ESKÉ VYSOKÉ UENÍ TECHNICKÉ V PRAZE FAKULTA ELEKTROTECHNICKÁ, KATEDRA MIKROELEKTRONIKY DIPLOMOVÝ PROJEKT ELEKTRONICKÁ ZA ÍZENÍ PRO OSOBNÍ AUTOMOBILY VEDOUCÍ PRÁCE: Doc. Ing. Miroslav Husák,CSc. DIPLOMANTI: Ing. Ji í Santarius Ing. David Burda Ing. Václav Schybal V PRAZE DNE: 22.6. 2000
Diplomový projekt Diplomový projekt s názvem Elektronická za ízení pro osobní automobily byl vytvo en pod vedením Doc. Ing. Miroslava Husáka, CSc. Diplomový projekt byl složen z tématických celk, které tvo ily jednotlivé diplomové práce. Na diplomových pracích pracovali následující diplomanti: Ing. Ji í Santarius Elektronické zabezpe ovací za ízení pro osobní automobily, Ing. Václav Schybal Elektronický systém pro zvýšení komfortu užívání osobního automobilu, Ing. David Burda Kontrolní a ídící elektronický systém osobního automobilu. Jednotlivé diplomové práce jsou schopny jak samostatné funkce, tak funkce sdružené, sdílením nam ených hodnot prost ednictvím sériového komunika ního rozhraní. Principiální zobrazení projektu je znázorn no na Obr.1. Uživatelský interface Zabezpe ovací systém Kontrolní a ídící systém Obr.1. Principiální schéma diplomového projektu. Elektrický standard komunika ní linky byl navrhnut s ohledem na finan ní nenáro nost projektu. Programov je komunika ní linka typu multi-master. 2
Elektronické zabezpeovací zaízení pro osobní automobily Zabezpeovací zaízení je typickým píkladem procesorové aplikace. Centrální mikroprocesorová jednotka je pomocí vhodných pizpsobovacích obvod spojena se snímacími a akními leny. Principiální zapojení diplomové práce je zobrazeno na obr.2. Analogové vstupy Teplotní senzory Komunikaní linka Otesový senzor Naptí autobaterie RF kanál IR kanál ídící mikroprocesor Naptí záložní baterie Kontrolní LED Událostní EEPROM LCD Konfiguraní EEPROM Programovatelné relé Externí siréna Interní siréna Obr.2. Principiální zapojení realizované diplomové práce. Pi návrhu byl kladen zvláš velký draz na pasivní i aktivní ochranné prvky proti pípadnému pachateli. Zaízení je odolné proti destrukci proudovým, napovým, elektrostatickým impulsem. Zaízení podporuje servisní funkce pro nastavení konfigurace, pípadn servisní zásah. Mezi zvláštnosti zaízení patí pedevším osm programovatelných relé. Funkce tchto relé je volena podle poteb až pi instalaci zaízení do automobilu. K dispozici je cca 15 typ událostí pro ovládání relé. Dalším nestandardním prvkem je interní siréna. Spouštcí obvody této sirény byly navrhovány se zvláštním ohledem na bezpenost provozu. 3
Základní technické vlastnosti zabezpeovacího zaízení jsou následující: Napájecí naptí Napájecí proud Vstupy Výstupy Komunikaní kanály - 8.. 15V DC - 40mA.. 1A - 16 analogových vstup - naptí autobaterie - naptí záložní baterie - naptí otesového senzoru - palubní naptí - teplota interiéru vozu - teplota zabezpeovacího zaízení - 8 programovatelných relé - interní siréna - externí siréna - kontrolní LED (výstražná LED) - sériová linka - IR kanál - RF kanál - konfiguraní propojky 4
Kontrolní a ídící elektronický systém osobního automobilu. V rámci diplomové práce jsem se pedevším pokusit navrhnout a realizovat zaízení umožující mení základních informací týkajících se provozu automobilu. Prvním cílem této diplomové práce je seznámit jejího tenáe o typech v souasnosti nejastji používaných elektronických kontrolních a ídících systém automobil se speciálním zamením na typy ídících jednotek a vstikovacích systém motor. Tuto ást diplomové práce lze považovat za vícemén teoretickou a proto pedpokládám, že svým rozsahem obsáhne vtšinu z výsledné tištné podoby práce. Druhá ástí této práce se týká informací o navrženém a prakticky realizovaném systému jenž by ml rámcov splovat tyto základní požadavky dány v zadání diplomové práce : - Mení základních informací týkajících se provozu vozu na základ informací získaných z pevážn již existujících zaízení v automobilu a to pedevším zídící jednotky motoru. - Schopnost zaízení komunikovat s dalšími elektronickými zaízeními v automobilu za úelem pedávání nemených hodnot k dalšímu zpracování. - Systém by ml být navržen jako autonomní blok schopný pracovat jen s nezbytn nutnými vstupními informacemi a namené hodnoty zobrazovat v pípad poteby na vlastním vhodném zobrazovacím zaízení. Prvním cílem této diplomové práce bylo alespo ásten naznait pehled ešení nkterých elektronických kontrolních a ídících systém používaných v osobních automobilech konkrétn vstikovacích systém motor. Vzhledem k velkému potu sériov vyrábných znaek automobil v nichž je používáno ohromné množství rzných typídících jednotek motor jsem byl nucen omezit tento pehled jen na nejastji používané ídící jednotky a to navíc jen v Evrop. Nejdále se zde s jejich vývoje dostala firma Bosch jejíž produkty (netýkají se jen ídících jednotek) jsou používány vtšinou Evropských automobilových spoleností. V pehledu vývoje jednotlivých typ ídících jednotek je zachována jejich vývojová návaznost. Jsou zde popsány základní vlastnosti od tch nejstarších typ až po nejnovjší používané i v nkterých automobilech již zmínné firmy Škoda. V praktické ásti této diplomové práce jsem se zabýval návrhem a realizací jedné ze tí ástí univerzálního kontrolního a ídícího systému pro starší typy automobil podobný systém od výrobce neobsahujících. Jeho úkolem je 5
pedevším zvýšení informovanosti uživatele vozu o nkterých dležitých informacích týkajících se jak stavu tak jízdy automobilu. Realizovaný systém využívá nkterých informací z ídící jednotky motoru a je schopen mit následující hodnoty : - Okamžitá rychlost 0 255 km/h - Prmrná rychlost 0 255 km/h - Denní poítadlo ujetých km 0 65535 km - Suma ujetých km 0 2 147 483 648 km - Okamžitá spoteba 0,00 99,99 l/100 km - Okamžitá spoteba 0,00 99,99 l/h - Prmrná spoteba 0,00 99,99 l/100 km - Spotebované palivo 0,00 2000,99 l Dále je tato ást systému vybavená obvody pro kontrolu elektrických zaízení nejastji žárovek kterých je možno testovat až šestnáct. Všechny ti ásti jsou propojeny námi navrženou a realizovanou dvoudrátovou sbrnicí umožující vzájemnou komunikaci mezi jednotlivými zaízeními. Z nich je tak vytvoen jeden univerzální celek v nmž jsou k dispozici komukoliv tém kdykoliv jakékoliv systémem získávané informace. 6
Elektronický systém pro zvýšení komfortu užívání osobního automobilu. 7