Доводчик стёкол автомобиля на PIC16F628

В продаже сейчас можно встретить устройства импортного производства,  названные фирмами-производителями - «Модули движения стёкол автомобиля в одном направлении». Проще говоря, эти устройства представляют собой автомат поочерёдного подъёма стёкол автомобиля при постановке последнего в режим «охраны».  Относительно высокая стоимость имеющихся в продаже  подобных модулей и желание оснастить свой автомобиль помимо имеющихся ещё и дополнительными функциями, - блокировкой работы устройства при открытых дверях и подсветкой замка зажигания, побудила меня к самостоятельной разработке такого устройства (далее доводчик).

Рисунок 1

Доводчик предназначен для поочерёдного  закрывания четырёх стёкол автомобиля и люка (приоритет выбирается пользователем при подключении),  при постановке в режим "охраны" имеющейся на автомобиле охранной сигнализации.  Командой для включения двигателей стеклоподъёмников служит сигнал, поступающий в виде короткого импульса (длительностью 1 с.) с выхода блока охранной сигнализации и  предназначенный для управления  центральным замком автомобиля. В зависимости  от марки автомобиля и его производителя  активным уровнем сигнала управления центральным замком автомобиля, может быть как положительный (+12В), так и отрицательный (ноль вольт)  импульс относительно общего провода. С учётом этого, в доводчике предусмотрен разъём Х2, к контактам 3 и 6 которого   необходимо подключиться в зависимости от полярности управляющего импульса. Сигнальный провод с выхода блока охранной сигнализации, управляющий  центральным замком для отпирания дверей, также подключается к одному из двух входов прерывания работы доводчика (конт.5 и конт.2 разъёма Х2), активным сигналом для каждого из которых соответственно является положительный или отрицательный импульс относительно общего провода.

Подключение сигнального провода на разблокировку центрального замка автомобиля к соответствующему входу прерывания работы доводчика позволит в любой момент прекратить работу механизмов  стеклоподъёмников. Например, в случае,  если в проёме окна оказался  ребёнок, оставленный в автомобиле.  Также запретом для начала работы механизмов стеклоподъёмников могут служить следующие сигналы, -  от замка зажигания, ключ в первом положении («АСС» – аккумулятор) и от концевых выключателей дверей. При открытых дверях сигнал, поступающий  с их концевых выключателей на соответствующий вход доводчика должен быть отрицательной полярности относительно общего провода. Для использования этой функции сигнальные провода от дверей и замка зажигания подключаются к  соответствующим контактам доводчика. Для подключения функции подсветки замка зажигания необходимо подключить сигнальный провод от дверей к конт.1 разъёма Х2, а также подключить дополнительные элементы к доводчику в соответствии со схемой изображённой на рис.2.

Рисунок 2

Сигналом для отключения каждого электродвигателя стеклоподъёмников служит прекращение коллекторного шума электродвигателя в бортовой сети автомобиля. На фото (рис.3) показана осциллограмма этого шума, измеренная осциллографом (пределы измерения амплитуды сигнала -10мкВ/дел и временного интервала -5мс/дел) на зажимах аккумуляторной батареи автомобиля. Также условием отключения электродвигателей является превышение установленного времени его непрерывной работы - 9 с.

Рисунок 3

Алгоритм работы устройства следующий: при поступлении сигнала  от блока охранной сигнализации на  запирание дверей, через контакты К1.1 реле К1 на электродвигатель стеклоподъёмника двери водителя поступает питание на время  0,75 с, из которых, в течение последних 0,25 с, микроконтроллер DD2 измеряет частоту сигнала коллекторного шума электродвигателя усиленного элементом DD1.5.  Резистор R2 в цепи обратной связи элемента переводит его транзисторы на линейный участок входной характеристики. Через буфер на элементе DD1.2 усиленный сигнал поступает на вход микроконтроллера DD2, настроенного как вход импульсов  таймера – счетчика.  Если частота шума превышает 480 Гц, т.е. электродвигатель работает,  реле питающее электродвигатель остаётся подключенным. Если же электродвигатель остановится, т.е. стекло поднято до предела, реле К1 отпускает якорь, электродвигатель отключается и срабатывает реле К2, алгоритм работы повторяется, и так до тех пор, пока микроконтроллер не проверит состояние стёкол всех дверей и люка. Иначе говоря, на каждый
электродвигатель стеклоподъёмника сначала питание подаётся на время 0,75с.  Задержка в 0,5 с перед началом измерения частоты шума сделана для того, чтобы электродвигатель стеклоподъёмника после пуска вышел на устойчивый режим работы. Если электродвигатель не работает (стеклоподъёмник поднят до предела и коллекторного шума электродвигателя в бортовой сети питания автомобиля нет), то соответствующее реле отключает поданное на него напряжение питания и процедура повторяется уже со следующим электродвигателем. Время работы каждого электродвигателя стеклоподъёмника в любом случае не будет превышать  9 с.  При снятии автомобиля с охранной сигнализации, сигнал на разблокировку замков дверей с  блока охранной сигнализации поступает также на вход прерывания работы доводчика. После чего микроконтроллер DD2 переходит на выполнение подпрограммы прерывания, которая в свою очередь даёт команду остановить электродвигатель в случае его работы. Затем программа переходит в режим ожидания нового импульса на закрытие стёкол.

Как  видно из схемы (рис.1) к разъёму Х1 подключается источник питания. Так как питание  двигателей стеклоподъёмников в момент работы доводчика осуществляется через этот разъём, то необходимо устройство подключать к бортовой сети через предохранитель на 20 А (установлен до разъёма Х1),  при  этом учитывая, что сечение  медных проводов питания должно быть не менее 1,5 кв.мм.  Применение предохранителя на такой ток обусловлено тем, что в рабочем режиме каждый из двигателей  потребляет значительный ток (до 10 А),  учитывается также бросок тока при  включении двигателя.  Контакты разъёма Х3 подсоединяются в разрыв проводов, питающих электродвигатели стеклоподъёмников. Их необходимо подключать строго по схеме.  Подвижный контакт реле к электродвигателю, а его замкнутый контакт – к кнопке. Классическая схема управления двигателями стеклоподъёмников показана на рис.4.  Если же схема управления стеклоподъёмниками автомобиля такова, что при нажатии на штатную кнопку стеклоподъёмника через неё на электродвигатель поступает минусовой сигнал источника питания, то разомкнутый контакт каждого исполнительного реле необходимо подключить к минусу бортовой сети автомобиля.

Рисунок 4

Линия RB1 (выв. 7) микроконтроллера DD2 предназначена для управления электродвигателем люка (опция). Для её использования необходимо дополнить схему доводчика дополнительным транзистором и реле, включив их по такой же схеме, как и другие исполнительные реле.  При условии подключения к датчику дверей линия RA1 (выв. 18) микроконтроллера может быть использована  для подсветки замка зажигания при открывании дверей и в течение 6 с после их закрывания. Схема включения дополнительных элементов в этом случае показана на рис.3.  Вместо лампы накаливания HL1, не устанавливая транзистор, можно использовать подходящий по цвету и яркости светодиод, включив его анодом к точке подключения базы и катодом к точке подключения эмиттера.  Для получения  достаточной яркости, номинал резистора R1 (рис.3) в этом случае, возможно, придётся снизить до необходимой величины.

При регулировке устройства на автомобиле, возможно,  потребуется подборка резистора R2. При указанных на схеме номиналах элементов цепи С1R1R2 устройство, установленное на автомобиль «Хонда» работает чётко,  без каких-либо ложных срабатываний.

Думаю, будет не лишней установка тумблера, позволяющего при необходимости отключить доводчик, к примеру,  зимой, когда стёкла автомобиля практически всегда закрыты. Функция подсветки замка зажигания в этом случае также будет отключена. Если же  эта функция используется и необходима постоянно, то установленный тумблер должен отключать не питание доводчика, а разрывать сигнальный провод, поступающий на задействованный контакт 3 или 6 разъёма Х2.

В устройстве использован  микроконтроллер  PIC16F628A-04I/P, стабилизатор 78L05 (можно использовать любой пятивольтовый стабилизатор с учётом разницы в цоколёвке). В качестве  исполнительных устройств использованы реле BS-115c фирмы «Bestar». Возможна замена на отечественные автомобильные реле (например, 711.3747-02) с корректировкой размеров печатной платы и её рисунка. Микросхема  К561ЛН2 заменима на CD4049. Входы этих микросхем способны работать с напряжением, превышающим напряжение питания микросхемы (в нашем случае – 5 В). Конденсаторы С4 и С5 устанавливаются со стороны печати. Стабилитрон   1N4734A заменим  КС156А, а стабилитрон 1N4744A можно заменить  отечественным КС515А. Стабилитрон VD5 предназначен для ограничения выбросов напряжения в бортовой сети.  Стабилитрон VD4 предназначен для защиты элементов схемы при непредвиденном повреждении стабилизатора DA1. При нормальном режиме работы эти стабилитроны закрыты. Размеры платы 55мм х100мм. Доводчик помещён в пластмассовую коробку, обёрнутую для защиты от влаги скотчем, и  установлен под обшивкой  водительской двери. Плата закреплена в коробке с помощью термоклея.