможных замыканий в его цепях.

Кроме того, для защиты цепей питания БК +5 В в результате выхода из строя стабилизатора (DA2), а такие случаи были отмечены в процессе эксплуатации, установлен защитный диод VD9 Р6КЕ6.8 фирмы Motorola. Этот диод допустимо заменить на подобные по параметрам 1.5КЕ6.8, SА5.0А той же фирмы или стабилитрон с напряжением стабилизации от 5,6 до 6,8 В, например, КС456А.

Для дополнительной звуковой индикации нажатия на кнопки, смены режима работы прибора, а также предупреждения о выходе контролируемого параметра за допустимые пределы использован узел генерации звука (DD1.6, VT8, НА1). Основной его элемент - пьезоэлектрический излучатель НРМ14АХ фирмы JL World со встроенным генератором, работающим на частотах 4300...5500 Гц. Поэтому для генерации звука достаточно подать на него напряжение питания +12 В. Это выполняет коммутатор на триггере Шмитта DD1.6 и транзисторе VT8. Поскольку ток, потребляемый излучателем, составляет примерно 15 мА, на месте VT8 может работать транзистор с допустимым током коллектора не менее этого значения. Излучатель заменим на НРМ14А, НРМ24А, НРМ24АХ или аналогичный с напряжением питания не менее 12В.

Сигналы от датчиков скорости и расхода топлива преобразуют в уровни ТТЛ узлы сопряжения на транзисторах VT2 и VT3. Фронты принимаемых сигналов формируют триггеры Шмитта DD1.2 и DD1.3. Диоды VD1-VD4 защищают входы БК от возможных выбросов напряжения, превышающих напряжение питания. Для этих целей можно использовать любые маломощные импульсные диоды, например, серий КД521, КД522.

Узел сопряжения с диагностической линией (K-Line) выполнен на транзисторах VT7 (приемный ключ) и VT6 (передающий ключ) и триггерах Шмитта DD1.4, DD1.5. Он преобразует уровни сигналов из ТТЛ в 12-вольтный согласно спецификации IS09141. Диоды VD5 и VD6 защищают вход БК от возможных выбросов напряжения на диагностической линии, превышающих напряжение питания. На их месте можно использовать любые маломощные импульсные диоды, например, КД510А или любые серий КД521, КД522. Поскольку по спецификации IS09141 уровень сигнала лог. 0 может значительно превышать нулевое напряжение, необходимо обеспечить надежное закрывание транзистора приемного ключа при входном напряжении до 3,3 В. Эту функцию выполняет стабилитрон КС133А (VD7).

Для формирования отметок времени, используемых при подсчете временных параметров маршрута, а также хранения этих параметров при выключенном питании БК применена микросхема DS1307 (DD3), представляющая собой часы реального времени с энергонезависимой памятью. Частота генератора микросхемы DD3 стабилизирована кварцевым резонатором РК-206-1А 32768 Гц (ZQ2). При замене резонатора другим следует обратить особое внимание на то, что его емкость должна быть близка к 12,5 пф. В противном случае часы и маршрутный компьютер могут работать неверно.

Чтобы временные параметры маршрута и значение текущего времени сохранялись при выключенном питании, использован резервный источник - литиевый элемент CR2032 (G1) напряжением 3 В. Его допустимо заменить любым другим элементом или батареей с таким же напряжением.

Блокировочные конденсаторы С4 - С8 расположены на плате прибора рядом с микросхемами DA1, DD2, ЖКИ HG1, микросхемой DD3 и разъемом XS1, соответственно.

К разъему XS1 БК подключают программатор или соединяют его с розеткой параллельного порта ПК. Чтобы исключить возможность сбоев во время записи программы в микроконтроллер, сигналы параллельного порта следует "умощнить". С этой целью в разрыв линий соединительного кабеля подключены буферные элементы микросхемы КР1533АП5, которые питаются от контакта 2 (линия VCC +5 В) разъема XS1.

Управляющая программа БК состоит из модулей, написанных на языках Acсемблер и Си для компилятора Keil (Keil Electronic GmbH). Программа разрабатывалась и компилировалась в интегрированной среде Keil mVision2 V2.04b.

Ассемблер - А51 версии 6.00f, компилятор Си - С51 версии 6.00i, линковщик - BL51 версии 4.00d. Файл проекта - mktstr.Uv2. Откомпилированная программа в формате Intel HEX - mkt-str.hex.

Скачать файлы проекта

Прежде чем программировать микроконтроллер, необходимо проверить правильность монтажа БК, а затем исправность его основных узлов.

Не подключая выход стабилизатора DA2 к линии питания +5 В, подайте напряжение питания +12 В и убедитесь в работоспособности стабилизатора (наличие напряжения +5 В на его выходе). Затем проверьте отсутствие замыкания между линией питания +5 В и общим проводом. При отсутствии замыкания подключите выход стабилизатора DA2 к линии питания +5 В и убедитесь в наличии напряжения.

После включения питания на выводе 9 (RST) микроконтроллера DD2 должен наблюдаться единичный импульс, а затем все время присутствовать низкий уровень. В противном случае, скорее всего, неисправна микросхема DA1.

На выводах 18 и 19 микроконтроллера DD2 должен присутствовать синусоидальный сигнал частотой 24 МГц, а на выводе 30 (ALE) - меандр (4 МГц).

Записать управляющую программу в микроконтроллер AT89S53-24PC можно двумя способами. Во-первых, параллельным программированием с помощью любого универсального программатора. Этот вариант подходит, если микроконтроллер не запаян в плату, а установлен в переходную панель. Если программировать микроконтроллер предполагается только в параллельном режиме, разъем XS1, транзистор VT1 и резисторы R2, R3 можно исключить. Во-вторых, последовательным программированием с помощью специальных программ ISP (In System Programming), например, Atmel AVR ISP.

Вариант последовательного программирования предпочтительнее, поскольку при этом нет необходимости вынимать микроконтроллер из панели, а для автомобильных применений (в условиях повышенной вибрации) его желательно запаять в плату.

Проверьте правильность адресации к памяти программ. На выводе 29 (РМЕ) DD2 должен быть высокий уровень. Если здесь наблюдаются импульсы - микроконтроллер работает с внешней памятью программ, - убедитесь в наличии лог. 1 на выводе 31 (DEMA) DD2. Если же на выводе РМЕ периодически появляются пачки импульсов, программа выходит за пределы внутренней памяти, чего быть не должно. Скорее всего микроконтроллер "чистый" - программа в него не записана или записана неверно.

После старта управляющая программа инициализирует последовательный порт и системный таймер микроконтроллера, а затем инициализирует ЖКИ: в порт Р2 выводит коды команд, сопровождаемые импульсами высокого уровня на входе Е ЖКИ. Подав команду, микроконтроллер переводит все линии порта Р2 в режим чтения и ждет от ЖКИ сигнал готовности, продолжая подавать единичные импульсы на вход Е. Если индикатор неисправен, программа "зацикливается" на опросе его готовности.

После инициализации экран ЖКИ очистится и на нем появляется заставка. Если на экране видны лишь черные прямоугольники, необходимо отрегулировать контрастность изображения переменным резистором R10. На экране черных прямоугольников не должно быть видно или они должны быть еле заметны. Одновременно с появлением заставки на выводе 35 (Р0.4) микроконтроллера DD2 появляется низкий уровень - включается подсветка индикатора.

Затем управляющая программа настраивает микросхему DD3: на ее выводе 7 (SQW) появляется меандр частотой 1 Гц. Если такой сигнал появился, значит микросхема запрограммирована правильно.

Если же сигнал отсутствует, но БК работает, скорее всего, использован кварцевый резонатор с неподходящей емкостью и функции часов и маршрутного компьютера будут работать неверно.

При переходе в режимы индикации параметров, кодов неисправностей или управления исполнительными механизмами БК пытается установить связь с контроллером двигателя. На выводе 11 микроконтроллера DD2 каждые 300 мс появляется импульс низкого уровня длительностью 25 мс, затем после 25 мс паузы передаются несколько байтов данных со скоростью 10400 бит/с. Аналогичный сигнал, но амплитудой 12 В, должен появиться на контакте 1 разъема XS2 (K-Line). При отсутствии связи с контроллером на экран выводится сообщение "Нет связи".

В БК предусмотрено шесть режимов работы: часы, маршрутный компьютер, индикация значения выбранного пользователем параметра, индикация и сброс кодов неисправностей контроллера, управление исполнительными механизмами и выведение информации о приборе. Переключают режимы работы, нажимая на кнопку SB4 "Режим".

В режиме часов на индикатор выводится текущее время в формате ЧЧ:ММ:СС, где ЧЧ - часы, ММ - минуты, СС - секунды. Для корректировки текущего времени необходимо нажать и удерживать нажатой кнопку "Выбор" (SB3) не менее 1,5 с. Сначала устанавливают значение часа, затем значение минут текущего времени (изменяемый параметр мигает). Значение секунд при этом принудительно обнуляется. Значения часа/минут изменяют, нажимая на кнопки SB1 "Влево" (уменьшение на 1) и SB2 "Вправо" (увеличение на 1). Смена корректируемого параметра производится нажатием на кнопку "Выбор". После завершения установки БК возвращается в режим отображения текущего времени.

В режиме маршрутного компьютера накапливаются и отображаются следующие параметры движения:

  • пройденное расстояние от начала маршрута, м;
  • время нахождения на маршруте (фиксируется при включенном зажигании);
  • время в движении (при скорости движения не менее 3 км/ч);
  • текущая скорость движения автомобиля, км/ч;
  • средняя скорость движения по маршруту, км/ч (действительна после
  • пробега не менее 1 км);
  • максимальная достигнутая (пиковая) скорость движения по маршруту, км/ч;
  • потраченное на маршруте топливо, мл;
  • средний расход топлива на маршруте, л/100 км (действителен после пробега не менее 1 км).

Индицируемый параметр выбирают кнопками "Влево" и "Вправо".

Для остановки вычисления параметров маршрута (без их обнуления) необходимо однократно нажать на кнопку "Выбор". Чтобы возобновить подсчет параметров, повторно нажимают на кнопку "Выбор". Контролируют остановку/запуск вычисления параметров, просматривая "время нахождения на маршруте". Если параметры движения по маршруту не вычисляются, счетчик секунд остановлен.

Чтобы обнулить параметры предыдущего маршрута, следует нажать и удерживать нажатой кнопку "Выбор" не менее 1,5 с.

БК в режиме просмотра значения выбранного параметра индицирует в реальном времени одну из следующих переменных:

  • идентификатор программного обеспечения контроллера;
  • положение дроссельной заслонки, %;
  • температура охлаждающей жидкости, °С;
  • частота вращения коленчатого вала двигателя, мин-1;
  • заданная частота вращения на холостом ходу, мин-1;
  • угол опережения зажигания, град.;
  • скорость движения автомобиля, км/ч;
  • текущее положение регулятора холостого хода, шаг;
  • заданное положение регулятора холостого хода, шаг;
  • коэффициент коррекции времени впрыска топлива;
  • напряжение на датчике кислорода для двигателя с таким датчиком, В;
  • коэффициент коррекции СО для двигателя без датчика кислорода;
  • соотношение воздух/топливо для двигателя с датчиком кислорода;
  • напряжение в бортовой сети, В;
  • длительность импульса впрыска, мс;
  • расход топлива за один такт, мг;
  • расход воздуха, кг/ч;
  • часовой расход топлива, л/ч;
  • путевой расход топлива, л/100 км (только при движении автомобиля);
  • признак обнаружения детонации;
  • признак блокировки подачи топлива;
  • признак холостого хода;
  • признак мощностного обогащения.

Кроме того, БК подает звуковой сигнал, когда индицируемый параметр выходит за допустимые пределы:

  • в режиме индикации температуры охлаждающей жидкости при превышении значения 110°С;
  • в режиме индикации частоты вращения коленчатого вала двигателя при превышении значения 5520 мин-1;
  • в режиме индикации напряжения бортовой сети при напряжении менее 10 и более 15 В;
  • в режиме индикации признака обнаружения детонации при обнаружении детонации;
  • в режиме индикации признака блокировки подачи топлива при блокировке топливоподачи;
  • в режиме индикации признака мощностного обогащения при обогащении смеси по мощности.

Требуемый параметр выбирают, нажимая на кнопки "Влево" и "Вправо"

БК в режиме индикации кодов неисправностей в цикле считывает из контроллера коды и отображает на ЖКИ их число. Если оно равно нулю (неисправностей нет), доступна только кнопка "Режим", при нажатии на которую происходит выход из режима отображения кодов неисправностей. Если коды неис-

правностей имеются, для их просмотра следует нажать на кнопки "Выбор", "Влево" или "Вправо". Пролистывание считанных кодов неисправностей осуществляется кнопками "Влево" и "Вправо". Для выхода из режима индикации кодов неисправностей без их очистки необходимо нажать на кнопку "Режим". Чтобы стереть коды неисправностей, следует нажать на кнопку "Выбор" и удерживать ее не менее 1,5 с. В этом случае БК сотрет все коды в контроллере и вновь считает их (после стирания должно быть считано 0 неисправностей). Неисправности и их коды приведены в [2].

В режиме управления исполнительными механизмами доступны следующие узлы и агрегаты:

  • контрольная лампа Check Engine;
  • реле управления вентилятором системы охлаждения двигателя;
  • реле управления бензонасосом;
  • катушка зажигания 1 (1-й и 4-й цилиндры);
  • катушка зажигания 2 (2-й и 3-й цилиндры);
  • форсунка 1;
  • форсунка 2;
  • форсунка 3;
  • форсунка 4.

Кроме того, в этом режиме можно изменять следующие параметры двигателя:

  • коэффициент коррекции СО для двигателя без датчика кислорода;
  • частоту вращения коленчатого вала двигателя на холостом ходу;
  • положение регулятора холостого хода.

Переход от одного узла к другому осуществляется нажатием на кнопки "Влево" и "Вправо". При этом для каждого агрегата отображается его текущее состояние (кроме катушек зажигания и форсунок). Для перехода к управлению выбранным исполнительным механизмом следует нажать на кнопку "Выбор". После этого можно изменить состояние исполнительного механизма однократным нажатием или нажатием и удержанием кнопок "Влево" и "Вправо". Изменение состояния агрегата индицируется символом "*" (звездочка) в первой позиции на экране ЖКИ. Чтобы вернуть управление исполнительным механизмом контроллеру, необходимо вновь нажать на кнопку "Выбор".

При управлении каким-либо агрегатом с помощью БК контроллер лишается возможности "воздействовать" на него. Поэтому после перехода к управлению исполнительным механизмом (символ "*" в первой позиции экрана ЖКИ) невозможно переключиться на другой режим, пока управление не будет возвращено контроллеру повторным нажатием на кнопку "Выбор".

Реле управления бензонасосом, катушки зажигания и форсунки доступны только при включенном зажигании и не работающем двигателе. При нажатии на кнопку "Влево" бензонасос выключается, при нажатии на кнопку "Вправо" - включается. Если управление бензонасосом невозможно, вместо его состояния выводятся знаки "-" (минус).

При нажатии на кнопку "Выбор" на катушку зажигания подается 20 импульсов длительностью 5 мс с паузой 5 мс, а на форсунку - один,длительностью 2 мс. Работа катушки зажигания и форсунки индицируется символами "***" (звездочки) на экране ЖКИ и звуковым сигналом.

Для блоков управления с одновременным впрыском доступен только режим "Форсунка 1". При нажатии на кнопку "Выбор" в этом случае импульс будет подан одновременно на форсунки всех цилиндров.

Для блоков управления с попарно параллельным впрыском доступны только режимы "Форсунка 1" и "Форсунка 2". При нажатии на кнопку "Выбор" в режиме "Форсунка 1" импульс подается на форсунки 1 и 4 цилиндров, а в режиме "Форсунка 2" - на форсунки 2 и 3 цилиндров.

Для блоков управления с фазированным впрыском доступны все форсунки.

Следует обратить особое внимание, что для двигателей с одновременным и попарно параллельным впрыском не рекомендуется более пяти раз подряд включать форсунки, поскольку свечи будут залиты впрыснутым бензином и последующее включение двигателя будет затруднено (необходимо продуть цилиндры прокручиванием двигателя с полностью открытой дроссельной заслонкой в течение 20...30 с).

Изменение коэффициента коррекции СО возможно только для контроллеров, в которых записана программа, работающая без датчика кислорода и СО-потенциометра (например, M1V13R55, M1V13R59, M1V13R61). При нажатии на кнопку "Влево" коэффициент коррекции СО уменьшается, а при нажатии на кнопку "Вправо" увеличивается на 0,003 единицы для однократного нажатия и 0,019, если кнопку удерживать нажатой. Максимально обедненной смеси соответствует коэффициент коррекции СО -0,25 единицы, а максимально обогащенной - +0,25. Сохранение измененного значения в памяти контроллера происходит при нажатии на кнопку "Выбор" и возможно только при отключенном СО-потенциометре (отключение СО-потенциометра рекомендуется специалистами АвтоВАЗа для программ, допускающих его отсутствие), поскольку СО-потенциометр имеет более высокий приоритет, чем диагностическое оборудование.

При управлении положением регулятора холостого хода нажатие на кнопку "Влево" уменьшает, а нажатие на кнопку "Вправо" увеличивает его текущее положение на один шаг для однократного нажатия и на пять шагов, если кнопку удерживать нажатой. В положении регулятора холостого хода, равном 255 шагам, его шток полностью введен (воздушный канал открыт, обороты максимальны), а в положении, равном 0 шагов, шток полностью выдвинут (воздушный канал закрыт, двигатель заглушен).

Необходимо обратить особое внимание на то, что в положении 0 шагов на снятом с двигателя регуляторе холостого хода возможно выпадение штока.

При управлении частотой вращения холостого хода коленчатого вала двигателя нажатие на кнопку "Влево" уменьшает значение частоты, а нажатие на кнопку "Вправо" увеличивает его на 10 мин-1 для однократного нажатия и на 50 мин-1, если кнопку удерживать нажатой. Следует также отметить, что управление двигателем происходит по установленной частоте вращения холостого хода, а на экране ЖКИ индицируется текущее значение.

В связи с этим возможна задержка в установке частоты (двигателю необходимо некоторое время на то, чтобы установленная частота стала текущей).

Для перехода в режим выведения информации о БК необходимо выключить зажигание, нажать на кнопку "Режим" и включить зажигание, удерживая кноп-ку нажатой. В этом режиме можно просмотреть информацию о версии прибора, программы и их авторах. Пролистывают отображаемую информацию с помощью кнопок "Влево" и "Вправо". Чтобы выйти из этого режима, следует нажать на кнопку "Режим".

Если автомобиль не оборудован иммобилайзером, связь информационной линии диагностического интерфейса (K-Line) контроллера с контактом "М" колодки диагностики, к которой подключают контакт 1 разъема XS2 прибора, как правило, разорвана. Чтобы установить ее, необходимо установить перемычку между выводами 9 и 18 колодки для подключения им-мобилайзера. Если автомобиль уже проходил диагностику в автосервисе, скорее всего, эта перемычка уже установлена.

Вычисление пройденного расстояния, скорости движения и расхода топлива осуществляется по сигналам отдатчиков скорости и расхода топлива системы управления двигателем. Сигнал от датчика скорости можно снять с контакта 9 соединителя контроллера, а сигнал от датчика расхода топлива - с контакта 54.

Питание на БК рекомендую подавать с замка зажигания - контакта 27 соединителя контроллера. При этом прибор будет автоматически включаться при включении зажигания и выключаться при выключении.

В некоторых комплектациях автомобилей уже установлен разъем для подключения маршрутного компьютера, к которому подведены напряжение питания от замка зажигания и проводники от датчиков скорости и расхода топлива. При наличии такого разъема БК следует подключить к нему.

Следует учесть, что в программном обеспечении иммобилайзеров, выпущенных до марта 2000 г., имеется ошибка, связанная с возможной рассинхронизацией информации в контроллере и иммобилайзере при работе диагностического оборудования. В этом случае при проведении диагностики необходимо перевести иммобилайзер в режим технического обслуживания.

Литература

  • Алехин А. Диагностический прибор для автомобильного двигателя с контроллером "Bosch". - Радио, 2000, № 8, с. 36-39, 44.
  • Алехин А. Диагностический прибор для автомобильного двигателя с контроллерами "Bosch" и "Январь-5". - Радио, 2001, № 7, с. 42, 43.
  • Автор: А.Алехин

    Добавить комментарий

    Защитный код
    Обновить

    Навигация

    Инструкции по эксплуатации

    Модуль RP023 питания 5/3,3 В для беспаечных макетных плат.
    Модуль питания для беспаечных плат
    Плата представляет собой модуль питания, имеющий в своем составе два стабилизатора напряжений 5 и 3,3 В. Модуль имеет форму и размеры, позволяющие его устанавливать на стандартные макетные платы, используемые на начальном этапе разработки электронных устройств. При этом значительно экономится драгоценное место на макете, которого, как известно, много не бывает. Напряжение каждой шины питания выбирается с помощью установленного на ней переключателя, что позволяет независимо устанавливать требуемое напряжение на каждой из линий питания. Входное напряжение в диапазоне от 5 до 12 В может подаваться на любой из имеющихся разъемов: стандартный круглый разъем типа DJK-02A или miniUSB. Для контроля выходных напряжений на плате имеется индикатор. Технические характеристики: Входное напряжение постоянное, В - 5…12 Нагрузочная способность каждого выхода, А - 1 Габаритные размеры без
    Цена 300.00 руб.
    Copyright © 2017 Электрические принципиальные схемы.