Sterownik szyberdachu 3-pozycyjnego z funkcją domykania

Witam!
Kolejnym projektem, który chcę przedstawić jest moduł sterujący pracą szyberdachu trójpozycyjnego wraz z funkcją domykania. W aucie, które posiadam szyberdach sterowany był jednym przełącznikiem 2-pozycyjnym. Przechylenie przełącznika w lewo powoduje uchylenie szyberdachu, w prawo jego otwarcie. Silnik pracuje tak długo jak trzymam przycisk, chyba że szyberdach natrafi na krańcówkę. Krańcówki są 3 - każda typu NC (normalnie zwarta), wszystkie połączone w szereg. Pierwsza rozwiera, gdy szyberdach jest maksymalnie uchylony, druga - gdy szyber jest w pozycji środkowej (zamkniętej) i trzecia - gdy szyberdach jest maksymalnie otwarty.

Jakiś czas temu wykonałem moduł domykania szyb mojego autorstwa i chciałem mieć możliwość domykania również szyberdachu. W przypadku takiego 3-pozycyjnego nie jest to takie proste i trzeba było zastąpić całe oryginalne sterowanie (zbudowane na dość specyficznym przekaźniku). W trakcie projektowania doszło parę udogodnień, ale o tym niżej.

Założenia projektu:
- sterowanie pracą szyberdachu przy pomocy oryginalnych przycisków,
- wejście domykania aktywowane masą (np. z mojego modułu domykania szyb),
- otwieranie/uchylanie/zamykanie szyberdachu przy pomocy tylko impulsu z przycisków (nie trzeba trzymać),
- sygnalizacja pracy i błędów diodą LED,
- stała kontrola pozycji i czasów zamykania/otwierania i w razie błędu - przejście w stan alarmu aż do momentu autobazowania,
- autobazowanie po podłączeniu zasilania,
- możliwość sterowania szyberdachem jeszcze jakiś czas od wyłączenia stacyjki.

Opis układu:
Układ powstał podobnie jak poprzedni na dwustronnej płytce drukowanej (wykonanej w firmie).


Sercem układu jest ATMega8A (też na zasadzie kopiuj-wklej), reszta to właściwie drobnica w SMD. Są 4 wejścia reagujące na masę (2 przyciski, krańcówka, wejście domykania), jedno wejście +12V (12V po kluczyku), dwa wyjścia na silnik, wejście zasilające, wyjście OC na diodę LED i masa. W projekcie zastosowałem przekaźnik NEC EN2-B1N1S. Jest to podwójny przekaźnik w połączeniu mostkowym. Daje on spolaryzowane +12V i masę lub 2 z tych sygnałów naraz. Ma też sporą obciążalność prądową (35A) oraz certyfikat automotive.


Procesor w układzie pędzony jest wewnętrznym generatorem RC na 2MHz, całość pobiera ok. 6-7mA, z czego najwięcej tak naprawdę pobiera stabilizator 7805. Program pisany w WinAVR C i zajmuje dokładnie 7,98kB, tak więc niewesoło Całość pracuje na przerwaniach, a procesor jest usypiany, aby ograniczyć zużycie prądu. Uruchomiony jest też watchdog.
Płytki zostały pokryte lakierem izolującym elektronikę od wody, a całość zamontowana w obudowie Z68 i umiejscowiona za podsufitką.

Instalacja:
Modyfikacja instalacji w samochodzie polegała właściwie na wywaleniu tego, co było oryginalnie i zrobieniu wszystkiego od początku. Doszły przewody ze stałym +12V (oryginalnie szyberdach zasilany był tylko po kluczyku), przewód od modułu domykania szyb oraz, np. dioda statusowa wmontowana w lampkę.



Kody błędów:
Po podłączeniu układu do zasilania i włączeniu stacyjki układ miga diodą LED sygnalizując błąd utraty danych o poprzedniej pozycji. Błędy sygnalizowane są poprzez jedno długie mignięcie diody i odpowiednią ilość krótkich:
1 długie, 0 krótkich - błąd 0 (brak danych o aktualnej pozycji po włączeniu zasilania),
* 1 długie, 1 krótkie - błąd 1 (za długi czas zjazdu z krańcówki),
* 1 długie, 2 krótkie - błąd 2 (za długi czas pracy w odcinku poz. uchylna - zamknięta),
* 1 długie, 3 krótkie - błąd 3 (za długi czas pracy w odcinku poz. zamknięta - otwarta),
* 1 długie, 4 krótkie - błąd 4 (reset z watchdog'a),
* 1 długie, 5 krótkich - błąd 5 (zbyt niskie napięcie zasilające).

Bazowanie szyberdachu:
W każdym z błędów układ czeka na zezwolenie na autobazowanie - wciśnięcie przycisku S1. W tym momencie zaczyna się ruch szyberdachu w stronę do uchylnej. Zależnie od sygnałów z krańcówek oraz ram czasowych, w których te sygnały się pojawiają układ odrzuca kolejne możliwości aktualnego położenia, a po jego ustaleniu przesuwa szyberdach do pozycji zamkniętej. Po "zbazowaniu" i zamknięciu szyberdach jest gotowy do pracy.

Obsługa szyberdachu:
Naciśnięcie przycisku S1 powoduje uchylenie szyberdachu do pozycji maksymalnej, chyba że wcześniej wciśniemy przycisk S2 (w takim razie szyber stanie w pozycji środkowej). Naciśnięcie przycisku S2 spowoduje otworzenie się szyberdachu do pozycji maksymalnej, chyba że wcześniej wciśniemy przycisk S1. W trakcie pracy, np. w stronę uchylną, ale jeszcze gdy szyberdach jest w pozycji otwartej, wciśnięcie przycisku S1 spowoduje przejechanie przez pozycję środkową i uchylenie się. Gdy jest uchylony, wciśnięcie przycisku S2 2 razy spowoduje otworzenie szyberdachu całkowicie. Podczas pracy napędu odliczany jest czas i w razie gdyby nie nastąpił wjazd/zjazd z krańcówki, układ zatrzyma silnik i przejdzie w stan błędu. Czasy pracy w obydwu kierunkach są programowalne i podobnie jak w moim układzie do domykania szyb zmienia się je poprzez podpięcie kabla RS232 do komputera i wydania komendy przez terminal (np. Putty).

Zrzut okna terminala (zapożyczone z mojego poprzedniego projektu - różni się tylko komendami.


Komendy terminala:
- timel=<czas> - czas zjazdu z krańcówki,
- time13=<czas> - czas pracy na odcinku poz. uchylna - zamknięta,
- time35=<czas> - czas pracy na odcinku poz. zamknięta - otwarta,
- srv=<0/1> - włączenie/wyłączenie trybu serwisowego (wyświetlanie w terminalu stanu wejść, napięcia zasilającego, pozycji zadanej i aktualnej, czasów),
- eread - odczyt ustawień z pamięci eeprom,
- ewrite - zapis ustawień do pamięci eeprom,
- edef - ustawienia domyślne,
- reset - reset układu,
- help - wykaz dostępnych komend oraz opis jak je stosować.

Układ umożliwia sterowanie szyberdachem przez 20 sekund po wyłączeniu zapłonu - poprzednio, gdy się zapomniało zamknąć "szybra", trzeba było włączyć stacyjkę i zamknąć go przez przytrzymanie przycisku. Teraz wystarczy tylko jedno tyknięcie przycisku i możemy wysiadać z auta. A jeżeli o tym zapomnimy, wystarczy domknąć szyby podwójnym impulsem z pilota - szybki i szyberdach się domkną.

Źródeł i projektu płytki zdecydowałem się nie publikować na tym portalu.
Schemat udostępniam w pliku PDF - nic odkrywczego, ale może komuś się przyda.

Koszty wykonania:
- płytka - ok. 30zł/1 szt.,
- procek - ok. 7zł,
- przekaźnik NEC EN2-B1N1S - 6zł,
- złącze molex, drobnica - 8zł,
- obudowa - 3zł
Razem: około 55zł.

Kilka fotek i film:



Link


Dla ścisłości - impuls z modułu domykania szyb mam 30s i szyberdach domyka się tylko wtedy, kiedy ten impuls jest aktywny. Jeżeli w trakcie przestanę domykać (nacisnę guzik otwierania auta), to szyber również stanie. Gdy szyber jest już zamknięty, a impuls z "domykacza" nadal jest podawany, dioda statusowa świeci światłem ciągłym - oczywiście gaśnie, gdy moduł domykania szyb zwolni tę linię.

Pozdrawiam i czekam na ewentualną konstruktywną krytykę

Popracowałem troszkę nad gramatyką i składnią, lubię oglądać Kolegi projekty, ale na przyszłość proszę zwracać uwagę na pisownię, bo automatyczne sprawdzanie dotyczy tylko błędów ortograficznych.
CMS

Szczerze?

Świetne wykonanie
Ja bym pospinał kable w wiązki, po za tym wykonane estetycznie - co się liczy przy instalacji w samochodzie, nie chciałbym kupić auta które miałoby powycinane brzydko przyciski. Tutaj widzę, że się postarałeś
A nie myślałeś o kontroli z tyłu? Aby pasażerowie mogli sobie uchylać i kontrolować szyberdach wg. potrzeb? jakiś panel z przyciskami?

Bardzo interesujący projekt, takich funkcji brakuje w samochodach.
Co jeżeli ktoś wsadzi rękę gdy szyberdach zostaje zamykany? W samochodach z automatycznie zamykanymi szybami w takiej sytuacji szyba się cofnie.
Co jeżeli szyberdach zostanie otwarty do połowy a akumulator zostanie odłączony? Czas zostanie zresetowany?

Co do kontroli dla pasażerów - jaki tego cel? Wszystkie funkcje w samochodzie są dla kierowcy nie pasażerów.

Konstrukcja ciekawa przyznam tak jak i poprzedni projekt domykania szyb , rozumiem wiec ze tak jak i poprzednio wsadu do uP kolega nie udostepni

P-o-l napisał:

Co jeżeli ktoś wsadzi rękę gdy szyberdach zostaje zamykany?

Jest to wada tego sterowania ale wiedziałem o tym budując układ. Gdybym chciał wykrywać przeciążenia musiałbym dodać układ pomiaru prądu. Nie zdecydowałem się na to świadomie.

Cytat:

Co jeżeli szyberdach zostanie otworzony do połowy a akumulator zostanie odłączony? Czas zostanie zresetowany?

Jeżeli zostanie odłączony akumulator to po jego podłączeniu układ będzie w stanie błędu i diodą będzie sygnalizował błąd 0 czyli utratę pozycji spowodowaną zanikiem zasilania. Niezależnie w jakiej pozycji by nie był wciskamy przycisk S1 a układ zacznie się bazować - nie mam tego nagranego ale szyba przesuwa się do pozycji uchylnej i cofa na zamkniętą.

byrrt napisał:

Jest to wada tego sterowania ale wiedziałem o tym budując układ. Gdybym chciał wykrywać przeciążenia musiałbym dodać układ pomiaru prądu. Nie zdecydowałem się na to świadomie.

Czyli przy zablokowaniu czymś szyberdachu układ będzie próbował go zamykać do końca pozostałego czasu?

Przepraszam kolego Dławik81 ale co kolega chciał napisać? Bo totalnie nie rozumiem składni.. Wygląda na oko jak wykonany samodzielnie czy jednak nie.. Heh układ lutowany kolbą ręczną i pęsetą - tak nie wyglądają PCB lutowane w piecu/fali.. Na obu płytkach są wyprowadzone złącza ISP (jakikolwiek programator do AVR to łyka, w jednej jest standard stk200, w drugim taki tam mój na goldpinach). Z resztą wszystko masz w schemacie no chyba, że kolega nie potrafi ich czytać.. Sam układ jest totalnie banalny.

Dodano po 4 [minuty]:

P-o-l napisał:

Czyli przy zablokowaniu czymś szyberdachu układ będzie próbował go zamykać do końca pozostałego czasu?

Tak, jeżeli czas minie a szyberdach nie dojedzie do krańcówki (lub z niej nie zjedzie zależnie gdzie był i gdzie ma jechać) szyba zostanie zatrzymana a okład "wymiga" kod błędu czasu odcinka (błąd 2 lub 3)
Czasy dobrałem trochę większe i czas zjazdu z krańcówki mam ustawiony na 0,8s, czas pracy w pozycji zamknięta <> uchylna na 2 sek (w rzeczywistości uchylenie szyberdachu trwa ok 1s) a pracy w pozycji zamknięta <> otwarta na 10s gdzie przy pomiarach trwało to ok 6-7sek.

Bardzo ciekawy projekt. Starsze modele Audi też mają rozwiązany w ten sposób szyberdach. I tu Kolega przychodzi z odsieczą, można by bez większych problemów dostosować i do innych samochodów ów sterownik.

JOLLY napisał:

można by bez większych problemów dostosować i do innych samochodów ów sterownik.

Nie można, bo wymagane są krańcówki a nie wszystkie auta mają je wbudowane w układ szyberdachu.

Gdzie autor znalazł przekaźnik NEC EN2-B1N1S za 6zł Najtańsze za 12zł zalazłem.

Mam jeszcze wątpliwość co do schematu.
Jak dla mnie to jest tu błąd, dioda zenera zbija napięcie do około 9V na rezystorze R16 i gdyby nie to że masz wstawione diody zabezpieczające to takie napięcie podane byłoby na wejście mikrokontrolera. Dioda D13 zwiera niejako za duże napięcie wejściowe do zasilania 5V, jednocześnie je ograniczając (prąd jest niewielki ze względu na sporą wartość R17, i wszystko jakoś działa)
Ja bym zamienił pozycjami R16 i D15 (R16 wartość około 1k) i zwarł R17.

W autach o których pisałem krańcówki muszą być, gdyż przy krańcowych położeniach silnik przestaje pracować i słychać charakterystyczny dźwięk przełącznika krańcowego. Choć pewnie nie we wszystkich samochodach jest taka opcja.

Dławik81 kolego pomijając liczne błędy składniowe jakie popełniasz to powiem Tobie tak.. Prototypy z trawieniem laminatu własnoręcznie to domena elektroników hobbystów. Żadna firma w której pracowałem nie bawiła się w produkcje PCB własnoręcznie bo nie od tego są zatrudnieni inżynierzy i konstruktorzy aby babrali się w chemię.. Są od tego firmy, które świetnie nas elektroników w tym wyręczają. Skoro jednak kolega potrafi produkować prototypowe laminaty np. 8 warstwowe (choć zacznijmy nawet od dwustronnych) ze ścieżkami 4mils (ok - nawet 10) i przelotkami 0,2mm z metalizacją, do tego soldermaska i cynowanie halem to chętnie poczytam jak to się robi w domu bez sprzętu

JOLLY szyberdachy tego typu są nie tylko we fiatach i audi, wszelakie auta koncernu VW też takie mają, francuskie auta również.. Ogólnie masa aut I tak spokojnie mój układ podejdzie do każdego z tych szyberdachów - nie wiem tylko jak tam z tymi krańcówkami ale podejrzewam, że mogą różnić się jedynie tym że są to krańcówki NO zamiast NC. Fizycznie muszą być 3. Krańcówki te uściślając z reg. nie są montowane na szynach tylko zwyczajnie w silniku na takich jakby szczotkach.

gaspaccio przekaźniki są z allegro, dioda Zenera zbija te 12-14,4V o 5V1 czyli mamy ok 6,9-9,3V za nią. Jest to celowe i tak ma to działać. Zener jest po to aby układ nie reagował na napięcia niższe niż te ~7-8V. Cała reszta odkłada się na rezystorze który jak sam napisałeś ma sporą wartość i finalnie zostaje przyblokowana przez podwójną diodę. Takie wejście jest odporne na zakłócenia, podawanie stałego potencjału w plusie i nawet w minusie. Tego typu wejścia stosujemy w firmie w układach automatyki. Tam w prawdzie często wejścia są izolowane galwaniczne ale gdy nie ma takiej potrzeby te spełniają swoje założenia. Takie wejście w przeciwieństwie do wejścia z dzielnikiem jest odporne na wyższe napięcia i toleruje jako jedynkę napięcie w przedziale od 7,3V do hmm kilkudziesięciu. W szyberdachu 3 pozycyjnym muszą być 3 krańcówki bo niby skąd układ by wiedział jak ustawiony jest szyber. Widziałem też szyberdach 3 pozycyjny w WV Bora gdzie był on sterowany pokrętłem ze skalą pozycji. Tam pewnie było coś w rodzaju enkodera absolutnego zamontowanego na mechanizmie.

Ciekawy design, jednak wydaje mi się, że układy wejść można by zmodyfikować. Diody clamp'ujace są zupełnie zbędne (w ATmega8 są wewnątrz procesora), Zenerke tez można usunąć. Wystarczy w szereg z wejściem zostawić duży rezystor i w trybie uśpienia procesora odprowadzić gdzieś nadmiar prądu aby nie "ubić" portu. Czemu ma służyć kondensator 100n ?

kondensator 100n w tym układzie ma chyba za zadanie filtrować... Czy dobrze mówie?

robgold kolego atmega ma diody na zasilaniu do VCC i Masy (zwykłe - nie clamping), proponuję też przemyśleć jakie moce mogą przenieść te diody w procku bo te Transildiody które zastosowałem mogą przenieść 600W. Clamping dioda ma za zadanie przenieść prąd udarowy i w razie co sama się nawet spalić, a uchronić układ. Że tak powiem wprost - mądrujesz się, a nie wiesz co gadasz. Rolę diody Zenera też przedstawiłem wcześniej. Kondensatory odprzęgające daje się aby zniwelować zakłócenia i wyciąć wszystkie króciutkie szpileczki. Taki kondensator też zabezpiecza bo przez swoją rezystancję wewnętrzną nie pozwala do bardzo szybkiego wzrostu napięcia.

Układ zainteresował mnie ze względu na swoją widoczną modułową budowę. Czy autor projektu mógłby udzielić jakiś wskazówek gdzie można znaleźć opis takich modułów (czyli np. jak na schemacie: wejścia zabezpieczone diodami BAT54S, układ z diodą zenera, układ zasilania i zabezpieczenia), wyjaśnienie działania i funkcji każdego z elementów, ewentualnie obliczenia by taki moduł poprawnie zaprojektować?
Kiedyś w EDW był cykl artykułów "System projektowania modułowego," w którym opisywano takie 'klocki'.

byrrt napisał:

[... Prototypy z trawieniem laminatu własnoręcznie to domena elektroników hobbystów. Żadna firma w której pracowałem nie bawiła się w produkcje PCB własnoręcznie bo nie od tego są zatrudnieni inżynierzy i konstruktorzy aby babrali się w chemię.. Są od tego firmy, które świetnie nas elektroników w tym wyręczają. Skoro jednak kolega potrafi produkować prototypowe laminaty np. 8 warstwowe (choć zacznijmy nawet od dwustronnych) ze ścieżkami 4mils (ok - nawet 10) i przelotkami 0,2mm z metalizacją, do tego soldermaska i cynowanie halem ....

i wszystko to tylko po to aby wykonać sterownik w 10 egzemplarzach i upchnąć po kolegach? przecież doskonale wiesz że w takiej postaci nie dostaniesz na to żadnego certyfikatu umożliwiającego legalne rozprowadzanie tego w sklepach a tym bardziej żaden producent nie weźmie od ciebie nic bez stosownych papierów

krystian.w - przepraszam, ale nie za bardzo kolegę rozumiem, pewne rzeczy są dla elektroników nie jako oczywiste. W elektronice piękne jest też to, że wiele układów można realizować w różny i za razem prawidłowy sposób. Część z układów opisałem wcześniej w odpowiedziach.

eurotips napisał:

i wszystko to tylko po to aby wykonać sterownik w 10 egzemplarzach i upchnąć po kolegach? przecież doskonale wiesz że w takiej postaci nie dostaniesz na to żadnego certyfikatu umożliwiającego legalne rozprowadzanie tego w sklepach a tym bardziej żaden producent nie weźmie od ciebie nic bez stosownych papierów

A Ty ciągle wiercisz temat Tak - wszystko po to, aby wykonać sterownik w 3 (trzech) egzemplarzach i zamontować go u siebie w aucie. A jak znajdzie się chętny to i 2 pozostałe odsprzedam. Generalnie nie wiem jak wygląda sprawa homologacji na tego typu układy; firma w której pracuje projektowała, wykonała sterownik sekwencyjnej instalacji gazowej ale nie doszło do masowej produkcji ze względów marketingowych. Wiemy jednak jak wygląda sposób homologacji, jakie są wymagania co do układu i elementów, ile kosztuje cały proces i gdzie takowy załatwić. Nie chce się wypowiadać, ale wydaje mi się, że układ sterowania szyberdachem nie musi mieć żadnej homologacji bo nie jest systemem, który odpowiada za pracę pojazdu, nie jest też żadnym systemem bezpieczeństwa. Tak patrząc każde radio, transmiter, lampka czy wentylator musiałby mieć homologacje a tej zwyczajnie takie urządzenia nie mają!

Pomijając już tę kwestie - ja Tobie nie bronie trawienia płytek w chlorku - rób to co uważasz za stosowne, pomyśl jednak czasem, że dobrze się jest rozwijać i iść do przodu. Płytki w chlorku trawiłem pod koniec podstawówki z tatą, w technikum bawiłem się już w chemię i naświetlanie, teraz nie mam na to czasu i zlecam płytki w firmie. Koszty - wliczając czas i materiały - są w sumie na podobnym pułapie, a jakość.. Sprawę zakłóceń w ogóle pomijasz, miniaturyzacji, zabezpieczenia obwodu soldermaską również. Od czasu kiedy elektroniką zacząłem zajmować się zawodowo na pewne sprawy spoglądam inaczej. Życzę Tobie również zmiany podejścia do sprawy i traktowania elektroniki jako wiecznej nauki wraz dobrą zabawą

Muszę się z Tobą zgodzić
elektronika to wymagajce hobby
same chęci nie wystarczą, potrzebne również umiejętności no i trzeba mieć kasę aby robić to na miarę czasów.
Dziś wyśmiałem kolegę który w DIY opublikował patent na organizer: torebki strunowe wieszane na gwoździach wbitych w płytę paździerzową, Ty nawet płytki sam nie robisz bo to nieprofesjonalnie, cóż profesjonalizm to najwyraźniej pojęcie względne, punkt widzenia zależy od ...zasobności portfela