Za´padoˇceska´ univerzita v Plzni Fakulta elektrotechnicka´ Katedra aplikovan´e elektroniky
Bakal´ aˇ rsk´ a pr´ ace Mˇ eˇ ren´ı spotˇ reby paliva spalovac´ıho motoru automobilu
Plzeˇ n 2013
Milan Petrˇzilka
Prohl´ aˇ sen´ı Prohlaˇsuji, ˇze jsem bakal´aˇrskou pr´aci vypracoval samostatnˇe a v´ yhradnˇe s pouˇzit´ım citovan´ ych pramen˚ u. V Plzni dne 6. ˇcervna 2013 Milan Petrˇzilka
Anotace Pr´ace se zab´ yv´a mˇeˇren´ım spotˇreby paliva spalovac´ıho motoru automobilu pomoc´ı mˇeˇren´ı pr˚ ubˇehu napˇet´ı na vstˇrikovac´ı trysce. Prvn´ı ˇca´st pr´ace struˇcnˇe popisuje typy vstˇrikovac´ıch trysek. N´asleduje matematick´ y popis pro v´ ypoˇcet aktu´aln´ı a pr˚ umˇern´e spotˇreby paliva, rychlosti a dojezdu automobilu. Dalˇs´ı ˇc´ast je vˇenov´ana realizaci funkˇcn´ıho vzorku palubn´ıho poˇc´ıtaˇce do automobilu mˇeˇr´ıc´ıho spotˇrebu paliva vˇcetnˇe ovˇeˇren´ı spr´avnosti v´ ypoˇctu.
Kl´ıˇ cov´ a slova Palubn´ı poˇc´ıtaˇc, spotˇreba paliva, vstˇrikovac´ı trysky, spalovac´ı motor.
Abstract The thesis is focused on fuel consumption measurement of a combustion engine by means of monitoring a voltage level of an injection nozzle. The first part of the thesis describes various types of injeciton nozzles. The following part describes mathematical expressions for computation of actual and average values of fuel consumptions, speed and full-tank range. The main part is dedicated to the design and realization of an on-board computer which provides user all useful information about fuel consumption, speed, number of travelled kilometers and full-tank range. The last part is concetrated on description of a functional test of designed on-board computer including verification of measured and calculated data.
Keywords On-board computer, fuel consumption, injection nozzle, combusiton engine.
Obsah ´ 1 Uvod
1
2 Pˇ rehled typ˚ u elektronick´ ych vstˇ rikovaˇ c˚ u 2.1 Elektromagnetick´ y ventil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2 Piezoelektrick´ y ventil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2 2 2
3 Mˇ eˇ ren´ e veliˇ ciny a jejich odvozen´ı 3.1 Spotˇreba aktu´aln´ı a pr˚ umˇern´a . . . . . . . . . . . 3.2 Dojezd . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3 Odvozen´ı . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.1 Objem vstˇr´ıknut´eho paliva . . . . . . . . . 3.3.2 Ot´aˇcky motoru . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.3 Okamˇzit´a spotˇreba paliva za hodinu . . . . 3.3.4 Rychlost vozidla . . . . . . . . . . . . . . 3.3.5 Ujet´a dr´aha vozidla . . . . . . . . . . . . . 3.3.6 Okamˇzit´a spotˇreba paliva na 100 km j´ızdy 3.3.7 Pr˚ umˇern´a spotˇreba paliva . . . . . . . . . 3.3.8 Dojezd . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . .
3 3 3 4 5 5 6 6 7 7 7 8
4 N´ avrh zaˇ r´ızen´ı 4.1 Poˇzadovan´e vlastnosti zaˇr´ızen´ı 4.2 Hardwarov´e poˇzadavky . . . . 4.3 N´avrh . . . . . . . . . . . . . 4.3.1 Zdroj nap´ajen´ı . . . . 4.3.2 Displej . . . . . . . . . 4.3.3 Mikroprocesor . . . . . 4.3.4 Vstupy . . . . . . . . . 4.3.5 Konektory . . . . . . .
. . . . . . . .
. . . . . . . .
. . . . . . . .
. . . . . . . .
. . . . . . . .
. . . . . . . .
. . . . . . . .
9 9 9 11 11 13 14 14 15
. . . . . . . .
. . . . . . . .
. . . . . . . .
. . . . . . . .
. . . . . . . .
. . . . . . . .
. . . . . . . .
. . . . . . . .
. . . . . . . .
. . . . . . . .
. . . . . . . .
5 Software 17 5.1 Mˇeˇren´ı a v´ ypoˇcty . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
5.2
Grafick´ y v´ ystup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
6 Test zaˇ r´ızen´ı
22
7 Z´ avˇ er
25
A Sch´ emata 27 A.1 Sch´ema zapojen´ı jednotky . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 A.2 Sch´ema zapojen´ı displeje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 B Fotografie
31
Pouˇ zit´ e zkratky MPI PD ABS CAN A/D D/A SPI LDO RPM I2C I2S PWM PIO UART DC/DC TC FLASH RAM JTAG LCD
Multi point injection, v´ıcebodov´e vstˇrikov´an´ı Pumpe-d¨ usse, syst´em ˇcerpadlo-tryska Anti-lock brake system, protiblokovac´ı syst´em brzd Controller area network, automobilov´a sbˇernice pˇrevodn´ık z analogov´eho sign´alu na digit´aln´ı pˇrevodn´ık z digit´aln´ıho sign´alu na analogov´ y Serial peripherial interface, s´eriov´a sbˇernice Low dropout regulator, line´arn´ı regul´ator napˇet´ı s n´ızk´ ym u ´bytkem Revolutions per minute, ot´aˇcky za minutu Inter-integrated circuit, s´eriov´a sbˇernice Integrated-interchip sound, s´eriov´a komunikace Pulse width modulation, pulznˇe ˇs´ıˇrkov´a modulace Parallel input and output, paraleln´ı vstupy a v´ ystupy Universal asynchronous receiver/transmitter, s´eriov´a komunikace stejnosmˇern´ y mˇeniˇc napˇet´ı Timer Counter, ˇcasovaˇc procesoru nevolatiln´ı pamˇet’ s libovoln´ ym pˇr´ıstupem Random access memory, volatiln´ı pamˇet’ s libovoln´ ym pˇr´ıstupem Joint test action group, standard definovan´ y normou IEEE 1149.1 Liquid crystal display, displej s tekut´ ym krystalem
´ 1 Uvod Palubn´ı poˇc´ıtaˇc s mˇeˇren´ım spotˇreby paliva je ned´ıln´a souˇca´st dneˇsn´ıch modern´ıch silniˇcn´ıch vozidel. C´ılem t´eto pr´ace je zhodnotit a realizovat moˇznosti mˇeˇren´ı spotˇreby paliva automobilu pomoc´ı mˇeˇren´ı vhodn´ ych pr˚ ubˇeh˚ u napˇet´ı elektronick´eho vstˇrikov´an´ı, kter´e vyuˇz´ıvaj´ı i starˇs´ı vozy, aniˇz by byly vybaveny palubn´ım poˇc´ıtaˇcem s mˇeˇren´ım spotˇreby paliva. V n´asleduj´ıc´ıch kapitol´ach naleznete z´akladn´ı popis nejbˇeˇznˇejˇs´ıch typ˚ u vstˇrikovac´ıch ventil˚ u, odvozen´ı matematick´ ych vztah˚ u pro v´ ypoˇcet spotˇreb paliva pro vstˇrikov´an´ı typu MPI se sekvenˇcn´ım ˇr´ızen´ım a popis realizace funkˇcn´ıho vzorku palubn´ıho poˇc´ıtaˇce do automobilu mˇeˇr´ıc´ıho spotˇrebu paliva.
1
2 Pˇrehled typ˚ u elektronick´ ych vstˇ rikovaˇ c˚ u 2.1
Elektromagnetick´ y ventil
Elektromagnetick´e ventily vyuˇz´ıv´a vstˇrikov´an´ı MPI, u kter´eho je kaˇzd´ y v´alec motoru osazen vstˇrikovac´ım ventilem a palivo je vstˇrikov´ano do s´an´ı motoru tˇesnˇe pˇred sac´ı ventil. Jakmile je do vinut´ı elektromagnetu vstˇrikovac´ı trysky pˇriveden proud, dojde k uvolnˇen´ı pr˚ utoku paliva. Prvn´ı konec vinut´ı elektromagnetu je po zapnut´ı zapalov´an´ı pˇripojen na kladn´ y p´ol baterie a druh´ y konec vynut´ı je sp´ın´an k z´aporn´emu p´olu baterie tranzistorem v ˇr´ıd´ıc´ı jednotce, kter´a si dle potˇreby reguluje mnoˇzstv´ı vstˇr´ıknut´eho paliva. Typick´a doba d´elky zapnut´ı vstˇrikovac´ı trysky se pohybuje od 1,5 ms do 18 ms. Vstˇrikov´an´ı MPI je i v dneˇsn´ı dobˇe st´ale ˇsiroce rozˇs´ıˇren´ y typ vstˇrikov´an´ı u benzinov´ ych motor˚ u. Jako nejefektivnˇejˇs´ı ˇr´ızen´ı vstˇrikovaˇc˚ u se jev´ı sekvenˇcn´ı ˇr´ızen´ı, kde je kaˇzd´ y vstˇrikovaˇc oddˇelenˇe ovl´adan´ y ˇr´ıd´ıc´ı jednotkou1 . Elektromagnetick´e ventily vyuˇz´ıv´a tak´e napˇr. syst´em pˇr´ım´eho vstˇrikov´an´ı nafty P-D (Pumpe-D¨ usse) koncernu Volkswagen.
2.2
Piezoelektrick´ y ventil
Piezoelektrick´e ventily vyuˇz´ıv´a od sv´e tˇret´ı generace nejzn´amˇejˇs´ı syst´em vysokotlak´eho vstˇrikov´an´ı nafty Common-Rail. Tyto ventily vyuˇz´ıvaj´ı piezoelektrick´eho jevu a d´ıky nˇemu maj´ı daleko rychlejˇs´ı reakci na napˇet’ov´ y impulz neˇz klasick´e elektromagnetick´e ventily. T´ım umoˇzn ˇuj´ı rozdˇelit jeden vstˇrik aˇz na 7 samostatn´ ych vstˇrik˚ u a to s kombinac´ı pˇr´ım´eho vstˇriku do v´alce motoru zv´ yˇs´ı v´ ykon a z´aroveˇ n sn´ıˇz´ı spotˇrebu paliva. Piezoelektrick´ y ventil je ovl´ad´an speci´aln´ımi ˇr´ıd´ıc´ımi obvody s H m˚ ustkem vyuˇz´ıvaj´ıc´ıch vysok´e napˇet´ı [5].
1
Starˇs´ı zp˚ usoby ˇr´ızen´ı vyuˇz´ıvaly vzhledem k jednoduchosti bud’ tzv. skupinov´e ˇr´ızen´ı, kde se u ˇctyˇrv´ alcov´eho motoru otev´ıraly vstˇrikovac´ı ventily souˇcasnˇe v´alce 1 a 3 a v´alce 2 a 4., nebo simult´ ann´ı, kde byly vˇsechny vstˇrikovac´ı ventily otev´ır´any souˇcasnˇe.
2
3 Mˇeˇren´e veliˇciny a jejich odvozen´ı Nejprve je tˇreba objasnit nˇekolik z´akladn´ıch pojm˚ u, kter´e se v palubn´ıch poˇc´ıtaˇc´ıch standardnˇe vyskytuj´ı.
3.1
Spotˇ reba aktu´ aln´ı a pr˚ umˇ ern´ a
Aktu´aln´ı spotˇreba je u ´daj, kter´ y informuje uˇzivatele o moment´aln´ı, vhodnˇe pˇrepoˇcten´e spotˇrebˇe paliva motoru vzhledem k rychlosti vozidla. Pokud je rychlost vozidla nulov´a ˇci v ˇra´du jednotek kilometr˚ u za hodinu, zobraz´ı palubn´ı poˇc´ıtaˇc spotˇrebu v jednotk´ach l/h a t´ım d´av´a najevo, kolik motor spotˇrebuje litr˚ u paliva pˇri jeho souˇcasn´em zat´ıˇzen´ı po dobu jedn´e hodiny. V pˇr´ıpadˇe, kdy je rychlost vozidla vyˇsˇs´ı1 je aktu´aln´ı spotˇreba zobrazena v jednotk´ach l.100 km−1 . V tomto pˇr´ıpadˇe hodnota vyjadˇruje objem paliva, kter´ y motor spotˇrebuje pˇri jeho souˇcasn´em zat´ıˇzen´ı po ujet´ı vzd´alenosti 100 km. Pr˚ umˇern´a spotˇreba je ud´av´ana v jednotk´ach l.100 km−1 a uˇzivatele informuje o objemu paliva, kter´ y motor spotˇrebuje po ujet´ı vzd´alenosti 100 km s jeho dosavadn´ım pr˚ umˇern´ ym zat´ıˇzen´ım. Hodnota pr˚ umˇern´e spotˇreby paliva by se mˇela po ujet´ı vzd´alenosti 100 km rovnat u ´bytku objemu paliva v n´adrˇzi vozidla.
3.2
Dojezd
Hodnota dojezdu je ud´av´ana v kilometrech. Vyjadˇruje, jakou vzd´alenost je vozidlo schopno ujet vzhledem k pr˚ umˇern´e spotˇrebˇe paliva a jeho aktu´aln´ımu objemu v n´adrˇzi. 1
Ve vˇetˇsinˇe pˇr´ıpad˚ u je v automobilech pouˇzita hranice rychlosti 10 km/h.
3
Mˇeˇren´e veliˇciny a jejich odvozen´ı
3.3
Odvozen´ı
Odvozen´ı
U ˇctyˇrdob´eho spalovac´ıho motoru o n-v´alc´ıch se sekvenˇcn´ım vstˇrikov´an´ım MPI lze spotˇrebu paliva a dojezd vozidla vypoˇc´ıtat, pokud zn´ame n´asleduj´ıc´ı hodnoty: • D´elka a perioda zapnut´ı vstˇrikovac´ı trysky • Rychlost vozidla • Objem paliva v n´adrˇzi U tohoto typu vstˇrikov´an´ı je nutn´e uvaˇzovat, ˇze je vzhledem k jednoduchosti mˇeˇren´ı pˇripojena k procesoru tryska pouze jednoho v´alce motoru. U v´ ypoˇctu pr˚ umˇern´e spotˇreby paliva je rozd´ıl hodnot vstˇr´ıknut´eho objemu paliva do motoru na jednotliv´ ych trysk´ach bˇehem jednoho cyklu zanedb´an. Je tedy uvaˇzov´ano, ˇze d´elka zapnut´ı vstˇrikovac´ı trysky na jenom v´alci je pro souˇcasn´ y cyklus motoru rovna d´elce zapnut´ı na vˇsech ostatn´ıch v´alc´ıch. D´ale se t´eˇz pro jednoduchost mˇeˇren´ı uvaˇzuje, ˇze pˇri vstˇrikov´an´ı paliva je v palivov´em potrub´ı pˇred vstˇrikovac´ı tryskou tlak kapaliny konstantn´ı. Pokud je tryska zapnut´a, objemov´ y pr˚ utok je konstantn´ı a jak´ekoli jeho odchylky jsou zanedb´any. D´elka zapnut´ı vstˇrikovac´ı trysky je ve v´ ypoˇctech pˇr´ımo u ´mˇern´a objemu vstˇr´ıknut´eho paliva do v´alce motoru. V pˇr´ıpadˇe vypnut´e trysky se jej´ı objemov´ y pr˚ utok rovn´a nule. Pr˚ ubˇeh napˇet´ı na konci vinut´ı elektromagnetick´e vstˇrikovac´ı trysky pˇripojen´eho k ˇr´ıd´ıc´ı jednotce a pˇrizp˚ usoben´ y sign´al pro ˇcasovaˇc procesoru zn´azorˇ nuje obr´azek 3.1.
4
Mˇeˇren´e veliˇciny a jejich odvozen´ı
Odvozen´ı
U [V] 90
14 U [V]
t [s]
a)
t [s]
b)
H
L T1 T
Obr´azek 3.1: a) pr˚ ubˇeh napˇet´ı na konci vinut´ı c´ıvky vstˇrikovac´ı trysky pˇripojen´eho k ˇr´ıd´ıc´ı jednotce motoru (hodnoty napˇet´ı jsou pouze orientaˇcn´ı) b) pˇrizp˚ usoben´ y sign´al pro mikroprocesor.
3.3.1
Objem vstˇ r´ıknut´ eho paliva
Rovnice 3.1 urˇcuje objem vstˇr´ıknut´eho paliva v z´avislosti na dobˇe sepnut´ı vstˇrikovac´ı trysky. Hodnota konstanty Qtrys v jednotk´ach l/s je objemov´ y pr˚ utok vstˇrikovac´ı trysky pˇri jej´ım sepnut´ı. Tato konstanta je n´aslednˇe na kaˇzd´em typu motoru kalibrov´ana, s ohledem na odliˇsn´e objemov´e pr˚ utoky vstˇrikovac´ıch trysek.
V (T1 ) = Qtrys T1 [ l ]
3.3.2
(3.1)
Ot´ aˇ cky motoru
Ot´aˇcky motoru jsou nezbytn´ ym u ´dajem pro zjiˇstˇen´ı spotˇreby paliva. Lze je zjistit pomoc´ı periody vstˇrikov´an´ı T. V tomto odvozov´an´ı je poˇc´ıt´ano se 5
Mˇeˇren´e veliˇciny a jejich odvozen´ı
Odvozen´ı
ˇctyˇrdob´ ym spalovac´ım motorem a ten pro uskuteˇcnˇen´ı jednoho sv´eho cyklu vyˇzaduje otoˇcen´ı klikov´e hˇr´ıdele o 360◦ . Jin´ ymi slovy, bˇehem doby T z grafu 3.1 se klikov´a hˇr´ıdel motoru otoˇc´ı dvakr´at. Pro z´ısk´an´ı ot´aˇcek za minutu, se mus´ı doba T adekv´atnˇe pˇrev´est na frekvenci otoˇcen´ı podle vztahu 3.2. 2 (3.2) T Frekvence otoˇcen´ı se d´ale pˇrevede na ot´aˇcky za minutu, kter´e jsou definov´any vztahem 3.3. 120 rpm(T ) = 60 f = (3.3) T f (T ) =
ˇ ıd´ıc´ı Tento u ´daj o ot´aˇck´ach motoru vˇsak nem˚ uˇze b´ yt uˇzivateli zobrazen. R´ jednotky spalovac´ıch motor˚ u za urˇcit´ ych podm´ınek palivo do motoru nevstˇrikuj´ı. Dˇeje se tak napˇr´ıklad pˇri zpomalov´an´ı vozidla v urˇcit´e oblasti ot´aˇcek motoru bez seˇsl´apnut´eho plynov´eho ped´alu. V tomto pˇr´ıpadˇe se T1 = 0 a z toho plyne, ˇze se rpm = 0. Hodnota rpm by tedy v urˇcit´ ych specifick´ ych f´az´ıch chodu motoru neodpov´ıdala skuteˇcnosti a uˇzivatel by byl mylnˇe informov´an.
3.3.3
Okamˇ zit´ a spotˇ reba paliva za hodinu
Vyn´asoben´ım vztah˚ u 3.1 a 3.3 je z´ısk´an objem vstˇr´ıknut´eho paliva za minutu, v z´avislosti na dobˇe a periodˇe sepnut´ı vstˇrikovac´ı trysky. V´ ysledn´a hodnota by ovˇsem neuvaˇzovala poˇcet v´alc˚ u motoru. Korekci pro r˚ uzn´e motory zajiˇst’uje konstanta k, kter´a ud´av´a kolikr´at je za jedno otoˇcen´ı klikov´e hˇr´ıdele do motoru vstˇr´ıknuto palivo a nval poˇcet v´alc˚ u motoru. nval l (3.4) , k= Cmin (T1 , T ) = V (T1 ) rpm(T ) k min 2 Spotˇrebu paliva za hodinu lze z´ıskat vyn´asoben´ım spotˇreby paliva za minutu danou vztahem 3.4 ˇc´ıslem 60: l (3.5) Chod (T1 , T ) = 60 Cmin (T1 , T ) hod
3.3.4
Rychlost vozidla
Okamˇzit´a rychlost vozidla je sn´ım´ana senzorem na pˇrevodovce ˇci syst´emem ABS se senzory na vˇsech kolech. Ve vˇetˇsinˇe pˇr´ıpad˚ u se jedn´a o senzory, jejichˇz v´ ystupn´ı sign´al je urˇcit´ y poˇcet napˇet’ov´ ych impulz˚ u α na jedno otoˇcen´ı 6
Mˇeˇren´e veliˇciny a jejich odvozen´ı
Odvozen´ı
kola. Zn´ame-li poˇcet impulz˚ u α, periodu jejich n´abˇeˇzn´e nebo sestupn´e hrany Tkol a polomˇer kola rkol zat´ıˇzen´eho provozn´ı v´ahou vozidla, rychlost je pot´e definov´ana jako: 2πrkol km v(Tkol ) = 3, 6 (3.6) αTkol h
3.3.5
Ujet´ a dr´ aha vozidla
Dr´ahu, kterou vozidlo ujelo je moˇzno z´ıskat pomoc´ı sumy vˇsech drah uraˇzen´ ych bˇehem n´abˇeˇzn´ ych nebo sestupn´ ych hran sign´alu senzoru rychlosti. X 2πrkol s= [km] (3.7) 1000α
3.3.6
Okamˇ zit´ a spotˇ reba paliva na 100 km j´ızdy
Pro v´ ypoˇcet okamˇzit´e spotˇreby paliva na 100 km j´ızdy podle vytahu 3.8 je potˇreba zn´at okamˇzitou spotˇrebu paliva Chod a rychlost vozidla v.
100 Chod (T1 , T ) = C100km (T1 , T, Tkol ) = v(Tkol )
l 100 km
, v ∈ (0, ∞)
(3.8)
Pˇri v´ ypoˇctu vztahu mus´ı b´ yt rychlost vozidla vˇetˇs´ı neˇz nula. Pokud by byla rychlost nulov´a, na pˇrekon´an´ı vzd´alenosti 100 km by bylo spotˇrebov´ano nekoneˇcnˇe mnoho paliva.
3.3.7
Pr˚ umˇ ern´ a spotˇ reba paliva
Pro v´ ypoˇcet pr˚ umˇern´e spotˇreby paliva je tˇreba zav´est promˇennou Vcelk , kter´a vyjadˇruje celkov´ y objem spotˇrebovan´eho paliva. Po kaˇzd´em dokonˇcen´ı vstˇrikov´an´ı se tato promˇenn´a inkrementuje o n´ar˚ ust objemu celkovˇe spotˇrebovan´eho paliva. D´ale je t´eˇz nutno podle vztahu 3.9 zohlednit celkov´ y poˇcet v´alc˚ u, protoˇze je mˇeˇren objem vstˇr´ıknut´eho paliva pouze na jedn´e trysce. Je tedy nutno pˇriˇc´ıst i objem na zb´ yvaj´ıc´ıch nemˇeˇren´ ych trysk´ach. Rozd´ılnost objemu na ostatn´ıch trysk´ach je zanedb´ana. X Vcelk = nval Qtrys T1 (3.9) 7
Mˇeˇren´e veliˇciny a jejich odvozen´ı
Odvozen´ı
Z celkov´eho objemu spotˇrebovan´eho paliva Vcelk a ujet´e dr´ahy s je z´ısk´ana podle vztahu 3.10 pr˚ umˇern´a spotˇreba paliva. Pokud ovˇsem bude ujet´a dr´aha vozidla nulov´a, nehledˇe na objem spotˇrebovan´eho paliva 2 , vztah 3.10 neplat´ı, protoˇze na pˇrekon´an´ı vzd´alenosti 100 km by bylo spotˇrebov´ano nekoneˇcnˇe mnoho paliva.
Cφ100km
3.3.8
100Vcelk = s
l , s ∈ (0, ∞) 100 km
(3.10)
Dojezd
Hodnotu dojezdu je moˇzno vypoˇc´ıtat podle vztahu 3.11 s pomoc´ı promˇenn´e Vnadrz , kter´a ud´av´a aktu´aln´ı zmˇeˇren´ y objem paliva v n´adrˇzi vozidla. Tento vztah je vˇsak moˇzno pouˇz´ıt pouze za pˇredpokladu, ˇze je k dispozici platn´a hodnota Cφ100 km . sdojezd =
100 Vnadrz [km] , Cφ100km ∈ (0, ∞) Cφ100km
(3.11)
Uveden´ y vztah nelze pouˇz´ıt, pokud by byla spotˇreba motoru na 100 km j´ızdy nulov´a. Vozidlo by mˇelo nekoneˇcn´ y dojezd.
2
Tato situace nastane napˇr´ıklad po nastartov´an´ı motoru.
8
4 N´avrh zaˇr´ızen´ı 4.1
Poˇ zadovan´ e vlastnosti zaˇ r´ızen´ı
Pro sestaven´ı funkˇcn´ıho vzorku zaˇr´ızen´ı je nejprve potˇreba objasnit, jak´e m´a m´ıt vlastnosti. Aby se zaˇr´ızen´ı pˇribl´ıˇzilo komfortu, kter´ y uˇzivateli poskytuj´ı palubn´ı poˇc´ıtaˇce modern´ıch vozidel, mus´ı zaˇr´ızen´ı uˇzivateli pˇrehlednˇe zobrazit: • Aktu´aln´ı a pr˚ umˇernou spotˇrebu • Dojezd • Rychlost vozidla • Ujetou dr´ahu • Teplotu vnˇe vozidla • Vizualizaci stavu dveˇr´ı Pr˚ umˇernou spotˇrebu a ujetou dr´ahu je nutno poˇc´ıtat ve dvou instanc´ıch. Prvn´ı instance oznaˇcena ˇc´ıslem ”1” vyjadˇruje hodnoty, kter´e se automaticky vynuluj´ı po n-minut´ach, kdy nen´ı zapnut´e zapalov´an´ı. Druh´a instance oznaˇcena ˇc´ıslem ”2” nen´ı automaticky nulov´ana a jej´ı hodnoty uˇzivateli poskytuj´ı pˇrehled o dlouhodob´e pr˚ umˇern´e spotˇrebˇe paliva a celkov´ ych najet´ ych kilometrech. Hodnoty instanc´ı ”1” a ”2” mus´ı b´ yt moˇzno nulovat manu´alnˇe. Vizualizace stavu dveˇr´ı vozidla mus´ı uˇzivatele pˇrehlednˇe informovat, kter´e dveˇre jsou otevˇren´e. To tak´e zahrnuje program, kter´ y pˇri nezapnut´em zapalov´an´ı a otevˇren´ı libovoln´ ych dveˇr´ı zapne palubn´ı poˇc´ıtaˇc s vizualizac´ı na omezenou dobu.
4.2
Hardwarov´ e poˇ zadavky
Vzhledem k komu, ˇze je navrhovan´e zaˇr´ızen´ı spojeno s automobilem velk´ ym mnoˇzstv´ım vodiˇc˚ u, nelze jej spoleˇcnˇe s displejem um´ıstit pˇr´ımo nad palubn´ı 9
N´avrh zaˇr´ızen´ı
Hardwarov´e poˇzadavky
desku automobilu. Proto je nutno zaˇr´ızen´ı rozdˇelit na 2 hlavn´ı ˇca´sti, kter´e zn´azorˇ nuje obr´azek 4.1. Jedn´a se o hlavn´ı ploˇsn´ y spoj s mikroprocesorem (jednotka) a ploˇsn´ y spoj s displejem. Jednotku je moˇzno skr´ yt na vhodn´em m´ıstˇe v interi´eru vozidla.
b) a) c)
Obr´azek 4.1: a) displej, b) jednotka, c) spojen´ı s automobilem.
Vzhledem k tomu, ˇze jsou poˇzadov´any reakce zaˇr´ızen´ı a odmˇeˇrov´an´ı ˇcasu pˇri vypnut´em zapalov´an´ı, je nutno navrhnout hardware, kter´ y bude st´ale pˇripojen k baterii vozidla. Vˇetev nap´ajen´ı sp´ınan´a kl´ıˇckem vozidla bude pˇripojena pouze na logick´ y vstup. Zaˇr´ızen´ı je nutno navrhnout i s ohledem na odbˇer proudu. Je nezbytn´e, aby sebe samo mohlo pˇrepnout do pohotovostn´ıho reˇzimu s n´ızk´ ym odbˇerem proudu a zpˇet, aby nedoˇslo k vybit´ı baterie. Nap´ajec´ı obvody se musej´ı vyrovnat s napˇet’ov´ ymi propady, kter´e vznikaj´ı pˇri startov´an´ı motoru a sp´ın´an´ı velk´ ych v´ ykon˚ u ve vozidle. Pokud by byl pˇri startu motoru vyvol´an reset procesoru, veˇsker´a nez´alohovan´a data by byla ztracena. D´ale je nezbytn´e, aby zaˇr´ızen´ı bylo odoln´e proti otoˇcen´ı polarity baterie a bylo schopno sn´est kr´atkodob´e vysokonapˇet’ov´e ˇspiˇcky na palubn´ım napˇet´ı. Jako uˇzivatelsk´ y vstup bude pouˇzit rotaˇcn´ı enkod´er s tlaˇc´ıtkem. Je ergonomick´ y a jednoduˇse se instaluje do interi´eru vozidla.
10
N´avrh zaˇr´ızen´ı
N´avrh
V´ yroba ploˇsn´eho spoje je finanˇcnˇe n´aroˇcn´a a proto je zaˇr´ızen´ı obohaceno i o obvody, kter´e by mohly b´ yt v budoucnu vyuˇzity, byt’ se zad´an´ım pr´ace nesouvis´ı. Jedn´a se o: • CAN transceiver • K-line transceiver • Audio D/A pˇrevodn´ık + n´ızkov´ ykonov´ y zesilovaˇc • SPI Flash • Inteligentn´ı v´ ykonov´ y sp´ınaˇc horn´ı skupiny • Inteligentn´ı v´ ykonov´ y sp´ınaˇc doln´ı skupiny
4.3
N´ avrh
Navrˇzen´e blokov´e uspoˇra´d´an´ı obvodu jednotky zn´azorˇ nuje obr´azek 4.2 a obvodu displeje obr´azek 4.3.
4.3.1
Zdroj nap´ ajen´ı
Pro pouˇzit´e souˇc´astky v obvodech jednotky a displeje je potˇreba z´ıskat stabilizovan´a napˇet´ı o hodnot´ach 5 V a 3,3 V. U obou vˇetv´ı je oˇcek´av´an maxim´aln´ı odeb´ıran´ y proud 100 mA. Jako nejvhodnˇejˇs´ı se jev´ı pouˇzit´ı LDO line´arn´ıch stabiliz´ator˚ u, protoˇze velikost desky ploˇsn´eho spoje jednotky umoˇzn ˇuje rozlit´ı zemˇe na velk´e ploˇse, kter´a zajist´ı dostateˇcnou tepelnou v´ ymˇenu line´arn´ıch stabiliz´ator˚ u s okol´ım. Jelikoˇz je simulace tepeln´e v´ ymˇeny vzhledem k rozmanitosti tvar˚ u a pouˇzit´ ych materi´al˚ u velice sloˇzit´a, je tˇreba se pˇri n´avrhu spolehnout na odhad dostateˇcn´e velikosti chlad´ıc´ı plochy mˇedi na ploˇsn´em spoji. Pouˇzit´ı DC/DC mˇeniˇc˚ u je v tomto pˇr´ıpadˇe zbyteˇcn´e, protoˇze jsou draˇzˇs´ı, jelikoˇz ke sv´e ˇcinnosti potˇrebuj´ı v´ıce souˇc´astek na rozd´ıl od line´arn´ıho stabiliz´atoru, kter´ y je integrov´an v jednom pouzdˇre. Pouˇzity jsou integrovan´e obvody NCV8674-50[3] pro 5 V vˇetev a NCV8675-33[4] pro 3,3 V vˇetev. Oba stabiliz´atory maj´ı maxim´aln´ı proudovou zat´ıˇzitelnost 350 mA. Jsou schopny sn´est napˇet´ı na vstupu od -42 V do 45 V, zkrat ˇci pˇret´ıˇzen´ı v´ ystupu a jsou vybaveny tepelnou pojistkou. 11
N´avrh zaˇr´ızen´ı
N´avrh
NCV8675 Napěťový stabilizátor 5V
SPI
I2C
Procesor AT91SAM7X256
M25P16 2MB SPI Flash
CAN
AMIS42665 CAN transceiver
MC33660 K-line transceiver
SPI
SPI
PWM PWM
I2S
Vstupy
PIO
BTS840S2 Inteligentní spínač high-side
MCZ33996 Inteligentní spínač low-side
24C02 EEPROM
UART
75LBC179 1x RS485 transceiver/receiver
PIO
UART
NCV8674 Napěťový stabilizátor 3,3V
65LBC174 4x RS485 vysílač
AD5300 Audio D/A převodník
TPS63700 DC/DC invertující měnič
NCP2890 1W audio zesilovač
LM1703 DC/DC zvyšující měnič
Obr´azek 4.2: Blokov´e sch´ema obvodu jednotky. SED1575DAB Displej
65LBC173 4x RS485 příjmač
SPI
SED1560T0B Displej
Obr´azek 4.3: Blokov´e sch´ema obvodu displeje. Ploˇsn´ y spoj je navrˇzen tak, ˇze lze osadit pouze jeden ze dvou typ˚ u displej˚ u. Nap´ajen´ı zaˇr´ızen´ı je vybaveno dvˇema pojistkami, kter´e chr´an´ı vozidlo pˇred poˇza´rem v pˇr´ıpadˇe z´avady. Tavn´a noˇzov´a pojistka s maxim´aln´ı proudovou zat´ıˇzitelnost´ı 20 A v plastov´em pouzdru v kabelov´em svazku chr´an´ı inteligentn´ı v´ ykonov´ y sp´ınaˇc horn´ı skupiny BTS840S2. Dalˇs´ı tavn´a noˇzov´a pojistka s maxim´aln´ı proudovou zat´ıˇzitelnost´ı 2 A je um´ıstˇena v kabelov´em svazku. Obˇe pojistky jsou pˇripojeny na trval´e palubn´ı napˇet´ı, vstupuj´ıc´ım do cel´eho obvodu pod oznaˇcen´ım 30F1, jak je patrno na obr´azku 4.4. Noˇzovou pojistku je v pˇr´ıpadˇe potˇreby moˇzno nahradit vhodnˇe dimenzovanou vratnou pojistkou polyswitch na ploˇsn´em spoji. Obvody na vˇetvi 30PROT2 jsou ochr´anˇeny pˇred obr´acen´ım polarity baterie vozidla. V takov´em pˇr´ıpadˇe vˇetev 30PROT2 12
N´avrh zaˇr´ızen´ı
N´avrh
Obr´azek 4.4: Sch´ema nap´ajec´ı ˇc´asti obvodu. chr´an´ı dioda D5 a z´aroveˇ n i transil TVS12, kter´ y ve sv´em propustn´em smˇeru svede vˇetˇsinu proudu zpˇet do baterie pˇres pojistku, kter´a se bˇehem kr´atn´e doby pˇrep´al´ı. Transil TVS12 zajist´ı, ˇze se na vˇetvi 30PROT2 neprojev´ı pˇrepˇet´ı vznikaj´ıc´ı na palubn´ım napˇet´ı. Na vˇetev 30PROT2 je pˇripojen tak´e v´ ykonov´ y sp´ınaˇc doln´ı skupiny MC33996 a K-line transceiver MC33660. Transil TVS12 s prahov´ ym napˇet´ım 18 V byl zvolen z d˚ uvodu snadn´e dostupnosti t´eto souˇc´astky pˇri v´ yvoji zaˇr´ızen´ı.
4.3.2
Displej
Je velice d˚ uleˇzit´e zvolit vhodn´ y displej tak, aby byla zachov´ana jeho ˇcitelnost za vˇsech moˇzn´ ych podm´ınek provozu. Je vhodn´e pouˇz´ıt displej grafick´ y, na kter´em bude moˇznost pˇrehlednˇe zobrazit i vizualizaci stavu dveˇr´ı. Vzhledem k dostupnosti pˇr´ı v´ yvoji zaˇr´ızen´ı byly vyuˇzity dva typy grafick´ ych disˇ plej˚ u, kter´e jsou osazov´any do panelu pˇr´ıstroj˚ u ve vozech Skoda Octavia 2 a Volkswagen Passat B5. N´avrh ploˇsn´eho spoje pro displeje byl pˇrizp˚ usoben tak, aby bylo moˇzno osadit vˇzdy jeden z obou typ˚ u. Displej z panelu pˇr´ıstroj˚ u ˇ vozidla Skoda Octavia 2 s b´ıl´ ym podsv´ıcen´ım o rozliˇsen´ı 180x120 pixel˚ u vyu13
N´avrh zaˇr´ızen´ı
N´avrh
ˇz´ıv´a integrovan´ y grafick´ y ˇradiˇc SED1575DAB a displej z Volkswagen Passat B5 o rozliˇsen´ı 90x64 pixel˚ u vyuˇz´ıv´a SED1560T0B[2]. Oba displeje jsou na ploˇsn´ y spoj upevnˇeny pomoc´ı plastov´eho r´ameˇcku, kter´ y mezi displejem a ploˇsn´ ym spojem vytv´aˇr´ı 1 cm prostor pro ˇra´dn´ y rozptyl svˇetla LED diod zajiˇst’uj´ıc´ıch podsv´ıcen´ı cel´eho displeje. K zachov´an´ı ˇcitelnosti je tˇreba sn´ımat teplotu skla displeje. V z´avislosti na tomto u ´daji je u displeje s ˇradiˇcem SED1575DAB moˇznost prov´adˇet korekci kontrastu procesorem pomoc´ı jemn´e regulace v´ ystupn´ıho napˇet´ı DC/DC mˇeniˇce LM1703. Toto napˇet´ı se pohybuje v rozmez´ı 19 - 23 V. Displej s ˇradiˇcem SED1560T0B je vybaven top´ıc´ım dr´atem, kter´ y zajiˇs◦ t’uje pro sklo displeje ide´aln´ı teplotu 20 C a t´ım p´adem nen´ı nutno regulovat kontrast. Ke komunikaci s ˇradiˇci je vyuˇzita jednosmˇern´a sbˇernice SPI, ovˇsem znaˇcn´e prodlouˇzen´ı spojen´ı mezi jednotkou a displejem kter´e ilustruje obr´azek 4.1 znemoˇzn ˇuje tento typ sbˇernice pˇri rychlosti hodinov´eho sign´alu 2 MHz provozovat. Proto jsou jednotliv´e sign´aly (MOSI, SCK, CS, A0) pˇrevedeny na 4 linky RS485 pomoc´ı transceiveru 65LBC174.
4.3.3
Mikroprocesor
Pouˇzit´ y mikroprocesor AT91SAM7X256[1] s j´adrem ARM7TDMI s hodinovou frekvenc´ı 48 MHz a je vybaven 256 KB embedded FLASH a 64 KB embedded RAM. Pro sv˚ uj provoz vyˇzaduje napˇet´ı 3,3 V a 1,8 V. Je opatˇren integrovan´ ym line´arn´ım stabiliz´atorem, kter´ y vytv´aˇr´ı napˇet´ı 1,8 V potˇrebn´e pro nap´ajen´ı j´adra procesoru. Programov´an´ı procesoru prob´ıh´a pomoc´ı rozhran´ı JTAG, kter´e je vyveden´e do dvouˇrad´eho hˇreb´ınkov´eho konektoru s rozteˇc´ı 2,54 mm na desce jednotky.
4.3.4
Vstupy
Jednotka je vybavena analogov´ ymi a digit´aln´ımi vstupy. 3 analogov´e vstupy (A.3) slouˇz´ı k pˇripojen´ı termistor˚ u KTY-81-121 mˇeˇr´ıc´ıch teplotu displeje, interi´eru a exteri´eru. V´ yhodou pouˇzit´ı termistoru je jeho mal´a cena a z´aroveˇ n pro pˇripojen´ı vyˇzaduje pouˇzit´ı pouze dvou vodiˇc˚ u. V pˇr´ıpadˇe, kdy jsou vodiˇce termistor˚ u vedeny v prostˇred´ı, kter´e zp˚ usobuje kol´ıs´an´ı napˇet´ı termistoru je 14
N´avrh zaˇr´ızen´ı
N´avrh
vstup vybaven variabilnˇe osaditeln´ ym tantalov´ ym kondenz´atorem. Dalˇs´ı analogov´ y vstup je vyuˇzit pro mˇeˇren´ı stavu paliva v n´adrˇzi. Pˇredpokl´ad´a se, ˇze na tomto vstupu je moˇzn´ y v´ yskyt napˇet´ı od 0 V do 5 V. Toto napˇet´ı software pomoc´ı pˇrevodn´ı tabulky transformuje na u ´daj o objemu paliva v n´adrˇzi vozidla. Jelikoˇz se na vstup A/D pˇrevodn´ıku mikroprocesoru m˚ uˇze pˇriv´est napˇet´ı o maxim´aln´ı hodnotˇe 3,3 V, je nutno vstup pˇrizp˚ usobit pomoc´ı dˇeliˇce napˇet´ı. Nesm´ı se ovˇsem opomenout fakt, ˇze plov´ak v n´adrˇzi slouˇz´ı jako potenciometr, kter´ y b´ yv´a obvykle pˇripojen jako spodn´ı ˇc´ast dˇeliˇce napˇet´ı, jeˇz je souˇca´st´ı obvodu v panelu pˇr´ıstroj˚ u. Proto nelze tento analogov´ y sign´al zat´ıˇzit dalˇs´ım dˇeliˇcem napˇet´ı. Je tedy nutn´e pˇred dˇeliˇc napˇet´ı v jednotce um´ıstit operaˇcn´ı zesilovaˇc, kter´ y je zapojen jako napˇet’ov´ y sledovaˇc. Digit´aln´ı vstupy (A.2) jsou oˇsetˇreny pomoc´ı transil˚ u proti vysokonapˇet’ov´ ym ˇspiˇck´am, kter´e jsou vyvolan´e napˇr´ıklad elektrostatick´ ym v´ ybojem, aby nedoˇslo k poˇskozen´ı vstup˚ u obvodu HEF40106. Tento invertuj´ıc´ı schmitt˚ uv klopn´ y obvod zajiˇst’uje dostateˇcnou strmost hran a u ´rovnˇe napˇet´ı sign´al˚ u pro vstupy mikroprocesoru.
4.3.5
Konektory
Konektivita zaˇr´ızen´ı s vozidlem je zajiˇstˇena pomoc´ı 73-pinov´eho konektoru Molex MX123. Konektor je pˇrizp˚ usoben´ y pro pro nasazen´ı v automobilech je vodotˇesn´ y a odoln´ y proti vibrac´ım. Tabulka 4.1 popisuje zapojen´ı jednotliv´ ych pin˚ u konektoru. Konektivita jednotky a displeje je zajiˇstˇena dvouˇrad´ ym vertik´aln´ım 20-pinov´ ym hˇreb´ınkov´ ym konektorem s rozteˇc´ı 2.54 mm na ploˇsn´em spoji displeje. Jako protikus k tomuto univerz´aln´ımu konektoru byl na kabelov´ y svazek pˇripojen konektor s polaritou samice nezn´am´eho oznaˇcen´ y, odstrojen´ y z kabelov´eho svazku vyˇrazen´eho vozidla.
15
N´avrh zaˇr´ızen´ı
pin 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37
n´ azev vˇ etve LSOUT0 LSOUT2 LSOUT4 LSOUT6 30PROT2 ext IN7 IN9 K-LINE LSOUT8 LSOUT10 LSOUT12 LSOUT14 HSOUT2 HSOUT1 30 30 LSOUT1 LSOUT3 LSOUT5 LSOUT7 DSPTEMP IN6 15 GND LSOUT9 LSOUT11 LSOUT13 LSOUT15 GND GND GND 30F1 INTEMP 485L4 485L2 485L6 485L0
N´avrh
popis sp´ın´ an´ı low-side 1,5A sp´ın´ an´ı low-side 1,5A sp´ın´ an´ı low-side 1,5A sp´ın´ an´ı low-side 1,5A 12V pro displej logick´ y vstup logick´ y vstup k-line sp´ın´ an´ı low-side 1,5A sp´ın´ an´ı low-side 1,5A sp´ın´ an´ı low-side 1,5A sp´ın´ an´ı low-side 1,5A sp´ın´ an´ı high side 10A sp´ın´ an´ı high side 10A nap´ ajen´ı vodiˇ c 30 nap´ ajen´ı vodiˇ c 30 sp´ın´ an´ı low-side 1,5A sp´ın´ an´ı low-side 1,5A sp´ın´ an´ı low-side 1,5A sp´ın´ an´ı low-side 1,5A ˇ cidlo teploty disp. logick´ y vstup vodiˇ c 15 kostra sp´ın´ an´ı low-side 1,5A sp´ın´ an´ı low-side 1,5A sp´ın´ an´ı low-side 1,5A sp´ın´ an´ı low-side 1,5A kostra kostra kostra vodiˇ c 30 pro high-side ˇ cidlo teploty inter. RS485 pro displej RS485 pro displej RS485 pro displej RS485 pro displej
pin 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73
n´ azev vˇ etve FUEL BOOST HEAT LED0 LED3 3V3 ext SPK2 CANL TXD D FL D RR IN0 RE1A VSS TC1 INJ TC0 OUTTEMP 485L5 485L3 485L7 485L1 5V SW INV LED2 LED1 GND GND SPK1 CANH RXD DNU1 D fr D RL RE1 butt RE1 B DNU0 GND
popis plov´ ak n´ adrˇ ze napˇ et´ı pro disp. topen´ı disp. sp´ın´ an´ı led0 pro displej sp´ın´ an´ı led3 pro displej napˇ et´ı pro rotaˇ cn´ı enkod´ er zvukov´ y v´ ystup CAN low UART txd log. vstup dveˇre FL log. vstup dveˇre RR logick´ y vstup rotaˇ cn´ı enkod´ er A log. vstup senzor rychlosti log. vstup vstˇrik. tryska ˇ cidlo teploty exterieru RS485 pro displej RS485 pro displej RS485 pro displej RS485 pro displej napˇ et´ı pro displej napˇ et´ı pro displej sp´ın´ an´ı led2 pro displej sp´ın´ an´ı led1 pro displej kostra kostra zvukov´ y v´ ystup CAN high UART rxd nepˇripojovat log. vstup dveˇre FR log. vstup dveˇre RL rotaˇ cn´ı enkod´ er tlaˇ c´ıtko rotaˇ cn´ı enkod´ er B nepˇripojovat kostra
Tabulka 4.1: Zapojen´ı konektoru jednotky Molex MX123.
16
5 Software 5.1
Mˇ eˇ ren´ı a v´ ypoˇ cty
K mˇeˇren´ı sign´al˚ u vstˇrikovac´ı trysky a senzoru rychlosti jsou vyuˇzity ˇcasovaˇce procesoru. Oba tyto sign´aly jsou pˇripojeny na vstupy procesoru, kter´e vyuˇz´ıv´a periferie Timer Counter 1 (TC1) a Timer Counter 2 (TC2) pod oznaˇcen´ım TIOB0 a TIOB1. Pˇri inicializaci programu jsou tyto periferie nastaveny do reˇzimu capture mode - mˇeˇren´ı doby trv´an´ı logick´ ych u ´rovn´ı sign´al˚ u. Z´aroveˇ n je provedena inicializace pˇreruˇsen´ı, jehoˇz funkce pˇri mˇeˇren´ı sign´alu vstˇrikovac´ı trysky je zn´azornˇena na obr´azku 5.1. Program, kter´ y pˇreruˇsen´ı
0xFFFF
a)
0x0000 U[V] H
b)
L t[s]
T1 T Přerušení - záznam hodnoty časovače do RACAPT.
Přerušení - záznam hodnoty časovače do RBCAPT a výpočet objemu vstříkuntého paliva, spotřeby a otáček motoru.
Přerušení - doba mezi vstřikováním příliš dlouhá - otáčky motoru interpretovány jako nulové.
Obr´azek 5.1: Ilustrace zpracov´an´ı sign´alu vstˇrikovac´ı trysky ˇcasovaˇcem. a) pr˚ ubˇeh hodnot v registru ˇcasovaˇce TCNT1, b) napˇet´ı na vstupu TIOB obsluhuje, popisuje zdrojov´ y k´od 5.1.
17
Software
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83
Mˇeˇren´ı a v´ypoˇcty
// - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - // -- TC0 interrupt handler - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - // - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - void TC0_interrupt ( void ) __irq { static unsigned int RACAPT = 0 , RBCAPT = 0; static float LNINJ = 0; // Length of injection pulse [ s ] static float LNBWINJ = 0; // Length between injection pulses [ s ] static float RPM = 0; // RPM static float CONSLH = 0; // Consumption litres per hour static float CONSL100KM = 0; // Consumption litres per 100 km static float FUELINJECTED = 0; // Injected fuel at last engine cycle [ l ] unsigned int Isr = pTC0 - > TC_SR ; // capture the Interrupt status register foo = pTC0 - > TC_SR ; // critical line // - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - if (( Isr & AT91C_TC_LDRAS ) == AT91C_TC_LDRAS ) { // - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - // -- TC0 CAPTURE REGISTER A was just captured // - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - // Capture actual TC0 RA value RACAPT = pTC0 - > TC_RA ; // Count time [ s ] of LNINJ LNINJ = 0.021311 * RACAPT / 1000; } else if (( Isr & AT91C_TC_LDRBS ) == AT91C_TC_LDRBS ) { // - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - // -- TC0 CAPTURE REGISTER B was just captured // - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - // Capture actual TC0 RB value RBCAPT = pTC0 - > TC_RB ; // Count time [ s ] of LNBWINJ LNBWINJ = 0.021311 * RBCAPT / 1000;
// Injection period OBCDispInjPeriod = LNBWINJ ; // Count RPM RPM = 2*60/( OBCDispInjPeriod ) ; // Length of injection [ s ] OBCInjLength = ( LNINJ ) ; // Increment total value of injection length OBCInjLengthTrip += OBCBackupValues . OBC Num ber OfSt rok es * OBCInjLength ; OBCInjLengthTot += OBCBackupValues . OB CNu mbe rOf Str okes * OBCInjLength ; // Injected fuel [ l ] FUELINJECTED = ( OBCBackupValues . OBCFuelPerSecond * OBCInjLength ) ; // Increment fuel used value for average consumption OBCFuelUsedTrip += OBCBackupValues . OB CNu mbe rOf Str okes * FUELINJECTED ; OBCFuelUsedTot += OBCBackupValues . OBC Num ber OfSt rok es * FUELINJECTED ;
// Count consumption per hour [ l / h ] CONSLH = (( FUELINJECTED * RPM * 60) * OBCBackupValues . OBC Numb erO fSt rok es ) / 2; if ( OBCSpeedFiltered >0) { // Count consumption [ l /100 km ] CONSL100KM = ( float ) ( (((( float ) 100) ) / OBCSpeedFiltered ) * CONSLH ) ; } OBCDispRpm = ( unsigned int ) RPM ; OBCConsumpLH = CONSLH ; OBCConsumpL100km = CONSL100KM ; } else if (( Isr & AT91C_TC_CPCS ) == AT91C_TC_CPCS ) { // - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - // -- TC0 COMPARE REGISTER C was just compared // - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - // Counter has reached timeout ! // Clear the LNINJ and LNBWINJ RACAPT = 0; RBCAPT = 0; LNINJ = 0; RPM = 0; CONSL100KM = 0; CONSLH = 0; OBCDispRpm = 0;
18
Software
84 85 86 87 88 89 90 91 92 93
Mˇeˇren´ı a v´ypoˇcty
OBCDispInjPeriod = 0; OBCConsumpLH = 0; OBCConsumpL100km = 0; }
foo = pTC0 - > TC_RB ; // - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - pAIC - > AIC_EOICR = 0 xFFFFFFFF ; // end of interrupt - critical line }
Zdrojov´ y k´od 5.1: Obsluha pˇreruˇsen´ı ˇcasovaˇce pˇripojen´eho na sign´al vstˇrikovac´ı trysky. Na ˇra´dku 23 se do promˇenn´e LNINJ zaznamen´a d´elka vstˇriku T a na ˇr´adku ˇ adek 32 se do promˇenn´e LNBWINJ zaznamen´a perioda mezi vstˇriky T1 . R´ 39 obsahuje v´ ypoˇcet ot´aˇcek motoru pro vstˇrikov´an´ı MPI, podle vztahu 3.3. N´aslednˇe je na ˇra´dc´ıch 46 a 47 provedena inkrementace celkov´e sumy doby vstˇrikov´an´ı, kter´a je n´aslednˇe vyuˇz´ıv´ana ke kalibraci objemov´eho pr˚ utoku ˇ vstˇrikovac´ı trysky. R´adek 50 obsahuje v´ ypoˇcet vstˇr´ıknut´eho paliva dle vztahu 3.1. Na ˇr´adc´ıch 54 a 55 je dle vztahu 3.9 inkrementov´ana suma celkov´eho objemu vstˇr´ıknut´eho paliva, kter´a slouˇz´ı k v´ ypoˇctu jeho pr˚ umˇern´e spotˇreby. Na ˇra´dku 59 prob´ıh´a v´ ypoˇcet objemu vstˇr´ıknut´eho paliva za hodinu podle vztahu 3.5. Mezi ˇr´adky 61 aˇz 64 je prov´adˇen v´ ypoˇcet objemu spotˇrebovan´eho paliva na 100 km j´ızdy podle vztahu 3.8.
19
Software
Grafick´y v´ystup
Pr˚ umˇern´a spotˇreba paliva je vypoˇc´ıt´av´ana ve zdrojov´em k´odu 5.2 podle vztahu 3.10 v obsluze pˇreruˇsen´ı ˇcasovaˇce TC2, kter´ y slouˇz´ı jako univerz´aln´ı ˇcasovaˇc se spouˇstˇen´ım pˇreruˇsen´ı kaˇzd´ ych 0,25 vteˇrin. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
// - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - // --- Count consumption mean ---// - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - if ( OBCOdometerTot >0) { // We can count consumption per 100 km when the odometer is not zero OBCConsumpAVGTot = (100* OBCFuelUsedTot ) / OBCOdometerTot ; } if ( OBCOdometerTrip >0) { // We can count consumption per 100 km when the odometer is not zero OBCConsumpAVGTrip = (100* OBCFuelUsedTrip ) / OBCOdometerTrip ; }
Zdrojov´ y k´od 5.2: V´ ypoˇcet pr˚ umˇern´e spotˇreby paliva. Zdrojov´ y k´od 5.3 zn´azorˇ nuje ˇca´st obsluhy pˇreruˇsen´ı ˇcasovaˇce TC1, kter´ y je pouˇzit pro v´ ypoˇcet rychlosti vozidla a ujet´e vzd´alenosti. Na ˇr´adc´ıch 11 a 13 prob´ıh´a v´ ypoˇcet rychlosti vozidla podle vztahu 3.6 a na ˇra´dc´ıch 16 a 17 prob´ıh´a v´ ypoˇcet ujet´ ych vzd´alenost´ı podle vztahu 3.7. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
else if (( Isr & AT91C_TC_LDRBS ) == AT91C_TC_LDRBS ) { // - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - // -- TC1 CAPTURE REGISTER B was just captured // - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - float s ; // [ m ] // Capture actual TC1 RB value RBCAPT = pTC1 - > TC_RB ; // Count time [ s ] of LNBWVSS LNBWVSS = 0.021311 * RBCAPT * 1000; // Count meters per rising / falling edge of vehicle speed sensor s = ((2*3.1415* OBCBackupValues . O B CS pe ed W he el R ad iu s ) / OBCBackupValues . OBCSpeedAlpha ) ; // Count speed " v = s / t " [ km / h ] SPEED = ( s / LNBWVSS ) * 3.6; // Increment odometers OBCOdometerTrip = OBCOdometerTrip + ( s /1000) ; OBCOdometerTot = OBCOdometerTot + ( s /1000) ;
// Trip odometer [ km ] // Total odometer [ km ]
// Actual speed OBCSpeed = SPEED ; }
Zdrojov´ y k´od 5.3: V´ ypoˇcet rychlosti vozidla a ujet´e vzd´alenosti pˇri n´abˇeˇzn´e hranˇe sign´alu senzoru rychlosti.
5.2
Grafick´ y v´ ystup
Zobrazen´ı dat je koncipov´ano tak, aby oˇci uˇzivatele nebyly zbyteˇcnˇe rozptylov´any u ´daji, kter´e ve skuteˇcnosti nejsou d˚ uleˇzit´e. Vˇsechna zobrazovan´a data na displeji jsou vhodnˇe zaokrouhlena. Veˇsker´e objemy paliva v litrech
20
Software
Grafick´y v´ystup
jsou zaokrouhleny na jedno desetinn´e m´ısto. Rychlosti vozidla v kilometrech za hodinu a dojezd v kilometrech jsou zaokrouhleny na cel´e ˇc´ıslo. Ujet´a vzd´alenost v kilometrech je zaokrouhlena na jedno desetinn´e m´ısto. Teplota vzduchu mimo vozidlo je uˇzivateli zobrazena ve stupn´ıch Celsia s krokem 0,5 ◦ C. U pr˚ umˇern´e spotˇreby paliva a pr˚ umˇern´e rychlosti je perioda obnovov´an´ı hodnot na displeji 2 vteˇriny, u dojezdu 5 vteˇrin a u ostatn´ıch hodnot 1 vteˇrina. Jeˇstˇe pˇred t´ım, neˇz jsou nˇekter´a data zobrazena na displeji ˇci pouˇzita v dalˇs´ıch v´ ypoˇctech, jsou pr˚ umˇerov´ana pomoc´ı kruhov´eho bufferu. Napˇr´ıklad aktu´aln´ı rychlost vozidla je pr˚ umˇer dvaceti pˇeti zmˇeˇren´ ych hodnot v intervalu 0,1 vteˇriny a u mˇeˇren´ı teplot pomoc´ı ˇcidel KTY81-121 se v´ ysledn´a teplota pr˚ umˇeruje z pades´ati pˇeti namˇeˇren´ ych hodnot v intervalu 0,1 vteˇriny. Toto pr˚ umˇerov´an´ı eliminuje nepˇresnosti v mˇeˇren´ı cel´eho mˇeˇr´ıc´ıho ˇretˇezce, kter´e maj´ı za n´asledek nahodil´e kol´ıs´an´ı namˇeˇren´ ych hodnot. Na obr´azc´ıch B.4-B.10 je moˇzno vidˇet displej ˇradiˇcem SED1560T0B v jednotliv´ ych zobrazen´ıch. Zobrazen´ı se pˇrep´ınaj´ı pomoc´ı rotaˇcn´ıho enkod´eru a v pˇr´ıpadˇe, kdy se jedn´a o ujetou vzd´alenost, pr˚ umˇernou spotˇrebu ˇci pr˚ umˇernou rychlost, se kr´atk´ ym stiskem tlaˇc´ıtka rotaˇcn´ıho enkod´eru daj´ı tyto hodnoty pˇrep´ınat mezi instancemi ”1” a ”2” (viz. kapitola 4.1). Pokud je tlaˇc´ıtko stisknuto d´ele neˇz 2 vteˇriny, je vˇse, co pˇr´ısluˇs´ı k dan´e instanci vynulov´ano.
21
6 Test zaˇr´ızen´ı Zaˇr´ızen´ı bylo spoleˇcnˇe s displejem vyuˇz´ıvaj´ıc´ı ˇradiˇc SED1560T0B instalov´ano do vozidla Peugeot 206. Vozidlo vyroben´e v roce 2004 je osazeno benzinov´ ym motorem vyuˇz´ıvaj´ıc´ı vstˇrikov´an´ı MPI o objemu v´alc˚ u 1124 cm3 (k´od motoru 2AHFXF) a v´ ykonu 44,1 kW pˇri 5500 ot/min. Provozn´ı v´aha vozidla je 985 kg. Nejprve bylo provedeno nastaven´ı mˇeˇren´ı rychlosti. Nav´ıjec´ım metrem byl zmˇeˇren polomˇer zat´ıˇzen´eho pˇredn´ıho kola rkol = 0.1945 m (vzd´alenost od osy kola k povrchu vozovky) a pomoc´ı ˇc´ıtaˇce impulz˚ u byl pˇri ruˇcn´ım otoˇcen´ı pˇredn´ıho kola s vozidlem na heveru zjiˇstˇen poˇcet impulz˚ u senzoru rychlosti α = 6. Po tomto nastaven´ı se u ´daje o rychlosti z panelu pˇr´ıstroj˚ u a na displeji vytvoˇren´eho zaˇr´ızen´ı pohledem shodovaly. D´ale byl nastaven pˇr´ısluˇsn´ y poˇcet v´alc˚ u nval = 4. Po zapnut´ı motoru se ve speci´aln´ım lad´ıc´ım reˇzimu zaˇr´ızen´ı zobrazily ot´aˇcky motoru, jejichˇz hodnota se s panelem pˇr´ıstroj˚ u tak´e pohledem shodovala. N´asledovalo zjiˇstˇen´ı objemov´eho pr˚ utoku Qtrys vstˇrikovac´ıch trysek. Jako jedin´ y dostupn´ y zp˚ usob zmˇeˇren´ı objemov´eho pr˚ utoku bylo vykon´an´ı n´asleduj´ıc´ıho postupu: • Naplnit n´adrˇz vozidla palivem aˇz po jej´ı hrdlo • Vynulovat celkov´e doby vˇsech vstˇrikov´an´ı, kterou naˇc´ıt´a promˇenn´a OBCInjLengthTrip ve zdrojov´em k´odu 5.1 ˇr´adek 46. • Jak´ ymkoli reˇzimem (j´ızda, volnobˇeh) nechat motor vozidla spotˇrebovat palivo v ˇra´du jednotek litr˚ u. • Na ˇcerpac´ı stanici znovu naplnit n´adrˇz vozidla benzinem aˇz po jej´ı hrdlo a odeˇc´ıst objem naˇcerpan´eho paliva ze stojanu • Odeˇc´ıst hodnotu OBCInjLengthTrip D´ıky tomuto postupu byl zjiˇstˇen objem skuteˇcnˇe spotˇrebovan´eho paliva z n´adrˇze a celkov´a doba vstˇrikov´an´ı na vˇsech v´alc´ıch. Zmˇeˇren´e hodnoty jsou uvedeny v tabulce 6.1, kde n vyjadˇruje ˇc´ıslo mˇeˇren´ı, tn celkovou dobu vstˇrikov´an´ı na vˇsech v´alc´ıch a Vn objem spotˇrebovan´eho paliva. Objemov´ y pr˚ utok 22
Test zaˇr´ızen´ı vstˇrikovac´ıch trysek Qn byl vypoˇcten podle vztahu 6.1. Vn ml Qn = 1000 tn s
(6.1)
n tn [s] Vn [l] Qn [ml/s] ∆Q [ml/s] 1 2780,20 12,92 4,65 0,10 2 3140,30 14,97 4,77 -0,02 3 3725,80 17,9 4,8 -0,08 Q [ml/s] 4,75 ∆Q [ml/s] 0,1 δQ [%] 2,00 Tabulka 6.1: Namˇeˇren´e a vypoˇcten´e hodnoty pˇri zjiˇst’ov´an´ı pr˚ utoku vstˇrikovac´ıch trysek pomoc´ı mˇeˇren´ı u ´bytku paliva v n´adrˇzi a celkov´e doby vstˇrikov´an´ı. Vypoˇcten´a hodnota objemov´eho pr˚ utoku vstˇrikovac´ıch trysek je 4,75 ± 0.1 ml/s. Konstanta Qtrys tedy byla nastavena na hodnotu 0,00475. N´asledovalo ovˇeˇren´ı spr´avnosti mˇeˇren´ı pr˚ umˇern´e spotˇreby paliva realizovan´eho n´asleduj´ıc´ım postupem: • Naplnit n´adrˇz vozidla palivem aˇz po jej´ı hrdlo • Vynulovat instanci mˇeˇren´ı ”1”- pr˚ umˇernou spotˇrebu a ujetou vzd´alenost • J´ızdou nechat motor vozidla spotˇrebovat palivo v ˇr´adu litr˚ u. • Na ˇcerpac´ı stanici znovu naplnit n´adrˇz vozidla benzinem aˇz po jej´ı hrdlo a odeˇc´ıst objem naˇcerpan´eho paliva ze stojanu • Z palubn´ıho poˇc´ıtaˇce odeˇc´ıst ujetou vzd´alenost a pr˚ umˇernou spotˇrebu paliva na instanci mˇeˇren´ı ”1” Tabulka 6.2 ud´av´a namˇeˇren´e hodnoty, kde n vyjadˇruje ˇc´ıslo mˇeˇren´ı, C100km1n pr˚ umˇernou spotˇrebu paliva vypoˇctenou palubn´ım poˇc´ıtaˇcem, sn ujetou vzd´alenost, Vn objem paliva odeˇcten´ y ze stojanu, C100km2n skuteˇcn´a pr˚ umˇern´a spotˇreba paliva vypoˇcten´a podle vztahu 6.2 a ∆Cφ100kmn rozd´ıl mezi namˇeˇrenou a skuteˇcnou pr˚ umˇernou spotˇrebou paliva vypoˇcten´ y podle vztahu 6.3. l 100Vn (6.2) Cφ100km2n = sn 100 km 23
Test zaˇr´ızen´ı ∆Cφ100kmn = Cφ100km1n − Cφ100km2n n 1 2 3
(6.3)
Cφ100km1n Cφ100km2n ∆Cφ100kmn Vn [l] sn [km] −1 −1 [l.100 km ] [l.100 km ] [l.100 km−1 ] 6,20 3,24 54,20 5,98 0,22 5,90 2,35 38,80 6,06 -0,16 6,40 5,04 80,70 6,25 0,15
Tabulka 6.2: Namˇeˇren´e a vypoˇcten´e hodnoty pˇri porovn´av´an´ı palubn´ım poˇc´ıtaˇcem namˇeˇren´e a skuteˇcn´e pr˚ umˇern´e spotˇreby paliva. Z tabulky 6.2 je patrn´e, ˇze nejvˇetˇs´ı odchylka pˇri mˇeˇren´ı pr˚ umˇern´e spotˇreby −1 paliva na 100 km j´ızdy byla 0,22 l.100 km . Odchylky mˇeˇren´ı mohly b´ yt zp˚ usobeny nekonstantnost´ı objemov´eho pr˚ utoku vstˇrikovac´ıch trysek, rozd´ılnou hodnotou objemu vstˇr´ıknut´eho paliva do v´alc˚ u motoru s nemˇeˇren´ ymi tryskami a neuvaˇzov´an´ı prodlevy mezi elektronick´ ym sepnut´ım vstˇrikovaˇce a skuteˇcn´ ym pr˚ uchodem paliva tryskou. D´ale m˚ uˇze b´ yt zp˚ usobena nepˇresnost´ı ˇcasovaˇce procesoru pˇri mˇeˇren´ı ujet´e dr´ahy vozidla ˇci doby a periody vstˇrikov´an´ı. Metoda mˇeˇren´ı u ´bytku paliva v n´adrˇzi vozidla pomoc´ı ˇcerp´an´ı aˇz do maxim´aln´ı moˇzn´e hladiny a odeˇc´ıt´an´ı jeho objemu ze stojanu ˇcerpac´ı stanice se jev´ı jako relativnˇe pˇresn´a metoda ale je potˇreba zohlednit fakt, ˇze pˇri plnˇen´ı n´adrˇze mohou vzniknout odchylky v ˇra´du setin litru zp˚ usoben´e napˇr. vzduchov´ ymi kapsami.
24
7 Z´avˇer N´avrh softwaru a hardwaru prob´ıhal v nˇekolika etap´ach. Prvn´ı prototypy palubn´ıho poˇc´ıtaˇce pro mˇeˇren´ı spotˇreby paliva byly realizov´any jiˇz v letech 2009-2011, kdy bylo zaˇr´ızen´ı osazov´ano stejn´ ym procesorem, avˇsak rozd´ıln´ ymi displeji - od alfanumerick´ ych po 32bitov´e barevn´e grafick´e LCD. Na tˇechto verz´ıch byly zachyceny detailn´ı poznatky, kter´e jsou v souˇcasn´e verzi palubn´ıho poˇc´ıtaˇce uplatnˇeny. Jedn´a se zejm´ena o pˇrizp˚ usoben´ı nap´ajec´ıho zdroje, regulace kontrastu displeje k zajiˇstˇen´ı ˇcitelnosti v ˇsirok´em rozsahu teplot, oˇsetˇren´ı digit´aln´ıch vstup˚ u, v´ yroba kabelov´ ych svazk˚ u. Pouˇzit´e displeje vyjmut´e z vozidel koncernu Volkswagen se jev´ı jako nejvhodnˇejˇs´ı pro dan´e pouˇzit´ı, protoˇze maj´ı velice dobrou ˇcitelnost za podm´ınek. Navrˇzen´e zaˇr´ızen´ı nainstalovan´e ve vozidle Peugeot 206 je plnˇe provozuschopn´e. Jednotka je bezpeˇcnˇe pˇripojena a um´ıstˇena pod stˇredov´ ym sloupkem. Nad r´amec zad´an´ı bylo zaˇr´ızen´ı osazeno dalˇs´ımi obvody. Inteligentn´ı v´ ykonov´ y sp´ınaˇc horn´ı skupiny Infineon BTS840S2, kter´ y by mˇel v budoucnu slouˇzit jako sp´ınaˇc mlhov´ ych svˇetel pro pˇrisvˇecov´an´ı do stran pˇri zat´aˇcen´ı byl otestov´an s 20W ˇz´arovkou a je plnˇe funkˇcn´ı, vˇcetnˇe zpˇetn´eho mˇeˇren´ı proudu kter´ y teˇce z´atˇeˇz´ı. Software obsahuje program pro obsluhu D/A pˇrevodn´ıku a je schopen pˇrehr´at nekomprimovan´ y zvuk uloˇzen´ y v s´eriov´e SPI flash M25P16. Pˇrehr´av´an´ı kr´atk´ ych audio z´aznam˚ u bude v budoucnu vyuˇzito pˇri upozorˇ nov´an´ı ˇridiˇce, napˇr´ıklad na prasklou ˇz´arovku pˇripojen´ ych mlhov´ ych svˇetel. Datov´a komunikace s vozidlem zat´ım nebyla zprovoznˇena, ale transceivery pro CAN a K-line ji v budoucnu umoˇzn´ı. Inteligentn´ı v´ ykonov´ y sp´ınaˇc doln´ı skupiny, pˇr´ıtomn´ y na desce ploˇsn´eho spoje v dobˇe realizace t´eto pr´ace otestov´an nebyl, ale v budoucnu poslouˇz´ı k univerz´aln´ımu sp´ın´an´ı z´atˇeˇz´ı o maxim´aln´ım proudu 2,5 A. Zaˇr´ızen´ı bylo navrˇzeno pro dva typy displej˚ u ale zat´ım pouze displej s ˇradiˇcem SED1560 byl plnˇe softwarovˇe obslouˇzen. Program pro novˇejˇs´ı displej s ˇradiˇcem SED1575 v dobˇe realizace pr´ace nebyl plnˇe dokonˇcen. Zdrojov´e k´ody, sch´emata, n´avrh ploˇsn´eho spoje a datov´e listy od vˇsech integrovan´ ych obvod˚ u vˇcetnˇe obou typ˚ u displej˚ u jsou pˇriloˇzeny na CD. Navrˇzen´ y hardware bude i nad´ale slouˇzit jako univerz´aln´ı zaˇr´ızen´ı do automobilu se ˇsirok´ ym rozsahem pouˇzit´ı a nepochybnˇe pouˇzit i na navazuj´ıc´ımu studiu.
25
Literatura [1]
ATMEL. AT91SAM ARM-based Flash MCU. http://www.atmel.com/Images/doc6120.pdf
[2]
EPSON. SED1560/1/2 Technical Manual.
Dostupn´e
z:
Dostupn´e z: http://www.gaw.ru/pdf/lcd/Chips/Epson/sed1560.pdf [3]
ON SEMICONDUCTOR. NCV8674 Very Low Id Low Dropout Linear Regulator. Dostupn´e z: http://www.onsemi.com/pub link/Collateral/NCV8674D.PDF
[4]
ON SEMICONDUCTOR. NCV8675 350 mA Very Low Id Low Dropout Linear Regulator with Reset and Reset Delay. Dostupn´e z: http://www.onsemi.com/pub link/Collateral/NCV8675D.PDF
[5]
PROBST, Charles O. Ford fuel injection: how to understand, service, and modify : all Ford/Lincoln-Mercury cars and light trucks, 19801987. Cambridge, Mass.: Robert Bentley, 1995, vi, 322 p. ISBN 08376-0302-1.
26
A Sch´emata A.1
Sch´ ema zapojen´ı jednotky
Obr´azek A.1: Sch´ema zapojen´ı jednotky, list 1.
27
Sch´emata
Sch´ema zapojen´ı jednotky
Obr´azek A.2: Sch´ema zapojen´ı jednotky, list 2.
28
Sch´emata
Sch´ema zapojen´ı jednotky
Obr´azek A.3: Sch´ema zapojen´ı jednotky, list 3.
29
Sch´emata
A.2
Sch´ema zapojen´ı displeje
Sch´ ema zapojen´ı displeje
Obr´azek A.4: Sch´ema zapojen´ı displeje.
30
B Fotografie
Obr´azek B.1: Vizualizace stavu dveˇr´ı vozidla na displeji v ˇcerven´e variantˇe s ˇ ˇradiˇcem SED1575 z vozidla Skoda Octavia druh´e generace.
Obr´azek B.2: Zobrazen´ı pr˚ umˇern´e spotˇreby paliva na displeji v b´ıl´e variantˇe ˇ s ˇradiˇcem SED1575 z vozidla Skoda Octavia druh´e generace.
31
Fotografie
Obr´azek B.3: Vizualizace stavu dveˇr´ı vozidla na displeji v b´ıl´e variantˇe s ˇ ˇradiˇcem SED1575 z vozidla Skoda Octavia druh´e generace.
Obr´azek B.4: Zobrazen´ı okamˇzit´e spotˇreby paliva na ˇcerven´em displeji s ˇradiˇcem SED1560 z Volkswagen Passat B5.
32
Fotografie
Obr´azek B.5: Zobrazen´ı rychlosti vozidla na ˇcerven´em displeji s ˇradiˇcem SED1560 z Volkswagen Passat B5.
Obr´azek B.6: Vizualizace stavu dveˇr´ı vozidla na ˇcerven´em displeji s ˇradiˇcem SED1560 z Volkswagen Passat B5.
33
Fotografie
Obr´azek B.7: Zobrazen´ı dojezdu na ˇcerven´em displeji s ˇradiˇcem SED1560 z Volkswagen Passat B5.
Obr´azek B.8: Zobrazen´ı ujet´e vzd´alenosti na ˇcerven´em displeji s ˇradiˇcem SED1560 z Volkswagen Passat B5.
34
Fotografie
Obr´azek B.9: Zobrazen´ı pr˚ umˇern´e spotˇreby paliva na ˇcerven´em displeji s ˇradiˇcem SED1560 z vozidla Volkswagen Passat B5.
Obr´azek B.10: Zobrazen´ı pr˚ umˇern´e rychlosti na ˇcerven´em displeji s ˇradiˇcem SED1560 z vozidla Volkswagen Passat B5.
35
Fotografie
Obr´azek B.11: Ploˇsn´ y spoj s ˇcerven´ ym displejem s ˇradiˇcem SED1560 z Volkswagen Passat B5.
Obr´azek B.12: Spodn´ı strana ploˇsn´eho spoje s ˇcerven´ ym displejem s ˇradiˇcem SED1560 z vozidla Volkswagen Passat B5.
36
Fotografie
Obr´azek B.13: Spodn´ı strana ploˇsn´eho spoje s displejem s ˇradiˇcem SED1575 ˇ z vozidla Skoda Octavia 2.
Obr´azek B.14: Ploˇsn´ y spoj s ˇcerven´ ym displejem s ˇradiˇcem SED1560 z vozidla Volkswagen Passat B5.
37
Fotografie
Obr´azek B.15: Detail kabelov´eho svazku u konektoru jednotky.
Obr´azek B.16: Pˇripojen´a jednotka palubn´ıho poˇc´ıtaˇce na pracovn´ım stole bˇehem oˇzivov´an´ı obvodu.
38
Fotografie
ˇ Obr´azek B.17: Cerven´ y displej s ˇradiˇcem SED1560 z vozidla Volkswagen Passat B5 um´ıstˇen´ y na ˇceln´ım skle vozidla Peugeot 206.
39