Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Elektroda.pl
PCBway
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Termometr samochodowy z pomiarem napięcia instalacji

zgierzman 23 Sie 2015 21:55 8910 15
  • Termometr samochodowy z pomiarem napięcia instalacji

    Cóż, takich termometrów było już wiele, ale mój wyróżnia się kompaktową budową i obudową idealnie pasującą do auta. Wygląda jak fabryczny.

    Po włączeniu zapłonu przez minutę pokazuje napięcie w instalacji samochodu (u mnie podczas grzania świec i potem przez resztę czasu po uruchomieniu diesla), zaś po upływie 60 sekund pokazywana jest temperatura zewnętrzna.

    Wykonałem dwa egzemplarze, które od ponad dwóch lat jeżdżą w terenowych pickupach i nie sprawiają żadnych problemów.

    W założeniu układ miał mieścić się w zaślepce jak na zdjęciu:

    Termometr samochodowy z pomiarem napięcia instalacji
    Wymiar zewnętrzny to ok 39x23, ale płytka nie mogła być większa niż 32x18.

    Dlatego powstała kanapka składająca się z trzech płytek.
    Od góry wyświetlacz z trzech siedmiosegmentowych LEDów.

    Termometr samochodowy z pomiarem napięcia instalacji Termometr samochodowy z pomiarem napięcia instalacji

    Termometr samochodowy z pomiarem napięcia instalacji

    Następnie płytka z procesorem i elementami sterującymi wyświetlaczem.

    Termometr samochodowy z pomiarem napięcia instalacji Termometr samochodowy z pomiarem napięcia instalacji

    Termometr samochodowy z pomiarem napięcia instalacji

    Tutaj pomimo zastosowania dwustronnego laminatu i tak nie weszły mi trzy ścieżki. Stosując mniejsze rezystory oraz cieńsze ścieżki pewnie dałbym radę, ale już mi się nie chciało... Stąd połączenia kynarem.
    Dodatkowo przez nieuwagę zastosowałem w projekcie tranzystory z wyprowadzeniami EBC, co zaowocowało tym, że o wiele popularniejsze BEC trzeba przylutować "na plecach" odpowiednio doginając wyprowadzenia.
    Do tej płytki przyłącza się także czujnik temperatury DS18B20.
    Procesor to ATmega8, bo miałem i pasowała ilość wyprowadzeń.

    Ostatnia płytka to zasilacz i układ pomiaru napięcia zasilającego.

    Termometr samochodowy z pomiarem napięcia instalacji Termometr samochodowy z pomiarem napięcia instalacji

    Termometr samochodowy z pomiarem napięcia instalacji Termometr samochodowy z pomiarem napięcia instalacji
    Przetwornica to standardowa aplikacja MC34063, zaś napięcie do poziomu akceptowalnego przez procesor dostosowuje wzmacniacz operacyjny.
    To pewnie przerost formy nad treścią, wystarczyłby dzielnik na rezystorach, ale jakoś tak mi się zrobiło... ;-)

    Całość ciasno upakowana razem i polutowana. W razie awarii będzie problem z serwisem, ale w aucie, szczególnie terenowym, wtyczki, złączki i przelotki zawsze stanowią potencjalne źródło problemów...

    Oto jak wygląda całość:

    Termometr samochodowy z pomiarem napięcia instalacji Termometr samochodowy z pomiarem napięcia instalacji Termometr samochodowy z pomiarem napięcia instalacji

    Program
    Napisany w Bascomie, niestety źródło się nie zachowało. Ale jak ktoś cię uprze, to odzyskam wsad. Choć z braku czasu nie wiem kiedy będę mógł wydłubać toto z samochodu.
    Po przekręceniu kluczyka i włączeniu zasilania układu przez minutę pokazywane jest napięcie w instalacji. Na zdjęciu podczas testów 12,1(V). Fajna sprawa zwłaszcza zimą, kiedy wiemy, czy samochód ma szansę odpalić, czy akumulator zdechł. Po uruchomieniu silnika zaś widać, czy napięcie ładowania jest OK.
    Po minucie wyświetlanie napięcia znika, pojawia się zaś odczyt temperatury.
    Program sprawdza CRC, w przypadku błędu transmisji albo uszkodzenia czujnika pojawia się komunikat "Err". Przez dwa lata zauważyłem go tylko raz, ale zaraz zniknął.

    Pomimo eksperymentów z lokalizacją czujnika miałem problem z zawyżaniem wskazań temperatury na postoju. Dlatego w końcu zdecydowałem się na niezbyt częsty odczyt temperatury (co pół minuty o ile pamiętam, może co minutę), a potem liczeniu średniej z dziesięciu ostatnich pomiarów i pokazywanie tej właśnie wartości. Teraz żeby wskazana były zawyżone trzeba sporo odstać w korku, zatrzymanie na światłach, nawet na dwie czy trzy zmiany, nie powoduje zawirowań.

    Ponieważ nie jest to przyrząd laboratoryjny, nie bawiłem się w ułamki. Poza tym nie mam dość cyfr na ich wyświetlanie. Po prostu część po przecinku obcinam, co może powodować, że wskazanie może być zaniżone o maksymalnie 1 stopień dla temperatur dodatnich i zawyżone dla ujemnych.

    Obudowa
    Nie robiłem zdjęć, a szkoda, bo z obudowy jestem szczególnie dumny ;-)
    Aby termometr wyglądał jak zaprojektowany razem z samochodem włożyłem sporo wysiłku. Postaram się to opisać:
    Wykorzystując oryginalną zaślepkę stworzyłem formę z silikonu modelarskiego. W tej formie przy użyciu żywicy do odlewów zrobiłem kilka kopii tej zaślepki.
    Jak widać na zdjęciu na początku posta czoło zaślepki jest matowe, ma fakturę jak po grubym piaskowaniu, dodatkowo wewnątrz są jakieś znaki i napisy, więc odlew z żywicy transparentnej nie miał sensu.
    Jedną z kopii wypolerowałem na błysk i znów przy użyciu silikonu robiłem drugą formę, tym razem połówkę, tylko frontu.

    Oto jak wygląda oryginalna zaślepka w tej połówkowej formie:

    Termometr samochodowy z pomiarem napięcia instalacji
    W odlewie wyciąłem okienko na wyświetlacz, tak wycięty odlew włożyłem do formy połówkowej i wlałem trochę żywicy transparentnej.
    Tym sposobem uzyskałem przezroczyste okienko które idealnie się zgrywało z krzywiznami zaślepki.

    Pomalowałem całość lakierem do przyciemniania kloszy lamp samochodowych, a potem po zamaskowaniu środka lakierem czarny mat.
    W rezultacie otrzymałem coś takiego jak na zdjęciu nr 1 na początku postu.

    Gdybym nie miał oporów przed pocięciem oryginalnej zaślepki wystarczyła by forma połówkowa i żywica transparentna ;-)

    Czujnik temperatury
    DS18B20
    Czujnik ma instalację trójprzewodową, sam zaś zabezpieczony jest w rurce termokurczliwej. Przed obkurczeniem rurki wypełniłem ją silikonem bezkwasowym, takim do klejenia luster, który po ogrzaniu koszulki został porządnie skompresowany. Sposób sprawdza się wyśmienicie, czujnik działa jak trza ;-)

    Koszty
    Dość spore, choć teraz nie pamiętam szczegółów. Płytki wykonane w firmie Satland (dwa komplety) kosztowały swoje. Reszta elementów po taniości.
    Materiały modelarskie do obudowy miałem, ale gdyby ktoś chciał je specjalnie kupować, to też uzbierałaby się sumka.

    Schemat i płytka w Eagle:

    Fajne! Ranking DIY
    Potrafisz napisać podobny artykuł? Wyślij do mnie a otrzymasz kartę SD 64GB.
  • PCBway
  • #2
    zgierzman
    Poziom 20  
    LA72 napisał:
    Czym mierzysz temperaturę? Tego nie opisałeś.
    Czyżby układ Dallas'a?

    Napisałem, ale przeoczyłeś:
    "Do tej płytki przyłącza się także czujnik temperatury DS18B20"
    ;-D
  • PCBway
  • #3
    LA72
    Poziom 40  
    zgierzman napisał:
    LA72 napisał:
    Czym mierzysz temperaturę? Tego nie opisałeś.
    Czyżby układ Dallas'a?

    Napisałem, ale przeoczyłeś:
    "Do tej płytki przyłącza się także czujnik temperatury DS18B20"
    ;-D


    Fakt. Zmęczenie robi swoje.
    Temperaturę mierzysz wewnątrz pojazdy czy otoczenia?
  • #4
    zgierzman
    Poziom 20  
    LA72 napisał:

    Temperaturę mierzysz wewnątrz pojazdy czy otoczenia?

    Heh, tego nie napisałem, ale wydawało mi się, że każdy załapie, że na zewnątrz... Tym bardziej, że pisałem o problemach z zawyżaniem temperatury w korku, pomimo zmian lokalizacji czujnika. Jednak może warto o tym wspomnieć, dopiszę w pierwszym poście.

    A czujnik próbowałem dać pod zderzakiem w różnych miejscach, przed i za atrapą chłodnicy itp. Został w końcu na wsporniku zderzaka we wnęce koła.
  • #5
    sq8gbk
    Poziom 10  
    Jeśli chodzi o pomiar temperatury zewnętrznej to np. w moim Bravo czujnik jest umieszczony w obudowie prawego lusterka... i pokazuje w miarę dobrze :)
  • #6
    korrus666
    Poziom 40  
    sq8gbk napisał:
    Jeśli chodzi o pomiar temperatury zewnętrznej to np. w moim Bravo czujnik jest umieszczony w obudowie prawego lusterka... i pokazuje w miarę dobrze :)

    Ale jak lusterka podgrzewane to już lipa. Poza tym lusterka na słońcu też się nagrzewają i temperatura wewnątrz obudowy rośnie. Ciężko znaleźć odpowiednie miejsce.
  • #7
    LA72
    Poziom 40  
    Gdybyś umiejscowił czujnik jak najniżej, jak już próbowałeś w zderzaku, to przy odpowiednim zmodyfikowaniu kodu mógłbyś być ostrzegany o gołoledzi.
    Warunkiem jest by chłodnica ani lampy halogenowe nie wpływały na pomiary.
  • #8
    Olgierd
    Poziom 14  
    Witam,
    zawsze w tych wyświetlaczach "bolał" mnie brak ergonomii.
    Proszę o przeanalizowanie wyświetlacza dwu segmentowego, dwu kolorowego, tj. gdy temperatury rejestrowane przez czujnik są na + (dodatnie) wyświetlacz LED używa koloru czerwonego, gdy rejestrowane temperatury są na - (ujemne) wyświetlacz LED używa koloru niebieskiego.
  • #9
    gbd.reg
    Poziom 21  
    Problem z umieszczeniem czujnika można rozwiązać w bardzo łatwy sposób - umieścić 2 czujniki po 2ch stronach samochodu, np w listwach na drzwiach i wybierać do wyświetlenia mniejszą wartość. Oba czujniki przy takim ułożeniu nigdy nie będą na raz w słońcu, więc jeden z nich będzie pokazywał realną temperaturę, a drugi zawyżoną (lub też realną).
  • #10
    zgierzman
    Poziom 20  
    LA72 napisał:
    Gdybyś umiejscowił czujnik jak najniżej, jak już próbowałeś w zderzaku, to przy odpowiednim zmodyfikowaniu kodu mógłbyś być ostrzegany o gołoledzi.

    Ależ przecież jestem ostrzegany o gołoledzi. Termometr pokazuje około 0 stopni. Przez pół momentu nawet się zastanawiałem nad miganiem wskazań, ale nie jestem zwolennikiem takiej dyskoteki.

    Czujnik jest nisko, najniżej jak się dało. Nadal to jest ze 40 centymetrów nad gruntem, ale niżej nie da rady.

    Na foto można zauważyć kabelek przyłapany do wspornika opaskami. Na końcu tego kabelka pod zderzakiem jest czujnik.

    Termometr samochodowy z pomiarem napięcia instalacji

    Olgierd napisał:
    zawsze w tych wyświetlaczach "bolał" mnie brak ergonomii.
    Proszę o przeanalizowanie wyświetlacza dwu segmentowego, dwu kolorowego, tj. gdy temperatury rejestrowane przez czujnik są na + (dodatnie) wyświetlacz LED używa koloru czerwonego, gdy rejestrowane temperatury są na - (ujemne) wyświetlacz LED używa koloru niebieskiego.

    Czy dobrze zrozumiałem? Chciałbyś wyświetlać dwie cyfry bez znaku, a to, czy jest poniżej czy powyżej zera określałby kolor?
    Jak dla mnie to zaprzeczenie ergonomii. Zmianę koloru jeszcze bym przebolał, choć nie gustuję w niebieskich światełkach, ale brak znaku "-" przy temperaturach poniżej zera wydaje mi się dziwny.

    gbd.reg napisał:
    Problem z umieszczeniem czujnika można rozwiązać w bardzo łatwy sposób - umieścić 2 czujniki po 2ch stronach samochodu

    Jasne, nawet fajny pomysł.
    Ja miałem taki, żeby pomiarom przypisywać wagi. Jeśli pomiar jest wyższy niż aktualne wskazanie, to ma małą wagę, a jeśli niższy to dużą. A potem liczyć średnią z uwzględnieniem tej wagi. W ten sposób temperatura pokazywana np. w korku podnosiłaby się powoli, ale po tym jak ruszymy szybko opadałaby do prawdziwego poziomu.
    No ale nigdy nie było czasu na realizację, a ponieważ nie mogę odszukać kodu źródłowego, już pewnie nigdy tego nie zrobię. Ale symulacje w excelu wyglądały OK...
  • #11
    brofran
    Poziom 38  
    zgierzman napisał:
    Czujnik jest nisko, najniżej jak się dało. Nadal to jest ze 40 centymetrów nad gruntem, ale niżej nie da rady.

    Nie jest bardzo istotne aby czujnik był nisko . W czasie jazdy temperatura nie jest zależna od wysokości nad jezdnią , ale od tego czy nie oddziaływują na czujnik nagrzane elementy silnika . Istotny jest też przepływ powietrza w obrębie czujnika.
  • #12
    endymion
    Poziom 13  
    Projekt wykonany bardzo profesjonalnie, za wykonanie obudowy wielki szacun.

    Ja również sprawdzałem w którym miejscu czujnik temperatury będzie najmniej narażony na jej wahania.
    Ostatecznie wykonałem otwór w dolnej części lusterka i wysunąłem nieco czujnik tak że podczas jazdy powietrze spokojnie go opływa i nie świeci na niego słońce. Zaletą takiego "podwieszenia pod lusterkiem" jest maksymalne odsunięcie czujnika od silnika i karoserii (nagrzewanie na postoju) oraz od promieniowania cieplnego silnika i strug gorącego powietrza ogrzanego przez silnik.
  • #13
    novcio
    Poziom 13  
    Podoba mi się to, że nie zniszczyłeś oryginalnej zaślepki tylko wykonałeś swoją. Czy po dwóch latach żywica transparentna nie zżółkła ze starości? Jeśli nie to po ilu latach może do tego dojść?
  • #14
    zgierzman
    Poziom 20  
    novcio napisał:
    Czy po dwóch latach żywica transparentna nie zżółkła ze starości? Jeśli nie to po ilu latach może do tego dojść?


    Nie wiem czy zżółkła, bo całość przyciemniona jest na szaro, trzeba by zmywać lakier. Nawet jak zżółkła to nie widać, ale nie wydaje mi się...
    A po ilu latach zżółknie? Nie mam pojęcia, pewnie nie będę już miał tego auta ;-)
  • #15
    terminux
    Poziom 23  
    Czegoś takiego szukałem. Czy jest szansa na wsad? Do moich przełączników muszę przeprojektować płytkę - powinna być niższa i muszę wymienić wyświetlacze na inne, też niższe.
  • #16
    zgierzman
    Poziom 20  
    Oto wsad. Niestety, jest mała pułapka.
    Rozrzut parametrów układów (zarówno ADC jak i OpAmp i rezystorów przyległych) nie pozwalał na skopiowanie programu do drugiego egzemplarza, bo pojawiały się błędy w pomiarze napięcia. Niewielkie, ale 0,1V robiło mi różnicę. Ominąłem problem wbijając odpowiednie korekcje na sztywno do programu.
    Dlatego prawdopodobnie po skopiowaniu projektu nie uzyskacie prawidłowych wskazań napięcia.
    Ja obszedłbym to po prostu wywalając OpAmp i dając w tym miejscu PR - albo precyzyjny, wieloobrotowy, albo zwykłą podkówkę z rezystorami z góry.

    Vref to internal, czyli zdaje się 2,54V
    Wzmocnienie OpAmp to 0,1625
    Więc max napięcie wejściowe, dla którego uzyskamy 2,54 wyj, to 15,63V
    Dla Uwej = 14V Uwyj powinno wynieść 2,275V, zaś
    dla Uwej = 12V Uwyj powinno wynieść 1,95V

    Mając w obwodzie rezystor nastawny da się dorzeźbić prawidłowe wskazania - w każdym razie w interesującym nas zakresie 11 - 15 V.

    Na moje oko PR 1k i rezystor od góry 15k powinny dać radę...

    Ja o tym nie pomyślałem robiąc pierwszy egzemplarz, załatwiłem to programowo, więc kiedy przyszło mi zrobić drugi, to po prostu zmieniłem współczynniki w sofcie... Co przy dłuższych seriach byłoby niezmiernie upierdliwe.
    Załączniki: