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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Tachimetro digitale, orologio e termometro per auto
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Automobile. Dispositivi elettronici Il dispositivo proposto è progettato per misurare la velocità, la distanza percorsa, la temperatura esterna e interna all'auto, nonché la temperatura del liquido di raffreddamento e la tensione della batteria. Il circuito è assemblato utilizzando elementi ampiamente utilizzati e contiene un minimo di dettagli. La base del dispositivo è un microcontrollore AT89C2051 economico di Atmel, HEX: viene fornito il file firmware.  (clicca per ingrandire) I risultati della misurazione sono disponibili su un indicatore LED a sei cifre. Per impostazione predefinita, quando l'auto è in movimento, viene visualizzata la velocità e quando è ferma o parcheggiata, viene visualizzata l'ora. Altri valori misurati vengono selezionati utilizzando cinque pulsanti secondo l'algoritmo descritto di seguito. Una breve pressione di K1 permette di fissare sull'indicatore il parametro selezionato, cosa confermata da un punto sulla cifra meno significativa. Premendo nuovamente si spegne la fissazione e dopo 5 secondi. viene ripristinata la modalità originale. I valori misurati vengono visualizzati sul display ad anello nel seguente ordine: Time (tempo), Count (contatore parziale), tout (temperatura esterna), tin (temperatura interna), EnGinE (temperatura motore), UbAtt (temperatura batteria voltaggio). Quando si preme K2, la revisione avviene in un cerchio completo, K3 inizia e termina la revisione con la temperatura esterna e K4 con la temperatura del motore, che consente di cavarsela con un numero minimo di clic. È possibile passare rapidamente alla modalità iniziale (velocità o tempo) premendo il pulsante K5. Il passaggio da un parametro all'altro è accompagnato da una breve comparsa del nome del valore e successiva indicazione del suo valore. Per azzerare il contachilometri parziale è necessario fissarne la visualizzazione e premere K4. Le informazioni sull'indicatore vengono aggiornate ogni mezzo secondo e la velocità viene visualizzata come media nell'ultimo secondo. Le misurazioni di temperatura e tensione sono accompagnate da un indicatore "lampeggiante", determinato dall'algoritmo operativo dell'ADC. Lo schema dell'unità processore e dell'ADC è mostrato in Fig. 1. L'ADC è costruito secondo un principio semplificato, ma fornisce un risultato di conversione completamente accettabile. Il suo lavoro si basa sul confronto da parte del comparatore interno del MK della tensione misurata e della tensione linearmente variabile formata sul condensatore C9, caricato attraverso una sorgente di corrente stabile sugli elementi R4, R5, R6, R7, VD7, VT2 . Il ciclo di misura inizia con la scarica del condensatore attraverso la porta del controller e termina quando le tensioni sugli ingressi AIN0 e AIN1 coincidono. La durata del ciclo di misura è direttamente proporzionale alla tensione misurata. Il transistor VT1 funge da sorgente di corrente per i sensori di temperatura. Il multiplexer DD1 commuta i segnali analogici all'ingresso del comparatore del microcontrollore, nonché la corrente stabile ai sensori di temperatura. I diodi VD1 - VD6 proteggono gli ingressi del circuito da sovratensioni accidentali. I condensatori C5 - C8 attenuano l'ondulazione dell'alimentazione VCC, mentre C5, C6 e C7 si trovano in prossimità dei chip digitali. Un chip di memoria non volatile DD3 (AT24C02 - AT24C08) viene utilizzato per memorizzare le costanti di calibrazione. La capacità di memoria di questo microcircuito è maggiore del necessario, ma consente la registrazione a blocchi (per qualche motivo l'analogo domestico di PP1 non fornisce questa opzione). L'algoritmo di funzionamento del dispositivo consente l'utilizzo del microcircuito dell'orologio in tempo reale DS24 invece dell'AT02C1307 in un tipico circuito di commutazione [3]. Il programma rileva automaticamente il tipo di microcircuito installato e seleziona l'algoritmo dell'orologio appropriato. L'utilizzo del DS1307 migliora notevolmente l'orologio e consente di scollegare il dispositivo dall'alimentazione di bordo, ma richiede l'uso di una batteria che, se si guasta (ad esempio a basse temperature), tutti i dati di calibrazione vengono persi. Il display del dispositivo è assemblato su indicatori LED a sette segmenti a basso consumo energetico, che hanno permesso di collegare un microcircuito di tipo 74HC299 direttamente a catodi comuni senza amplificatori (Fig. 4). I catodi sono numerati nel diagramma (CAT1...CAT6) dal meno significativo al più significativo, agli anodi vengono assegnati simboli nell'ordine generalmente accettato. La tastiera ha cinque pulsanti ed è strutturalmente combinata in un blocco con indicatori. L'uso dei registri a scorrimento e dell'indicazione dinamica ha permesso di ridurre il numero di elementi e conduttori tra i blocchi. Il circuito di indicazione è stato assemblato mediante montaggio superficiale direttamente sui terminali degli indicatori incollati tra loro, mentre il resto della parte è stato assemblato su breadboard. Sono stati utilizzati indicatori marcati TOT5361PAMY, ma è possibile utilizzarne altri a basso consumo di corrente e con catodo comune. Se si intende utilizzare indicatori con un elevato consumo di corrente (dimensioni maggiori), l'unità deve essere modificata secondo la logica del suo funzionamento. I resistori delle sorgenti di corrente e il condensatore C9 devono avere coefficienti di temperatura prossimi allo zero. Quando si utilizza il DS1307, un orologio al quarzo (1Hz) viene acceso tra il 2° e il 32768° pin, il positivo di una batteria da 3 V (ad esempio CR3) è collegato al 2032° pin, il 7° pin rimane libero, il resto del i pin sono secondo lo schema. Due diodi al silicio collegati in serie vengono utilizzati come sensori di temperatura parametrici (Figura 3). I sensori sono collegati al circuito mediante cavi schermati di lunghezza minima. Il circuito utilizza diodi del tipo KD522.  Il collegamento del sensore di velocità dipende dal veicolo. Le auto moderne, di norma, sono dotate di un sensore di velocità elettronico e possono essere collegate al dispositivo tramite un semplice circuito mostrato in Fig. 2. Se l'auto ha un tachimetro meccanico, è necessario utilizzare un convertitore, ad esempio, come nei taxi. Per alimentare il circuito è necessaria una sorgente stabilizzata con tensione Vcc=5V. Non è mostrato nel diagramma, perché Attualmente esistono un gran numero di stabilizzatori integrati (ad esempio 7805). Il corretto funzionamento del dispositivo è impossibile senza la sua configurazione (calibrazione). È possibile accedere alla modalità di calibrazione tenendo premuto il pulsante K1 per più di 30 secondi finché l'indicatore non mostra brevemente "SPEEd" e poi "SP0000". Durante la calibrazione, i pulsanti eseguono le seguenti funzioni: K1 (tenere premuto per più di 5 secondi) - salvataggio delle costanti di calibrazione per il canale selezionato; K2 - punto zero; K3 - punto cento); K4 - cambia il canale di calibrazione (SPEEd, tin, tout, EnGinE, Ubatt); K5: esce dalla modalità di calibrazione. Per calibrare il tachimetro e il contachilometri è necessario selezionare il canale "SPEEd", registrare il punto zero (K2), percorrere esattamente un chilometro, registrare i cento punti (K3), registrare le costanti (K1). Durante la guida, il display appare come “SPХХХХ”, dove ХХХХ è il numero esadecimale di impulsi ricevuti dal sensore di velocità. Quando si calibrano i termometri, i sensori di temperatura vengono posti nel ghiaccio fondente (0°C), viene ricordato il punto zero, quindi il sensore viene posto in acqua bollente (100°C), viene ricordato il punto cento e infine, tenendo premuto K1, ricordiamo le costanti nel chip di memoria. Il voltmetro è calibrato al punto 0 V (punto zero) e al punto 10 V (punto cento). Lo zero e i cento punti devono essere stabili (come mostrato sul display) e archiviati in memoria per tutti i canali. Se la costante viene scritta con successo, viene visualizzato il messaggio "SAVE" e se si verifica un errore "Error", in questo caso è necessario riprovare e, in caso di insuccesso, sostituire il chip di memoria. È possibile modificare l'ora tenendo premuto il pulsante K1 per più di 5 secondi fino a quando il display dell'ora inizia a "lampeggiare". Utilizzare i pulsanti K2 e K3 per modificare rispettivamente le ore e i minuti. Quindi premere K5, il display mostrerà “SAVE” se il salvataggio ha avuto successo o Error in caso contrario.  (clicca per ingrandire) Il dispositivo può essere utilizzato non solo in macchina, ma, ad esempio, nella vita di tutti i giorni, come un orologio: un termometro. Il dispositivo è in uso sull'auto da diversi mesi e durante questo periodo non si è verificato un solo guasto significativo, nonostante tutte le semplificazioni. Autore: Klochko Andrey Irenokovich, andron74 {dog} mail.ru; Pubblicazione: cxem.net
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