Прочитав на нашем форуме топик https://www.niva4x4.ru/viewtopic.php?t=6807, решил соорудить подобный девайс.
Покупные ( http://www.mtu-net.ru/deka-auto/index.htm и http://www.partner.ryazan.ru/63.htm) не устроили по причине того, что такой агрегат можно сделать самому, да и руки чесались что-то сотворить.
Основная задача ставилась сделать регулируемую паузу и автоматическое включение дворника на 3 взмаха при включении омывателя. В ходе реализации было решено сделать управление еще и задним дворником.
В качестве "мозгов" взял Atmel AT89C2051, по причине того что у меня два таких контроллера валялись без дела. К тому же цена такого контроллера у нас 67 руб. Кварц сначала предполагалось взять на 14 МГц от старых компьютерных плат. В последствии был найден кварц на 3,5МГц (хотя с данной прошивкой можно и на 4 МГц). Этот кварц и был установлен, так как не требовал установки на плату двух конденсаторов на 22 pF. В предлагаемых архивах прошивки именно на кварц 3,5 МГц.
В качестве среды разработки выбрал Bascom-51. Причин несколько:
— мне пока не приходилось работать с архитектурой MCS-51, нужно было на чем то попробовать;
— я больше года не программировал на C, а до этого писал на нем предыдущие 5 лет эпизодически;
— язык простой, поэтому есть надежда что нивоводы примут участие в разработке.
Вниманию нивоводов предлагаются три варианта устройства:
1. Универсальное устройство для управления одним дворником dvornik2051v3.zip (в архиве имеются прошивки под кварцы 3,5, 4, 12, 14 МГц).
2. Устройство для управления двумя дворниками для автомобилей с задним дворником ВАЗ2121 и ВАЗ2104 dvornik2051v6a.zip (прошивка на 3,5 МГц).
3. Устройство для управления двумя дворниками для автомобилей с задним дворником ВАЗ2121 и ВАЗ2104, с возможностью включения заднего омывателя и дворника при включении переднего dvornik2051v6b.zip (прошивка на 3,5 МГц).
Алгоритм управления устройством (можно распечатать как инструкцию пользователя)
Для переднего дворника
1. Переведите переключатель режимов стеклоочистителя в положение «Прерывистый режим» – установится стандартная пауза работы стеклоочистителя (примерно 4 секунды между взмахами щеток).
2. Для изменения паузы переведите переключатель в положение «Выключено» и, выдержав требуемую паузу, переведите в положение «Прерывистый режим». Установится новое значение паузы. Если пауза больше 20 сек, дворник будет делать 2 взмаха. Если пауза больше 40 сек, дворник будет делать 3 взмаха.
3. Паузу можно уменьшить. Для этого выдержите требуемый интервал времени в положении «Прерывистый режим», затем переведите переключатель в положение «Непрерывный режим» и в течение первого взмаха щеток обратно – в положение «Прерывистый режим». Установится новое значение паузы.
При омывании стекла щетки делают 2-4 взмаха после выключения омывателя (большее количество взмахов соответствует более длительной работе омывателя).
Для заднего дворника (прошивка из архива dvornik2051v6a.zip и dvornik2051v6b.zip)
1. Переведите переключатель в режим «Задний дворник включен» — установится непрерывный режим.
2. Для включения паузы переведите переключатель в положение «Выключено» и, выдержав требуемую паузу, переведите в положение «Задний дворник включен». Установится новое значение паузы. Задний дворник, при этом будет делать по 4 взмаха через паузу.
3. Паузу можно изменить переводя задний дворник в режим «Омыватель» или в режим «Выключено».
При омывании стекла щетки делают 2-4 взмаха после выключения омывателя (большее количество взмахов соответствует более длительной работе омывателя).
Дополнение для устройства версии 6b (прошивка из архива dvornik2051v6b.zip)
Если переключатель заднего дворника находится в положении «Выключено», а переключатель переднего в положении «Прерывистый режим» или «Непрерывный режим», то при включении переднего омывателя включится задний омыватель и задний дворник. При этом щетка сделает 2-4 взмаха после выключения омывателя.
Схемы и конструкция
Схема устройства для управления одним дворником:
Схема устройства для управления двумя дворниками:
Как видно отличия только в наличии еще одного реле для управления вторым дворником.
Схема включения переднего дворника:
По этой схеме можно подключить любой из вариантов устройства, если требуется регулировать паузу только переднего дворника.
Схема включения устройства dvornik2051v6a:
Схема включения устройства dvornik2051v6b с зависимым включением заднего омывателя:
Печатная плата устройства для технологии «под утюг»:
Размер платы 56х63, для установки в корпус от реле поворотов классики.
Желтым показаны перемычки, красными стрелками площадки для впайки стабилитронов D3-D6 и резисторов R6-R1, синими стрелками места для реле. Расположение остальных деталей станет понятно после сравнения с принципиальной схемой.
Для прошивки контроллера AT89C2051 требуется программатор. У меня есть самодельный Turbo6. Но для чистоты эксперимента я собрал на куске картона схему «Программатор 89с2051», взятую в http://www.lazerlink.ru/1/sadat/atmel/py2051.zip. Но выдающихся результатов он не показал и работал крайне неустойчиво:
Рекомендую использовать программатор собранный по схеме с сайта http://www.ic-prog.com/index1.htm. Кликните сюда, чтобы схема открылась в новом окне. Программу управления для программатора можно взять с вышеозначенного сайта.
В заключение несколько фотографий устройства
Заранее приношу извинения за низкое качество снимков. Фотограф не тот и фотоаппарат не очень. С расстояния менее полуметра снимки получаются размазанные, а с большего расстояния из картинки 1600х1200 трудно что-то выжать.
Фотографии устройства для одного дворника:
Устройство для управления двумя дворниками:
На фотографии видно, что установлены разные реле. К сожалению, бескорпусное реле, приготовленное для управления задним дворником, оказалось с зеркальным расположением выводов по отношению к реле переднего дворника. А именно под него и разрабатывалась плата. Правда я предусмотрел на плате разводку и отверстия под реле BS-115C, которое и поставил.
Внешний вид устройства:
Устройство на автомобиле (к сожалению качество снимков никакое):
Разъемы переключателя режимов переднего дворника:
Разъем выключателя заднего дворника:
P.S. Замечены небольшие задержки при включении переключателя в «Прерывистый режим».
P.P.S. Для улучшения помехозащищенности рекомендуется между входом и общим проводом 78L05 впаять конденсатор емкостью примерно 50 мкФ.
Дополнение от 20.10.07
Если кто то пожелает собрать реле дворников с программируемой паузой, то измените включение реле передних дворников по следующей схеме:
На автомобилях ВАЗ первых выпусков, вплоть до 2107, а также 2121, 21213, предусмотрены два режима управления очистителем лобового стекла — непрерывный и прерывистый с фиксированным интервалом (4. 6 с) движения щёток. На автомобилях ВАЗ-2110 и их модификациях, кроме этого, дополнительно предусмотрена увеличенная частота взмахов щёток в непрерывном режиме. Однако для эффективной работы стеклоочистителя в прерывистом режиме при различной интенсивности осадков фиксированной периодичности в большинстве случаев оказывается недостаточно. Работает устройство следующим образом. Штатный сдвоенный клавишный переключатель SB1 режимов работы стеклоочистителя имеет три положения: "0" — стеклоочиститель выключен; I — циклический (с паузой) режим работы; II — непрерывный режим работы стеклоочистителя. В положении II питание (+12 В) подается непосредственно на обмотку двигателя М1 стеклоочистителя через контакт int разъема XR2. При этом концевой выключатель SB2 не влияет на работу двигателя. В положении I переключателя режимов работы SB1 напряжения +12 В подаются на контакт 3 схемы электронного реле. Это состояние SB1 показано на чертеже. Поскольку в первоначальный момент конденсатор С1 разряжен, то на базе транзистора VT1 отсутствует напряжение относительно его эмиттера, и VT1 заперт. При этом транзистор VT2 отпирается током базы через резистор R5 и обмотку двигателя М1. Соответственно отпирается тиристор VS1, получая положительный потенциал на управляющий электрод через резистор R7. Тиристор мгновенно переходит в проводящее состояние и "запоминает" его. Через клемму 4 схемы электронного реле напряжения +12 В подается на обмотку двигателя, и стеклоочиститель начинает движение щеток. Почти одновременно переключается концевой выключатель SB2. При этом тиристор VS1 закорачивается его контактами "int-С" (разъем XR2) и переходит в непроводящее состояние, но подача напряжения питания на двигатель не прекращается. Через резистор R6 отпирается транзистор VT3, обеспечивая быструю зарядку до напряжения источника питания конденсатора С1 через резистор R4, отпирание транзистора VT1 через резистор R3. Это в свою очередь приводит к запиранию транзистора VT2. После совершения щетками двойного хода и возврата их в исходное положение изменяется состояние концевого переключателя SB2, контакты " int-С" размыкаются, а "int-F" замыкаются.
Двигатель М1 останавливается, поскольку тиристор VS1 находится в непроводящем состоянии. Запирается VT3. Начинается формирование паузы в цикле работы стеклоочистителя. Конденсатор С1 разряжается через резисторы R1, R2, R3 и базовый переход транзистора VT1. Время разряда (паузы) можно регулировать от 0,5 до 20 с потенциометром R1. Уменьшение заряда С1 приводит к запиранию транзистора VT1. Соответственно отпираются транзистор VT2 (транзисторы VT1, VT2 должны быть типа КТ209К) и тиристор VS1. На двигатель подается напряжение питания через тиристор VS1, а через очень небольшой промежуток времени питание подается концевым выключателем SB2. Процесс движения щеток повторяется. Конденсатор С2 уменьшает искрение контактов SB2 концевого выключателя и помехи работе радиоаппаратуры в автомобиле. Его величина некритична ее можно уменьшить в 10 раз. Диод VD2 защитный. Его можно заменить КД105, КД221, КД208, КД209 и аналогичными. В качестве VS1 можно использовать тиристоры КУ202 с любой буквой. Применение КУ201 возможно, но надежность работы будет ниже. Печатная плата позволяет применять тиристоры в пластмассовом корпусе типа КУ202Н-1 или Т106-10. При этом печатную плату можно укоротить на 15 мм. Максимальную длительность паузы при желании можно увеличить. Для этого достаточно пропорционально увеличить сопротивление потенциометра R1 или емкость конденсатора С1. Теперь несколько слов о динамическом торможении двигателя. Дело в том, что механизм привода щеток стеклоочистителя автомобилей "Жигули" имеет небольшие потери на трение. Если для останова двигателя использовать только обесточивание двигателя в исходном крайнем положении щеток, то по инерции ротор двигателя еще несколько провернется, а щетки дополнительно продвинутся на 3-5 мм. В принципе это не создает особых неудобств водителю, но от этого недостатка легко избавиться. В стандартной конструкции с реле РС514 для этого использовались контакты "int-F" концевого выключателя, которые при паузе закорачивали обмотку обесточенного двигателя. В предлагаемой схеме электронного реле для динамического торможения двигателя достаточно установить резистор R9. Его величина некритична от 4,7 до 10 Ом. Фактически на резисторе рассеивается небольшая мощность, поскольку ток через него при нормальной работе реле протека- ет только кратковременно, но нельзя исключать и аварийное состояние стеклоочистителя, например, "залипание" контактов "int- F" концевого выключателя. Поэтому целесообразно использовать мощный резистор типа ПЭВ-10. Как было сказано ранее, использование электронного реле стеклоочистителя не требует изменений штатной схемы электропроводки автомобиля "Жигули". Вышедшее из строя реле РС514 следует разобрать, от него отпаять жгут из четырех проводов с вилкой разъема. Цвета проводов и их соединение с вилкой показаны на рис.4. Если динамическое торможение не используется, а это вполне оправдано для упрощения конструкции, то конец неиспользуемого провода следует изолировать. Провода жгута подпаивают к плате электронного реле, а саму плату помещают в корпус РС514 и закрывают изолирующей крышкой-дном по размеру платы. Потенциометр R1 размещают в любом удобном для водителя месте на панели автомобиля, например, вблизи переключателя режимов работы стеклоочистителя. Были изготовлены и установлены на автомобили более пяти экземпляров электронного реле. Подбор элементов не проводился. Все водители отмечают широкий диапазон интервалов паузы. Работа двигателя стеклоочистителя стала более устойчивой. В заключение следует отметить, что предлагаемое электронное реле — наиболее простое технологическое решение поставленной задачи, поэтому встречающиеся в литературе схемы цифровых реле не рассматривались, как неоправданно усложненные, тем более что ни точное значение паузы, ни ее стабильность для водителя несущественны. |
Как только начинается дождь на датчиках влажности Е1 и Е2 меняется сопротивление между пластинками из-за попавших капель и брызг запускается генератор, собранный на микросхеме К561ЛА7. Сигнал с выхода генератора подается на транзисторный ключ, который управляет стеклоочистителем. Частота движения стеклооочистителей зависит от влажности лобового стекла автомобиля, чем сильнее дождь, тем ниже сопротивление между пластинами и выше частота следования импульсов. С ролью датчика влажности отлично справляются две тонкие алюминиевые пластины из фольги, наклеенные на стекло так, чтобы щетки дворников вытирали между ними воду. Резисторами R1 и R2 можно добиваться различной работы стеклооочистителей. Размер и расстояние между пластинами подбирают опытным путем.
Если резиновая поверхность «дворника» с течением времени испортилась и не способна больше выполнять свою основную задачц – качественно очищать переднее автомобильное стекло, то можно достаточно просто выполнить ремонт дворников своими руками. При этом сама щетка может оставаться на поводке очистителя.
Ниже приводится вариант блока управления стеклоочистителем. Этот блок управляет работой щеток и одновременно включением насоса омывателя ветрового стекла. Особенность предлагаемого читателям микроконтроллерного устройства — отсутствие в нём переменного резистора или переключателя для регулирования длительности паузы между взмахами щёток стеклоочистителя. Программа, загруженная в микроконтроллер, следит за действиями водителя и подстраивает под них периодичность включения стеклоочистителя, повышая комфортность и безопасность управления автомобилем.
Управляют устройством с помощью рычага включения, не имеющего фиксации и используемого для одноразового прохода щёток. Такая функция рычага управления есть, к сожалению, не на всех автомобилях. Можно также подключить вход устройства к контакту управления насосом омывателя лобового стекла и управлять стеклоочистителем короткими включениями насоса омывателя. Насос при этом не включается.
Такой способ управления не мешает включать омыватель по прямому назначению. По длительности нажатия на рычаг управления программа отличит команду на включение насоса омывателя от команды на изменение режима работы стеклоочистителя. Если такой вариант управления омывателем покажется нежелательным, можно оставить способ его включения, предусмотренный заводом—изготовителем автомобиля.
При первом кратковременном нажатии на рычаг управления стеклоочиститель включается на 2 с, после чего устройство начинает отсчитывать время. Когда стекло загрязнится, надо ещё раз нажать кратковременно на рычаг. Устройство запомнит длительность паузы между включениями стеклоочистителя и станет периодически включать стеклоочиститель с этой паузой.
Для изменения длительности установленной паузы надо снова нажать на рычаг управления. Стеклоочиститель выполнит один цикл очистки, а устройство опять начнёт отсчёт времени для изменения длительности установленной паузы. Для остановки отсчёта и запоминания нового значения длительности надо ещё раз нажать на рычаг. Устройство продолжит периодически включать стеклоочиститель, но уже с изменённым интервалом. Если во время движения щёток стеклоочистителя с установленной длительностью паузы кратковременно нажать на рычаг управления и подождать немногим более 20 с, то устройство перейдёт в исходное состояние, т. е. стеклоочиститель выключится, а время паузы окажется обнулённым.
Если же управлять стеклоочистителем рычагом омывателя, то при удержании рычага нажатым дольше 0,8 с программа определит, что нажатие выполнено для включения насоса, а не для изменения длительности паузы. Микроконтроллер включит реле управления стеклоочистителем и реле включения омывателя. После отпускания рычага программа будет удерживать оба реле включёнными до истечения 3 с с момента нажатия, а затем отключит омыватель. Щётки же отработают ещё 2,5 с, после чего стеклоочиститель продолжит работу с интервалом, установленным до включения насоса омывателя.
Принципиальная схема устройства представлена на рис. 1. Оно собрано на микроконтроллере DD1, который управляет переключательными транзисторами VT1 и VT2. Реле К1 включает стеклоочиститель, а реле К2 — омыватель. Программа микроконтроллера воспринимает сигнал управления, когда на резистор R2 с контактов кнопки (рычага) поступает напряжение 12 В. Конденсатор С2 и резисторы R2 и R3 защищают вход микроконтроллера от импульсов дребезга контактов, а стабилитрон VD1 — от превышения напряжения на этом входе. Стабилизатор напряжения DA1 и конденсатор С1 формируют напряжение питания микроконтроллера DD1.
Реле омывателя можно не использовать. На работе программы стеклоочистителя это не отразится. В этом случае элементы R5, VD3 и VT2 на плату можно не устанавливать. Чертёж печатной платы устройства показан на рис. 2. Она рассчитана на установку микроконтроллера в корпусе для поверхностного монтажа. Остальные детали распаяны традиционно — выводами в отверстия. Резисторы R2, R4 и R5 установлены перпендикулярно плате.
Смонтированную плату удобно разместить в том же корпусе, в котором собран заводской блок реле управления стеклоочистителем, с использованием реле от этого блока. При необходимости реле можно заменить малогабаритными с сопротивлением обмотки более 60 Ом — 4098, 4088, Т73 12VDC 10А, Т74 12VDC 10А, Т78 12VDC 10А или отечественными автомобильными 114.3747-10, 116.3747-10.
Диоды КД522А можно заменить на КД522Б или КД521А. Коэффициент передачи тока базы транзисторов должен удовлетворять условию h21 > 3000/R, где R — сопротивление обмотки используемого реле, Ом.
Микроконтроллер PIC12F629T-E/SN располагают со стороны печатных проводников. Можно использовать микроконтроллер и в корпусе DIP — PIC12F629T-E/P, — предварительно доработав печатную плату.
Программа для загрузки в микроконтроллер находится в файле DVprog1.HEX
Монтировать микроконтроллер на плату следует после его программирования. Описанное устройство управления может быть использовано и на транспортных средствах, где стеклоочиститель включается замыканием контакта управления на корпус. В этом случае необходимо, чтобы в исходном состоянии (рычаг управления не нажат) на вход управления было подано бортовое напряжение, для чего вход соединяют с плюсовым проводом бортовой сети дополнительным резистором сопротивлением 1 кОм мощностью 0,25 Вт. Программа микроконтроллера для этого случая находится в файле DVprog0.HEX.
Если предлагаемое устройство потребуется применить на транспортном средстве с бортовым напряжением 24 В, то резистор R2 придётся заменить другим, сопротивлением 20 кОм, а реле К1 и К2 выбрать на напряжение 24 В.
Прошивка для микроконтроллера PIC12F629 доступна для скачивания по этой ссылке.
Источник: Журнал Радио 2011 №8
C этой схемой также часто просматривают: |
Радиотехническая система дистанционного управления
Блок питания на 3В
Лабораторный блок питания 1,3-30v 0-5A
Лабораторный блок питания 0. 30 В 3А
Мощный лабораторный блок питания
Контроллер RGB светодиодной ленты
Зарядное устройство из компьютерного блока питания
Велокомпьютер на микроконтроллере PIC16F628A
Переключатели на микроконтроллере