Автомобильный индикатор напряжения бортовой сети на PIC16F628

Ни для кого не является секретом, что одним из самых важных факторов нормальной работы всех электрических систем автомобиля является стабильность напряжения бортовой сети. При его существенном отклонении от номинала (±1,5...2 В) вдвое сокращается срок службы аккумуляторной батареи и осветительных ламп автомобиля. Даже отличие напряжения зарядки аккумулятора на 0,2...0,4 В сократит срок его службы почти на 25%. В этой статье автор описывает индикатор, позволяющий оперативно следить за напряжением бортовой сети.

Основным устройством, которое призвано поддерживать напряжение генератора в определенных границах при изменении частоты вращения коленвала двигателя и потребляемой мощности в бортовой сети автомобиля, является регулятор напряжения. Еще совсем недавно подобные устройства были электромеханическими (вибрационные регуляторы). Сейчас они, как правило, выполняются в виде микросхемы.

При колебаниях напряжения бортовой сети водитель автомобиля обычно остается пассивным наблюдателем. Другое дело, если в автомобиле имеется штатный вольтметр. Но, к сожалению, большое число как отечественных, так и импортных автомобилей не укомплектованы подобным прибором. Есть простой выход из сложившейся ситуации — дополнить свой автомобиль самодельным вольтметром или индикатором. В последнее время нет дефицита публикаций, представляющих подобные устройства для самостоятельного изготовления, но, как правило, они сложны. К тому же конструкцию с большим ЖК или семисегментным полупроводниковым индикатором не так то просто расположить на приборной панели автомобиля. Дело здесь даже не в сложности и большой стоимости конструкций, а в том, что большинство из них не обладают системами звуковой сигнализации. Именно звуковой сигнализатор во многих случаях может сыграть ключевую роль в предотвращении разных неприятных ситуаций, связанных с аварийной работой электросети автомобиля. Это и не удивительно, если учесть тот факт, что большую часть времени водитель наблюдает за дорогой и лишь иногда смотрит на приборную панель. Контроль приборов уменьшается также при утомлении водителя. В таких случаях внимание уменьшается настолько, что человеку сложно уследить за дорогой, не говоря уже о приборах.

Все вышеперечисленное вынудило автора разработать автомобильный индикатор, лишенный вышеперечисленных недостатков. Устройство, о котором пойдет речь ниже, характеризуется хорошей повторяемостью благодаря простым схемным решениям, малой стоимостью компонентов, а также наличием «умного» звукового сигнализатора.

Принципиальная схема устройства представлена на рис. 1. Его основой является недорогой микроконтроллер PIC16F627/628 фирмы Microchip. Для индикации напряжения бортовой сети автомобиля используются три светодиода разного цвета HL1— HL3, которые через соответствующие токоограничительные резисторы R1—R3 подключены к выводам 6—8 микросхемы DD1. Для звуковой сигнализации использован пьезоизлучатель BF1, который не нуждается в буферных элементах и непосредственно подключается к выводу 9 микроконтроллера.

Рисунок 1

Микросхема DA1 и резистор R6 используются для стабилизации напряжения питания микроконтроллера DD1 на уровне 5 В. Конденсаторы С1 и С2 фильтруют высокочастотные помехи, которые поступают из бортовой сети автомобиля. Резисторы R4 и R5 формируют необходимый уровень постоянного напряжения на входе встроенного компаратора микроконтроллера DD1 (вывод 17). В состав устройства входит также кнопка SB1, назначение которой будет описано ниже. Благодаря наличию в составе микроконтроллера PIC16F627/628 внутреннего RC-генератора удалось обойтись без внешнего кварцевого резонатора, что также удешевляет конструкцию.

Принцип работы устройства довольно прост и заключается в постоянном сравнении уровня напряжения на входе компаратора AN0 DD1 с напряжением внутреннего источника опорного напряжения. При обнаружении падения или повышения напряжения бортовой сети ниже или выше определенного порога устройство подает световой и звуковой сигналы. Для формирования звукового сигнала используется аппаратный ШИМ микроконтроллера, что упрощает программную реализацию устройства.

Устройство постоянно проводит мониторинг бортовой сети автомобиля и сигнализирует водителю следующим образом:

• зеленый светодиод HL2 горит, все остальные погашены, звуковая сигнализация отсутствует — напряжение в бортовой сети находится в допустимых пределах;

• зеленый светодиод горит, красный HL1 или желтый HL3 мигает, наличие прерывистой звуковой сигнализации — соответственно повышение или падение напряжения бортовой сети на 0,15...0,2 В;

• зеленый светодиод погашен, красный или желтый горит, наличие постоянной звуковой сигнализации — соответственно повышение или падение напряжения бортовой сети на 0,3...0,4 В и более. В любом из режимов звуковую сигнализацию можно выключить нажатием кнопки SB1, световые индикаторы при этом, как и раньше, будут показывать состояние бортовой сети автомобиля.

Устройство можно установить внутри приборной панели, высверлив перед этим отверстия под светодиоды и кнопку, например, как показано на рис. 2.

Рисунок 2

Наладка устройства проводится после подключения его к бортовой сети автомобиля и сводится к установке первого режима работы вольтметра (горит только зеленый светодиод HL2). Добиваются этого подстройкой резистора R4.

В большинстве случаев громкости звукового сигнала, созданного пьезоизлучателем BF1, вполне достаточно для привлечения внимания водителя. Если же потребуется звуковой сигнал большей мощности, то можно дополнить индикатор усилителем, схема которого показана на рис. 3. В качестве звукоизлучающего элемента в этом случае можно использовать любую малогабаритную низкоомную динамическую головку.

Рисунок 3

Данным индикатором был дополнен стандартный набор приборов автомобиля ВАЗ-2106. Светодиодная шкала устройства гармонично вписалась на приборную панель автомобиля. Также было замечено, что считывание информации с индикатора занимает значительно меньше времени, нежели с аналогичного, но с цифровым отображением. Практика его использования в автомобиле (более двух месяцев) показала высокую надежность и простоту работы с устройством.

Автор: Марис Потапчук, mapic(собака)online.com.ua