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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Digitaler Tachometer, Uhr und Thermometer für das Auto
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Automobil. Elektronische Geräte Das vorgeschlagene Gerät soll Geschwindigkeit, zurückgelegte Strecke, Außen- und Innentemperatur sowie Kühlmitteltemperatur und Batteriespannung messen. Das Schema ist aus weit verbreiteten Elementen zusammengesetzt und enthält ein Minimum an Details. Basis des Gerätes ist ein preiswerter Atmel Mikrocontroller AT89S2051, HEX - die Firmware-Datei liegt bei.  (zum Vergrößern klicken) Die Messergebnisse sind auf einem sechsstelligen LED-Display verfügbar. Standardmäßig wird bei fahrendem Fahrzeug die Geschwindigkeit und während eines Stopps oder Parkens die Uhrzeit angezeigt. Andere Messwerte werden über fünf Tasten nach dem unten beschriebenen Algorithmus ausgewählt. Ein kurzes Drücken von K1 schaltet die Fixierung des ausgewählten Parameters auf der Anzeige ein, was durch einen Punkt in der niederwertigsten Ziffer bestätigt wird. Erneutes Drücken schaltet die Fixierung aus und nach 5 Sekunden. der ursprüngliche Modus wird wiederhergestellt. Die Messwerte werden auf dem Display ringförmig in folgender Reihenfolge angezeigt: Time (Zeit), Count (Wegzähler), tout (Außentemperatur), tin (Innentemperatur), EnGinE (Motortemperatur), UbAtt (Batterie Stromspannung). Wenn Sie K2 drücken, erfolgt die Ansicht in einem vollen Ring, K3 startet und beendet die Ansicht von der Außentemperatur und K4 von der Motortemperatur, wodurch Sie mit einer minimalen Anzahl von Klicks auskommen. Sie können schnell in den ursprünglichen Modus (Geschwindigkeit oder Zeit) wechseln, indem Sie die Taste K5 drücken. Der Übergang von einem Parameter zum anderen wird von einem kurzen Erscheinen des Namens des Werts und der anschließenden Angabe seines Werts begleitet. Um den Fahrtenzähler zurückzusetzen, müssen Sie seine Ansicht fixieren und K4 drücken. Die Informationen auf der Anzeige werden jede halbe Sekunde aktualisiert, während die Geschwindigkeit über die letzte Sekunde gemittelt angezeigt wird. Die Messung von Temperaturen und Spannung wird von einem "Blinken" der Anzeige begleitet, was auf den Algorithmus des ADC zurückzuführen ist. Das Blockdiagramm des Prozessors und des ADC ist in Abbildung 1 dargestellt. Der ADC ist nach einem vereinfachten Prinzip aufgebaut, liefert aber ein völlig akzeptables Konvertierungsergebnis. Seine Arbeit basiert auf dem Vergleich der vom internen Komparator MK gemessenen Spannung und der sich linear ändernden Spannung, die am Kondensator C9 gebildet wird und durch eine stabile Stromquelle auf die Elemente R4, R5, R6, R7, VD7, VT2 geladen wird. Der Messzyklus beginnt mit dem Entladen des Kondensators über den Controller-Port und endet in dem Moment, in dem die Spannungen an den Eingängen AIN0 und AIN1 übereinstimmen. Die Dauer des Messzyklus ist direkt proportional zur gemessenen Spannung. Der Transistor VT1 dient als Stromquelle für Temperatursensoren. Der Multiplexer DD1 schaltet analoge Signale auf den Eingang des Mikrocontroller-Komparators sowie einen stabilen Strom auf Temperatursensoren. Die Dioden VD1 - VD6 schützen die Eingänge der Schaltung vor zufälligen Spannungsspitzen. Die Kondensatoren C5–C8 glätten die Welligkeit der VCC-Stromversorgung, während sich C5, C6 und C7 in unmittelbarer Nähe zu digitalen Mikroschaltungen befinden. Zur Speicherung der Kalibrierkonstanten wird ein nichtflüchtiger Speicherchip DD3 (AT24C02 - AT24C08) verwendet. Die Speichermenge dieser Mikroschaltung ist mehr als erforderlich, ermöglicht jedoch eine Blockaufzeichnung (aus irgendeinem Grund bietet das inländische Analogon von PP1 keine solche Möglichkeit). Der Betriebsalgorithmus des Geräts ermöglicht die Verwendung des DS24-Echtzeituhr-Chips in einem typischen Schaltkreis anstelle von AT02C1307 [3]. Das Programm bestimmt automatisch den Typ der installierten Mikroschaltung und wählt den geeigneten Taktalgorithmus aus. Die Verwendung von DS1307 verbessert den Lauf der Uhr erheblich und ermöglicht das Trennen des Geräts vom Bordnetz, erfordert jedoch die Verwendung einer Batterie, bei deren Ausfall (z. B. bei niedrigen Temperaturen) alle Kalibrierungsdaten verloren gehen . Das Display des Geräts ist auf LED-Anzeigen mit sieben Segmenten und geringem Stromverbrauch aufgebaut, wodurch eine Mikroschaltung vom Typ 74HC299 ohne Verstärker direkt an gemeinsame Kathoden angeschlossen werden konnte (Abb. 4). Die Nummerierung der Kathoden auf dem Diagramm (CAT1 ... CAT6) von der niederwertigsten zur höchstwertigen Ziffer, die Symbole sind den Anoden in der allgemein üblichen Reihenfolge zugeordnet. Die Tastatur hat fünf Tasten und ist strukturell zu einem Block mit Anzeigen zusammengefasst. Die Verwendung von Schieberegistern und dynamischer Anzeige ermöglichte es, die Anzahl von Elementen und Leitern zwischen Blöcken zu reduzieren. Die Anzeigeschaltung wurde durch Oberflächenmontage direkt auf den zusammengeklebten Anschlüssen der Anzeigen und der Rest auf dem Steckbrett montiert. Es wurden Indikatoren mit der Bezeichnung TOT5361PAMY verwendet, aber andere mit geringem Stromverbrauch und einer gemeinsamen Kathode können verwendet werden. Wenn Indikatoren mit großem Stromverbrauch (größer) verwendet werden sollen, sollte der Block entsprechend seiner Betriebslogik modifiziert werden. Stromquellenwiderstände und Kondensator C9 sollten Temperaturkoeffizienten nahe Null haben. Bei Verwendung des DS1307 wird zwischen seinen Ausgängen 1 und 2 ein Uhrenquarz (32768Hz) eingeschaltet, an den Ausgang 3 wird eine 3V Batterie Plus (z.B. CR2032) angeschlossen, der Ausgang 7 bleibt frei, die restlichen Ausgänge entsprechend zur Schaltung. Als parametrische Temperatursensoren werden zwei in Reihe geschaltete Siliziumdioden verwendet (Bild 3). Sensoren werden mit abgeschirmten Kabeln von minimaler Länge an den Stromkreis angeschlossen. Die Schaltung verwendet Dioden vom Typ KD522.  Der Anschluss des Geschwindigkeitssensors ist fahrzeugabhängig. Moderne Autos sind in der Regel mit einem elektronischen Geschwindigkeitssensor ausgestattet und können über eine einfache Schaltung wie in Abbildung 2 an das Gerät angeschlossen werden. Wenn das Auto über einen mechanischen Tachoantrieb verfügt, müssen Sie einen Konverter verwenden, z. B. im Taxi Autos. Um die Schaltung mit Strom zu versorgen, ist eine stabilisierte Spannungsquelle Vcc = 5 V erforderlich. Es ist nicht auf dem Diagramm dargestellt, weil. Derzeit gibt es eine Vielzahl von integrierten Stabilisatoren (z. B. 7805). Ohne seine Konfiguration (Kalibrierung) ist ein korrekter Betrieb des Geräts nicht möglich. Sie können den Kalibrierungsmodus aufrufen, indem Sie die K1-Taste länger als 30 Sekunden gedrückt halten, bis die Anzeige kurz „SPEEd“ und dann „SP0000“ anzeigt. Während der Kalibrierung führen die Tasten die folgenden Funktionen aus: K1 (länger als 5 Sekunden gedrückt halten) – Speichern der Kalibrierungskonstanten für den ausgewählten Kanal; K2 - Nullpunkt; K3 - Punkt einhundert); K4 - Änderung des Kalibrierkanals (SPEEd, tin, tout, EnGinE, Ubatt); K5 - Verlassen des Kalibrierungsmodus. Um den Tacho und den Distanzzähler zu kalibrieren, müssen Sie den Kanal „SPEEd“ auswählen, den Nullpunkt aufnehmen (K2), genau einen Kilometer fahren, den Hunderterpunkt aufnehmen (K3), die Konstanten aufnehmen (K1). Während der Fahrt sieht die Anzeige wie folgt aus: „SPXXXXX“, wobei XXXXX die hexadezimale Anzahl der vom Geschwindigkeitssensor empfangenen Impulse ist. Beim Kalibrieren von Thermometern werden Temperatursensoren in schmelzendes Eis (0°C) gelegt, der Nullpunkt wird gespeichert, dann wird der Sensor in kochendes Wasser (100°C) gelegt, der 1-Punkt wird gespeichert und schließlich durch Drücken und Halten K0, wir merken uns die Konstanten im Speicherchip. Das Voltmeter wird am 10V-Punkt (Nullpunkt) und am XNUMXV-Punkt (Hunderterpunkt) kalibriert. Die Null- und Hundertpunkte müssen stabil sein (wie auf dem Display angezeigt) und für alle Kanäle gespeichert sein. Wenn die Konstante erfolgreich geschrieben wurde, wird die Aufschrift "SAVE" angezeigt, und wenn ein Fehler auftritt, "Error", müssen Sie es in diesem Fall erneut versuchen, und wenn dies fehlschlägt, den Speicherchip ersetzen. Sie können die Zeit ändern, indem Sie die Taste K1 länger als 5 Sekunden gedrückt halten, bis die Zeitanzeige zu „blinken“ beginnt. Verwenden Sie die Tasten K2 und K3, um die Stunden bzw. Minuten zu ändern. Drücken Sie dann K5, das Display zeigt „SAVE“ an, wenn das Speichern erfolgreich war, andernfalls Error.  (zum Vergrößern klicken) Sie können das Gerät nicht nur im Auto, sondern beispielsweise im Alltag wie eine Uhr - ein Thermometer - verwenden. Das Gerät wurde mehrere Monate an einem Auto betrieben, und in dieser Zeit gab es trotz aller Vereinfachungen keinen einzigen nennenswerten Ausfall. Autor: Andrey Irenokovich Klochko, andron74 {Hund} mail.ru; Veröffentlichung: cxem.net
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