O dispositivo de diagnóstico é um computador de bordo. Esquema, descrição

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O dispositivo de diagnóstico - o computador de bordo executa as funções do computador de bordo (BC) do carro. Ele é projetado para exibir em tempo real os parâmetros do movimento do veículo, a hora atual, o valor do parâmetro selecionado e os códigos de falha do controlador, bem como controlar os atuadores do sistema de gerenciamento do motor com injeção de combustível multiport e os controladores "Bosch M 1.5.4" e "January - 5" com e sem sensor de oxigênio.

O esquema BC é mostrado na figura. Sua base é o microcontrolador AT89S53-24PC (DD2). Ao contrário do utilizado no dispositivo de diagnóstico [1, 2], o BC é equipado com um microcontrolador com grande quantidade (12 kB em vez de 8) de memória FLASH.

(clique para ampliar)

Para iniciar o microcontrolador de forma confiável após a inicialização e bloquear sua operação quando a tensão de alimentação cair, o microcircuito KR1171SP42 (DA1) é usado. Ele mantém a saída (pino 3) baixa quando a tensão de alimentação é inferior a 4,2 V. O capacitor C3 atrasa a transição para o estado log. 1 após a tensão de alimentação exceder este limite. Um análogo funcional e construtivo completo do chip KR1171SP42 - PST529D da Mitsumi. Além disso, levando em consideração uma pinagem diferente, este microcircuito é intercambiável com o DS1233-15 do microcondutor Dallas, ADM705 (Analog Devices), MAX705 (Maxim).

Em um caso extremo, o microcircuito KR1171SP42 não pode ser instalado. O sinal de reinicialização formará o circuito RC R1C3. Ao mesmo tempo, é aconselhável aumentar a capacitância do capacitor C3 para 1 μF e, em paralelo com o resistor R1, conectar qualquer diodo da série KD521, KD522 com o cátodo à linha de +5 V. Porém, em neste caso, o dispositivo pode funcionar mal com uma queda acentuada na tensão ("falhas") da fonte de alimentação.

Para exibir informações, foi usado um LCD Russificado de 16 caracteres de linha única com retroiluminação LED DV16110S1FBLY / R da Data Vision (HG1). Embora este instrumento seja projetado para operar em uma faixa de temperatura estendida, ele é alimentado de maneira "normal" (uma fonte de alimentação bipolar é necessária para habilitar as funções de temperatura estendida).

O LCD pode ser substituído por um analógico funcional de outros fabricantes que atenda aos seguintes requisitos: o sistema de comando de seu controlador é compatível com KS0066 e o gerador de caracteres é russificado. Essas condições são atendidas pelos LCDs JA-16101 da JE-AN Electronic, AC161B (Ampire), bem como pelos indicadores da Seico, Hantronic, etc.

O BC é alimentado pela rede de bordo do veículo, na qual são possíveis interferências e picos de energia significativos. Vários elementos adicionais destinam-se a excluir a influência de fatores adversos.

O diodo VD8 KD248A protege o dispositivo da polaridade reversa da tensão de alimentação. Ele pode ser substituído por qualquer outro similar com uma corrente direta permitida de pelo menos 300 mA, por exemplo, 1N4001 da DC Components.

Para proteger o BC das emissões na rede de bordo, foi utilizado um varistor automotivo especial RU1 da S + M (Siemens Matsushita Components) SIOV S10K14AUTO. Pode ser substituído por um diodo zener com tensão de estabilização de 15 ... 20 V, por exemplo, KS515A, KS518A, etc.

Um fusível autorreligável BOURNS MF-R8 (F025) com corrente nominal de 1 mA é conectado em série com o diodo VD250, que protege o dispositivo contra emergências devido a possíveis curtos-circuitos em seus circuitos.

Além disso, para proteger os circuitos de alimentação de +5 V BC como resultado da falha do estabilizador (DA2), e tais casos foram observados durante a operação, um diodo de proteção VD9 P6KE6.8 da Motorola foi instalado. Este diodo pode ser substituído por parâmetros semelhantes 1.5KE6.8, SA5.0A da mesma empresa ou um diodo zener com uma tensão de estabilização de 5,6 a 6,8 V, por exemplo, KS456A.

Para indicação sonora adicional de pressionar botões, alterar o modo de operação do dispositivo, bem como avisar sobre o parâmetro controlado indo além dos limites permitidos, foi utilizada uma unidade de geração de som (DD1.6, VT8, HA1). Seu principal elemento é o emissor piezoelétrico HPM14AX da JL World com um gerador embutido operando em frequências de 4300...5500 Hz. Portanto, para gerar um som, basta aplicar uma tensão de alimentação de +12 V. Isso é feito por uma chave em um gatilho Schmitt DD1.6 e um transistor VT8. Como a corrente consumida pelo emissor é de aproximadamente 15 mA, um transistor com uma corrente de coletor permitida de pelo menos esse valor pode funcionar no lugar do VT8. Substituiremos o emissor por HRM14A, HRM24A, HRM24AX ou similar com uma tensão de alimentação de pelo menos 12V.

Os sinais dos sensores de velocidade e consumo de combustível são convertidos em níveis TTL por nós de interface nos transistores VT2 e VT3. As frentes dos sinais recebidos formam os gatilhos Schmitt DD1.2 e DD1.3. Os diodos VD1-VD4 protegem as entradas BC de possíveis surtos de tensão que excedam a tensão de alimentação. Para esses fins, você pode usar qualquer diodo de pulso de baixa potência, por exemplo, as séries KD521, KD522.

O nó de interface com a linha de diagnóstico (K-Line) é feito nos transistores VT7 (chave receptora) e VT6 (chave transmissora) e os gatilhos Schmitt DD1.4, DD1.5. Ele converte níveis de sinal de TTL para 12V de acordo com a especificação IS09141. Os diodos VD5 e VD6 protegem a entrada BC de possíveis surtos de tensão na linha de diagnóstico que excedam a tensão de alimentação. Em seu lugar, você pode usar qualquer diodo de pulso de baixa potência, por exemplo, KD510A ou qualquer série KD521, KD522. Visto que, de acordo com a especificação IS09141, o nível do sinal é log. 0 pode exceder significativamente a tensão zero, é necessário garantir o fechamento confiável do transistor da chave receptora em uma tensão de entrada de até 3,3 V. Esta função é executada pelo diodo zener KS133A (VD7).

O microcircuito DS1307 (DD3), que é um relógio de tempo real com memória não volátil, é utilizado para formar carimbos de hora usados no cálculo dos parâmetros de tempo da rota, bem como para armazenar esses parâmetros quando o BC está desligado. A frequência do oscilador do chip DD3 é estabilizada por um ressonador de quartzo PK-206-1A 32768 Hz (ZQ2). Ao substituir um ressonador por outro, atenção especial deve ser dada ao fato de que sua capacitância deve ser próxima a 12,5 pF. Caso contrário, o relógio e o computador de bordo podem não funcionar corretamente.

Para salvar os parâmetros de tempo da rota e o valor da hora atual quando a energia é desligada, é usada uma fonte de backup - uma célula de lítio CR2032 (G1) com tensão de 3 V. É permitido substituí-la por qualquer outra célula ou bateria com a mesma voltagem.

Os capacitores de bloqueio C4 - C8 estão localizados na placa do dispositivo ao lado dos chips DA1, DD2, LCD HG1, chip DD3 e conector XS1, respectivamente.

O programador é conectado ao conector XS1 do BC ou conectado ao soquete da porta paralela do PC. Para eliminar a possibilidade de falhas durante a gravação de um programa no microcontrolador, os sinais da porta paralela devem ser "energizados". Para isso, os elementos de buffer do microcircuito KR1533AP5 são conectados à quebra nas linhas do cabo de conexão, que são alimentados pelo pino 2 (linha VCC +5 V) do conector XS1.

O programa de controle BC consiste em módulos escritos nas linguagens Assembler e C para o compilador Keil (Keil Electronic GmbH). O programa foi desenvolvido e compilado no ambiente integrado Keil mVision2 V2.04b.

Assembler - A51 versão 6.00f, compilador C - C51 versão 6.00i, vinculador - BL51 versão 4.00d. O arquivo de projeto é mktstr.Uv2. Programa compilado no formato Intel HEX - mkt-str.hex.

Baixe os arquivos do projeto

Antes de programar o microcontrolador, é necessário verificar a correta instalação do BC e, a seguir, a manutenção de seus componentes principais.

Sem conectar a saída do estabilizador DA2 à linha de alimentação de +5 V, aplique a tensão de alimentação de +12 V e verifique se o estabilizador está funcionando (há uma tensão de +5 V em sua saída). Em seguida, verifique se há um curto entre a linha de alimentação de +5V e o terra. Se não houver curto-circuito, conecte a saída do estabilizador DA2 à linha de alimentação de +5 V e verifique se há tensão.

Depois de ligar a energia no pino 9 (RST) do microcontrolador DD2, um único pulso deve ser observado e, em seguida, um nível baixo deve estar presente o tempo todo. Caso contrário, o chip DA1 provavelmente está com defeito.

Nos pinos 18 e 19 do microcontrolador DD2, deve haver um sinal senoidal com frequência de 24 MHz, e no pino 30 (ALE) - um meandro (4 MHz).

Existem duas maneiras de escrever um programa de controle para o microcontrolador AT89S53-24PC. Primeiro, por programação paralela usando qualquer programador universal. Esta opção é adequada se o microcontrolador não estiver soldado à placa, mas instalado no painel do adaptador. Se o microcontrolador for programado apenas em modo paralelo, o conector XS1, o transistor VT1 e os resistores R2, R3 podem ser excluídos. Em segundo lugar, programação sequencial usando programas especiais ISP (In System Programming), por exemplo, Atmel AVR ISP.

A opção de programação serial é preferível, pois não requer a retirada do microcontrolador do painel, e para aplicações automotivas (em condições de alta vibração) é desejável soldá-lo à placa.

Verifique se a memória do programa está endereçada corretamente. No pino 29 (PME) DD2 deve estar alto. Se pulsos forem observados aqui - o microcontrolador está trabalhando com memória de programa externa - certifique-se de que haja um registro. 1 no pino 31 (DEMA) DD2. Se surtos de pulsos aparecerem periodicamente no pino PME, o programa vai além da memória interna, o que não deveria acontecer. Provavelmente, o microcontrolador está "limpo" - o programa não foi gravado nele ou foi escrito incorretamente.

Após o início, o programa de controle inicializa a porta serial e o timer do sistema do microcontrolador e, em seguida, inicializa o LCD: ele envia códigos de comando para a porta P2, acompanhados por pulsos de alto nível na entrada E LCD. Depois de emitir um comando, o microcontrolador coloca todas as linhas da porta P2 em modo de leitura e aguarda um sinal de prontidão do LCD, continuando a fornecer pulsos únicos à entrada E. Se o indicador estiver com defeito, o programa "faz um loop" ao verificar sua prontidão .

Após a inicialização, a tela LCD será limpa e a tela inicial aparecerá. Se apenas retângulos pretos estiverem visíveis na tela, é necessário ajustar o contraste da imagem com um resistor variável R10. Na tela, retângulos pretos não devem ser visíveis ou devem ser quase imperceptíveis. Simultaneamente ao aparecimento do protetor de tela, um nível baixo aparece no pino 35 (P0.4) do microcontrolador DD2 - a luz de fundo do indicador acende.

Em seguida, o programa de controle configura o chip DD3: uma onda quadrada com frequência de 7 Hz aparece em seu pino 1 (SQW). Se tal sinal aparecer, o microcircuito está programado corretamente.

Se não houver sinal, mas o BC funcionar, provavelmente, um ressonador de quartzo com capacitância inadequada é usado e as funções do relógio e do computador de bordo não funcionarão corretamente.

Ao alternar para os modos de exibição de parâmetros, códigos de falha ou controle de atuadores, a UC tenta estabelecer comunicação com o controlador do motor. No pino 11 do microcontrolador DD2, a cada 300 ms, um pulso de baixo nível com duração de 25 ms aparece e, após uma pausa de 25 ms, vários bytes de dados são transmitidos a uma velocidade de 10400 bps. Um sinal semelhante, mas com amplitude de 12 V, deve aparecer no pino 1 do conector XS2 (K-Line). Se não houver conexão com o controlador, a mensagem "Sem conexão" será exibida na tela.

O BC fornece seis modos de operação: relógio, computador de bordo, indicação do valor do parâmetro selecionado pelo usuário, indicação e reset de códigos de falha do controlador, controle de atuadores e exibição de informações sobre o dispositivo. Mude os modos de operação pressionando o botão SB4 "Modo".

No modo relógio, o indicador exibe a hora atual no formato HH:MM:SS, onde HH - horas, MM - minutos, SS - segundos. Para corrigir a hora atual, é necessário pressionar e manter pressionado o botão "Selecionar" (SB3) por pelo menos 1,5 s. Defina primeiro o valor da hora, depois o valor dos minutos da hora atual (o parâmetro a ser alterado pisca). O valor dos segundos é forçado a zero. Os valores de hora/minuto são alterados pressionando os botões SB1 "Esquerda" (diminuir 1) e SB2 "Direita" (aumentar 1). O parâmetro a ser ajustado é alterado pressionando o botão "Selecionar". Após a conclusão da instalação, o BC retorna ao modo de exibição da hora atual.

No modo computador de bordo, os seguintes parâmetros de movimento são acumulados e exibidos:

distância percorrida desde o início do percurso, m;
tempo gasto no percurso (fixo com a ignição ligada);
tempo em movimento (a uma velocidade de pelo menos 3 km/h);
velocidade atual do veículo, km/h;
velocidade média ao longo do percurso, km/h (válido após
quilometragem de pelo menos 1 km);
velocidade máxima alcançada (pico) ao longo da rota, km/h;
combustível gasto na rota, ml;
consumo médio de combustível na rota, l / 100 km (válido após uma corrida de pelo menos 1 km).

O parâmetro exibido é selecionado usando os botões "Esquerda" e "Direita".

Para interromper o cálculo dos parâmetros da rota (sem redefini-los), você precisa pressionar o botão "Selecionar" uma vez. Para retomar o cálculo dos parâmetros, pressione o botão "Selecionar" novamente. Controle a parada/início do cálculo do parâmetro observando o "tempo de rota". Se os parâmetros da rota não forem calculados, o contador de segundos é interrompido.

Para redefinir os parâmetros da rota anterior, pressione e segure o botão "Selecionar" por pelo menos 1,5 s.

BC no modo de visualização do valor do parâmetro selecionado indica em tempo real uma das seguintes variáveis:

identificador de software do controlador;
posição do acelerador, %;
temperatura do líquido de arrefecimento, °С;
velocidade do virabrequim do motor, min-1;
defina a velocidade de marcha lenta, min-1;
ângulo de avanço de ignição, graus;
velocidade do veículo, km/h;
posição atual do controlador de marcha lenta, passo;
posição predefinida do controlador de marcha lenta, passo;
fator de correção do tempo de injeção de combustível;
tensão no sensor de oxigênio para um motor com tal sensor, V;
Fator de correção de CO para um motor sem sensor de oxigênio;
relação ar/combustível para um motor com sensor de oxigênio;
tensão na rede de bordo, V;
duração do pulso de injeção, ms;
consumo de combustível por ciclo, mg;
consumo de ar, kg/h;
consumo horário de combustível, l/h;
consumo de combustível de viagem, l / 100 km (somente quando o carro está em movimento);
sinal de detecção de detonação;
um sinal de bloqueio do fornecimento de combustível;
sinal ocioso;
um sinal de enriquecimento de poder.

Além disso, o BC emite um sinal sonoro quando o parâmetro exibido está fora do intervalo:

no modo de indicação da temperatura do refrigerante quando o valor excede 110°С;
no modo de indicação da frequência de rotação do virabrequim do motor quando o valor de 5520 min-1 é excedido;
no modo de indicação de tensão de rede a bordo com tensão inferior a 10 e superior a 15 V;
no modo de indicação do sinal de detecção de detonação quando a detonação é detectada;
no modo de indicação do sinal de bloqueio do abastecimento de combustível ao bloquear o abastecimento de combustível;
no modo de indicar o sinal de enriquecimento de potência quando a mistura é enriquecida em potência.

O parâmetro desejado é selecionado pressionando os botões "Esquerda" e "Direita"

O BC no modo de indicação de códigos de falha em um ciclo lê os códigos do controlador e exibe seu número no LCD. Se for igual a zero (não há falhas), apenas o botão "Modo" está disponível, quando pressionado, sai do modo de exibição de códigos de falha. Se os códigos não forem

há correção, para visualizá-los, pressione os botões "Selecionar", "Esquerda" ou "Direita". A rolagem pelos códigos de falha lidos é realizada usando os botões "Esquerda" e "Direita". Para sair do modo de exibição de códigos de falha sem eliminá-los, pressione o botão "Modo". Para apagar os códigos de falha, pressione o botão "Selecionar" e segure-o por pelo menos 1,5 s. Neste caso, o BC apagará todos os códigos do controlador e os lerá novamente (após o apagamento, deve-se ler 0 falhas). As falhas e seus códigos são fornecidos em [2].

Os seguintes componentes e montagens estão disponíveis no modo de controle do atuador:

lâmpada de controle Check Engine;
relé de controle do ventilador de refrigeração do motor;
relé de controle da bomba de combustível;
bobina de ignição 1 (1º e 4º cilindros);
bobina de ignição 2 (2º e 3º cilindros);
bocal 1;
bocal 2;
bocal 3;
bocal 4.

Além disso, os seguintes parâmetros do motor podem ser alterados neste modo:

Fator de correção de CO para um motor sem sensor de oxigênio;
frequência de rotação do virabrequim do motor em marcha lenta;
posição de controle de marcha lenta.

A transição de um nó para outro é realizada pressionando os botões "Esquerda" e "Direita". Ao mesmo tempo, para cada unidade, seu estado atual é exibido (exceto bobinas de ignição e injetores). Para mudar para o controle do atuador selecionado, pressione o botão "Selecionar". Depois disso, você pode alterar o estado do atuador pressionando uma vez ou pressionando e segurando os botões "Esquerda" e "Direita". Uma mudança no estado da unidade é indicada pelo símbolo "*" (asterisco) na primeira posição na tela LCD. Para devolver o controle do atuador ao controlador, você deve pressionar novamente o botão "Selecionar".

Ao controlar qualquer unidade com a ajuda do BC, o controlador perde a capacidade de "agir" sobre ela. Portanto, após mudar para o controle do atuador (símbolo "*" na primeira posição da tela LCD), é impossível mudar para outro modo até que o controle seja devolvido ao controlador pressionando o botão "Selecionar" novamente.

O relé de controle da bomba de combustível, as bobinas de ignição e os injetores só estão disponíveis quando a ignição está ligada e o motor não está funcionando. Pressionar o botão Esquerdo desliga a bomba de combustível, pressionar o botão Direito a liga. Se não for possível controlar a bomba de combustível, os sinais "-" (menos) são exibidos em vez de seu status.

Ao pressionar o botão "Selecionar", 20 pulsos com duração de 5 ms com pausa de 5 ms são fornecidos à bobina de ignição e um pulso de duração de 2 ms é aplicado ao injetor. O funcionamento da bobina de ignição e do injetor é indicado pelos símbolos "***" (asteriscos) na tela LCD e por um sinal sonoro.

Para unidades de controle com injeção simultânea, somente o modo "Injetor 1" está disponível. Ao pressionar o botão "Selecionar" neste caso, o pulso será aplicado simultaneamente aos injetores de todos os cilindros.

Para unidades de controle com injeção paralela em pares, somente os modos "Injetor 1" e "Injetor 2" estão disponíveis. Ao pressionar o botão "Selecionar" no modo "Injetor 1", o impulso é aplicado aos injetores de 1 e 4 cilindros, e no modo "Injetor 2" - aos injetores de 2 e 3 cilindros.

Todos os injetores estão disponíveis para unidades de controle de injeção faseada.

Ressalta-se que para motores com injeção paralela simultânea e par a par, não é recomendável ligar os bicos mais de cinco vezes seguidas, pois as velas serão inundadas com gasolina injetada e a partida posterior do motor será difícil (é necessário purgar os cilindros girando o motor com o acelerador totalmente aberto por 20. ..30 s).

A alteração do fator de correção de CO é possível apenas para controladores nos quais foi escrito um programa que funciona sem um sensor de oxigênio e um potenciômetro de CO (por exemplo, M1V13R55, M1V13R59, M1V13R61). Quando você pressiona o botão "Esquerdo", o fator de correção de CO diminui e, quando você pressiona o botão "Direito", aumenta em 0,003 unidades para um único pressionamento e 0,019 se o botão for pressionado. A mistura pobre máxima corresponde a um fator de correção de CO de -0,25 unidades e a mistura mais enriquecida - +0,25. O salvamento do valor alterado na memória do controlador ocorre quando você pressiona o botão "Selecionar" e só é possível quando o potenciômetro CO está desativado (desativar o potenciômetro CO é recomendado pelos especialistas da AvtoVAZ para programas que permitem sua ausência), pois o CO -potenciômetro tem uma prioridade mais alta do que o equipamento de diagnóstico.

Ao controlar a posição do controle de marcha lenta, pressionar o botão Esquerdo diminui e pressionar o botão Direito aumenta sua posição atual em uma etapa para um único pressionamento e cinco etapas se o botão for pressionado. Na posição do regulador de marcha lenta, igual a 255 passos, sua haste está totalmente inserida (o canal de ar está aberto, a velocidade é máxima), e na posição igual a 0 passos, a haste está totalmente estendida (o canal de ar está fechado, o motor está desligado).

É necessário prestar atenção especial ao fato de que na posição de 0 passos no regulador de marcha lenta removido do motor, a haste pode cair.

Ao controlar a velocidade de marcha lenta do virabrequim do motor, pressionar o botão "Esquerda" diminui o valor da frequência e pressionar o botão "Direita" aumenta em 10 min-1 para um único pressionamento e em 50 min-1 se o botão for pressionado abaixo. Também deve ser observado que o motor é controlado de acordo com a velocidade de marcha lenta definida e o valor atual é exibido na tela LCD.

Portanto, pode haver um atraso na configuração da frequência (o motor precisa de algum tempo para que a frequência definida se torne atual).

Para mudar para o modo de exibição de informações sobre o BC, você deve desligar a ignição, pressionar o botão "Modo" e ligar a ignição, mantendo o botão pressionado. Neste modo, você pode visualizar informações sobre a versão do dispositivo, programas e seus autores. Percorra as informações exibidas usando os botões "Esquerda" e "Direita". Para sair deste modo, pressione o botão "Modo".

Se o carro não estiver equipado com imobilizador, a conexão da linha de informação da interface de diagnóstico (K-Line) do controlador com o pino "M" do bloco de diagnóstico, ao qual o pino 1 do conector XS2 do dispositivo é conectado, geralmente está quebrado. Para instalá-lo, é necessário instalar um jumper entre os pinos 9 e 18 do bloco para conectar o imobilizador. Se o carro já foi diagnosticado em um serviço de automóveis, provavelmente esse jumper já está instalado.

O cálculo da distância percorrida, velocidade e consumo de combustível é realizado de acordo com os sinais dos sensores de velocidade e consumo de combustível do sistema de gerenciamento do motor. O sinal do sensor de velocidade pode ser obtido no pino 9 do conector do controlador, e o sinal do sensor de consumo de combustível no pino 54.

Eu recomendo fornecer energia ao BC da chave de ignição - contato 27 do conector do controlador. Nesse caso, o dispositivo ligará automaticamente quando a ignição for ligada e desligará quando for desligada.

Em algumas configurações de veículos, já está instalado um conector para conectar um computador de bordo, ao qual estão conectadas a fonte de alimentação da chave de ignição e os fios dos sensores de velocidade e consumo de combustível. Se houver tal conector, o BC deve ser conectado a ele.

Ressalta-se que no software dos imobilizadores lançados antes de março de 2000, existe um erro associado a uma possível dessincronização de informações no controlador e no imobilizador durante a operação do equipamento de diagnóstico. Nesse caso, ao realizar o diagnóstico, é necessário transferir o imobilizador para o modo de manutenção.

Literatura

Alekhin A. Dispositivo de diagnóstico para um motor de automóvel com um controlador "Bosch". - Rádio, 2000, n.º 8, p. 36-39, 44.
Alekhin A. Dispositivo de diagnóstico para um motor de automóvel com controladores "Bosch" e "5 de janeiro". - Rádio, 2001, n.º 7, p. 42, 43.

Autor: A. Alekhin

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