Итак, основа получения результата – это отсутствие заморочек.
Всё, что я использую, можно легко купить в любом магазине, занимающимся электроникой. ЧипИДип, Терраэлектроника, Вольтмастер, Амперка, Электронщик … в общем, поищите, наверняка рядом с вами есть фирмы, которые обеспечивают радиолюбителей полезными штуками.
Повторюсь, для повторения не надо будет даже паяльника. Но лучше с ним.
Итак, первое, что необходимо взять, это макетная плата с набором проводков к ней. Выглядит она как доска с кучей дырочек.
Они отличаются по размерам, числу дырочек, количеству проводков и другим наворотам. Нам подойдет любая, ибо создавать супер-сложные схемы мы не будем.
Главная цель макетной платы это позволить быстро и более-менее надежно собрать схему для проверки работоспособности. И так же быстро ее поправить или разобрать.
Вторым пунктом идет сам микроконтроллер. Я выбрал наиболее широко распространенный: arduino. Этих контроллеров и их клонов в магазинах как грязи по самым разным ценам. Для наших целей подойдет абсолютно любой.
В последнее время я почувствовал тягу к поддержке отечественных разработчиков, поэтому я по максимуму буду использовать наше.
Итак, в качестве микроконтроллера я взял CarDuino. Он же Arduino Nano или Nano Duo. Процессор ATmega328, документации очень мало, но есть русскоязычный форум. Использовать всякие “фишки carduino”, типа порта HV12 или SPK не буду (нет документации, не совместимы с другими ардуинками).
Для показометра я взял набор MP1091 от МастерКит. Четыре семисегментных индикатора, объединенных в один блок. Из документации только одна схема и черезжопу написанная библиотека.
Ну и венцом всего будет MP1095, в который спрятали уже готовую схему часов с батарейкой.
Отмечу, что хотя везде написано, что это наборы для Arduino, они прекрасно подойдут для других микроконтроллеров и компов.
Думаю, что обычный USB-miniUSB кабель, как и компьютер, вы найдете уж как-нибудь без моих подсказок.
Примерная стоимость набора в самом дорогом магазине Москвы:
Макетная плата с набором проводов – 1400 рублей.
CarDuino – 1180 рублей.
Индикатор MP1091 – 450 рублей
Часы MP1095 – 440 рублей
Итого 3500 рублей, из которых половину можно сэкономить, просто поспрашивав на форумах: многие отдают “макетки” и остальное за пиво-соки.
В дальнейшем в качестве “центрального компьютера” я буду использовать Raspberry Pi. Он точно так же доступен, обладает приличными характеристиками и при желании на нем можно собрать что угодно – от новогодней гирлянды до мультимедийного центра. Стоит ли вам его покупать сейчас, решать вам, но “часики/показометр” можно повторить за пару-тройку вечеров под пиво.
Опять же, к нему (хотя бы на начальном этапе) надо USB-клавиатуру, мышку, монитор с HDMI или RCA входом и еще один USB-miniUSB шнурок.
В общем, по ходу дела расскажу с фотографиями, что зачем надо и куда что во что включать.
Первое, что приходит в голову любому, кто желает добавить в автомобиль какого-либо функционала – это добавить в машину немного компьютера. Вещь привычная, как работать понятно, а с мониторчиком и клавиатурой разобраться тоже особых проблем не вызывает.
Собрать стандартную схему “музыку играем, навигатор показываем, в интернет ходим” достаточно легко. Обычный CarPC обходится примерно в 15-20 тысяч рублей и по своему функционалу не напрягаясь переплевывает то, что производители машин предлагают автолюбителям.
Но в этой простоте скрывается много подводных камней. Начиная от проблем с запуском в морозы и заканчивая проблемами с минимальными расширениями типа парктроников, датчиков давления и прочему. Подтверждением тому является много тем на соответствующих форумах.
С другой стороны, микроконтроллеры совершенно не имеют проблем с кнопками, индикаторами и датчиками. А на морозы большинству вообще чихать. Но одновременно они имеют дикие проблемы с высокоуровневым железом типа интернет-свистков или дисплеев. И почему-то обладают налетом этакой элитарности, дескать что бы что-либо на них сделать, надо очень сильно дружить в паяльником и обладать как минимум кандидатской в области электроники.
Вот, к примеру, моя первая хотелка: обычные маленькие часики в машину. Давайте прикинем, как можно их сделать.
Берем 4 индикатора для циферок и двоеточие для мигания секунд. Берем самое простое, а значит у каждого индикатора 7 ножек (по числу светящихся сегментов), итого 28 ножек. Еще по ножке для “двоеточия” и питания. Итого 30 ножек. Ладно, я знаю как упростить схему до 13 ножек (знание будущего, так сказать).
И? Куда такое количество ножек втыкать в компьютер? Значит надо сидеть придумывать и разрабатывать свою плату расширения.
А затем? Представляете, что будет твориться в компе? “так, надо проиграть следующие 5 секунд музыки, зажечь вон тот индикатор, а вон тот погасить, а там кнопку не нажали? так, надо снова зажечь индикатор, оп-па, GPS чего-то хочет нам рассказать” … Ничего не напоминает? Правильно, мысли новичка за рулем, когда мозг одновременно решает, насколько надо повернуть руль, какую педаль нажать и попытаться вспомнить пункт правил, регламентирующий разъезд на нерегулируемом перекрестке. В большинстве случаев спасает то, что компьютеры все-таки умеют делать это быстро и не свихнувшись при этом.
Но для микроконтроллера задачи позажигать индикторы вообще не стоит. У навороченных контроллеров число ножек для подобных целей измеряется десятками. А с платами расширения их число может легко измеряться сотнями. Зато задачи типа “проиграть mp3” или “показать пользователю картинку” в рамках одного контроллера не решаются никак. Для каждого действия вне установленных рамок требуется свой, отдельный микроконтроллер. В итоге музыку играет один контроллер, голоса типа “поверните налево” обеспечивает второй, а картинки рисует вообще третьий. А все это между собой связано какой-нибудь хитрой шиной … В общем, ужас. И этот ужас старательно поддерживается всеми, кто кормится с этой отрасли. А пользователи недоумевают: как же так, навигатор за 5 тысяч круче и навороченней встроенного в машину, за который отдали 100?
В итоге в реальности нет никакого противостояния между контроллерами и компьютерами. Как и опытный водитель просто не думает, какую педаль и насколько надо нажать, что бы машина поехала или остановилась. Как у него и не возникает мысли вроде “куда и насколько надо повернуть руль, что бы машина повернула?”
Так же поступлю и я. Все тупые задачи будет отрабатывать микроконтроллер. Показать часики, проверить, нажата ли кнопка или замерить напряжение в бортовой сети – все его задачи.
А вот узнать положение машины по GPS, распознать код ошибки или сходить в интернет – этими задачами пусть занимается компьютер.
Этим постом начинаю новую серию, посвященную электронике.
Не так давно я внезапно обнаружил, что жизнь на самом деле очень замечательная штука. Реально.
Но почему-то в этой жизни постоянно встречаются какие-то заморочки, которые делают все, что бы эту жизнь испортить. И заморочки-то при пристальном разглядывании все настолько мелкие, что по отдельности не стоят и выеденного яйца. Но когда они начинают по очереди дергать, то любой рай превращается в ад.
Вот например, недавно я написал малюсенькую программу для маков. Вся ее функциональность заключалась в постановке музыкального плеера на паузу во время срабатывания хранителя экрана. Мелочь, особенно для мака, у которого кнопки управления плеером есть на каждой клавиатуре. Но вот эта мелочь мне отравляла жизнь.
И вот, когда у меня был D2, у меня в нем было аж целых три таких заморочки. Первой были часы. Они располагались неудобно для меня и не умели показывать в 24х часовом формате. И ночью фиг узнаешь, сколько времени, ибо они отображали время на жидкокристаллическом индикаторе. Да, фигня, особенно когда часы есть в навигаторе, смартфоне и везде … Но раздражало.
Второй заморочкой стал спидометр. Вернее, его показания. Он все время врал. Причем врал неравномерно. Чем больше скорость, тем больше врал. Да, я в курсе, зачем так делают, но … раздражало. Лечился с помощью навигатора, он скорость с GPS показывал в уголке. Но стоило солнцу засветить экран … Раздражало!
И наконец, последней заморочкой была температура охлаждающей жидкости. Иногда – напряжение в бортовой сети. Лечился бортовым компьютером от мультитроникса, но последний любил иногда терять связь с машиной и тихо, без каких-либо звуков выключаться. Раздражало!
Ну, а теперь у меня пока машины нет, но наверняка что-либо подобное будет и там. А оно мне надо? Правильно, оно мне не надо. Значит будем превентивно лечить.
Итак, для начала нам нужно что-то, что в удобном для глаз месте будет отображать время, скорость, температуру и напряжение. А может и еще что-нибудь столь же полезное.
При этом у меня нет миллионов. Как нет и желания работать паяльником, спаивая кучу микросхем в что-либо удобоваримое …
Недавно наткнулся на один из самых долгоживущих мифов у автомобилистов: если в машину поставить аккумулятор бОльшей емкости, то он будет недозаряжен и быстро выйдет из строя. Как вариант этого мифа есть “правило” типа “если у тебя аккумулятор на 100А, то генератор должен быть на 110А, не меньше” или “генератор на 75А не сможет обслужить аккумулятор на 140Ач”.
Как обычно, я постараюсь не углубляться в разные глубины, а постараюсь объяснить на пальцах.
Итак, мои могучие любители руля, садитесь в кресло поглубже и приготовьтесь прочитать ужасные открытия про аккумулятор. Правда, это нифига не открытия, но все равно, они такие ужасные …
Для начала, что такое аккумулятор? Это хреновина, которая умеет хранить электричество. Проще всего его представить в виде герметичного бака для воды с двумя трубами.
Генератор закачивает воду, потребители высасывают. Все счастливы и довольны. Со временем трубы зарастают, аккумулятор хуже заряжается, лампочки светят меньше и аккумулятор меняют.
Но вдруг и внезапно кое-что в машине ломается (или автолюбитель ломает специально, начитавшись статей) и генератор начинает вливать в аккумулятор больше, чем ему положено.
Аккумулятор хренеет, швы в баке расходятся и не смотря на внешне больший размер, аккумулятору приходит трындец. Плохо.
Или наоборот, радостный джипер садится в говны по уши и устраивает гонки на лебедке.
Высаживая аккумулятор в ноль, он вовсе не прибавляет ему здоровья и точно так же гробит его.
Глупый автолюбитель покупает новый аккумулятор, а хитрый покупает амперметр и вкрячивает его в машину. Самый хитрожопый еще и рисует график заряда аккумулятора от времени …
Как обычно вправо уходит время, а вверх уходит напряжение и ток, потребляемый аккумулятором. 13,6 я взял просто для примера.
Итак, что видно на этом графике? Видно то, что напряжение остается постоянным. Ну или почти постоянным. Вольт туда-сюда не считается. За это постоянство отвечает генератор и реле-регулятор в нем.
Зато сила тока как-то взрывообразно растет вверх и потом плавненько так падает. А, надо генератор побольше поставить! Что бы ток этот смог выдать! Нет, надо еще больше генератор поставить! И не миф это, а вовсе правило! Битье в грудь и идем доказывать свою правоту.
Кхм. Давайте разберемся.
Итак, представим, что у нас аккумулятор на 100Ач. Пусть будет бак 100 литров. И даже мы его залили под завязку. Судя по циферкам емкости, он у нас может обеспечить ток в 1А на протяжении 100 часов или наоборот, 100А на протяжении часа.
Теперь поворачиваем ключ зажигания и включаем стартер. Зима, всем холодно, у нас дизель. Стартер радостно включается в работу и крутит целую минуту, высасывая току аж на 300А. Наконец дизель прочихался и радостно взревел, выплевывая черные клубы несгоревшей солярки.
Смотрим, что творится в аккумуляторе при запуске. Тем, что приходит от генератора, можно полностью пренебречь: двигатель едва крутится. Все уходит на стартер.
Сколько аккумулятора сожрал стартер? 300А*минут (Крутил минуту, жрал 300А). Делим на 60 (в часе же 60 минут). Получаем 5Ач.
У нас 100Ач, один запуск сжирает 5Ач … аж 20 раз можем завести машину, да? Да. Но в идеальных условиях. В реальности идет еще куча потерь, да и способность аккумулятора отдавать заряд с разрядом падает (согласитесь, что когда в баке много воды, струйка из него течет гораздо веселее, чем когда воды в нем на донышке).
Итак, машина завелась, стоит на прогреве, генератор дает … ну скажем 40А. Ибо как ни странно, но максимальный ток он дает на максимальных же оборотах, а их у нас нет.
Эти 40А вливаются в аккумулятор … и практически тут же выливаются из него. На лампочки, вентиляторы, музыку и прочие ништяки.
Не верите? Давайте прикинем.
“Мозги” со всякими форсунками потребляют примерно 1-1,5А. Фары ближнего света (у вас же ДХО нет, да?) еще 10А (у вас же пацанские 55Вт лампочки воткнуты). Музыка еще 3-4 ампера сжирает. Вентилятор печки – 20А. В общем, туда-сюда и набегает.
В общем, бедному аккумулятору остаются жалкие амперы, которые он пускает на заполнение своей емкости. А так как в природе ничего никуда не исчезает, то аккумулятор утилизирует все ему доступное. Вообще все. Выключите фары и ток, который они потребляли, возьмет на себя аккумулятор.
Вот и объяснился первый пик. А почему потом ток падает? Опять же проще объяснить на примере бака: чем полнее бак, тем тяжелее в него залить воду.
Вроде бы все просто и понятно. Тут обычно спрашивают “а вот когда все зарядилось, все выключено, а я нажал педаль газа. Куда деваются 110А, которые вырабатывает мой генератор?”. Вынужден огорчить. Он их не вырабатывает. Там внутри хитро так устроено, что пока нет потребителей, он и не вырабатывает ничего …
Теперь вы достаточно подкованны, что бы понять, что замена бака на бОльший вообще ничем таким не грозит. Просто чуть большим временем заряда “с нуля”. Зато плюсов вроде гораздо длительного кручения стартера или лебедки прибавляется.
А теперь первый обещанный ужас. Данная схема зарядки называется “зарядка постоянным напряжением” и при ней аккумулятор всегда недозаряжен. Вообще. Любой. Примерно на 30% емкости. То есть ваш крутой аккумулятор на 110Ач в реальности как 75Ач. Обидно, да? А все еще усуглубляется поездками класса “дом-работа”, когда и в идеальных условиях аккумулятор не успевает зарядиться и “недозаряд” становится еще больше …
Как вылечить? Поднятием зарядного напряжения. Для 12 вольтовых – примерно до 16 вольт. Какой трындец будет твориться в сети автомобиля можете представить сами.
Но умные люди придумали метод “зарядка постоянным током”. Это когда специальные устройства “льют” в аккумулятор точно дозированное значение тока, не обращая внимание на желание-нежелание аккумулятора принять больше или меньше. Зато данные штуки данным методом способны зарядить аккумулятор на 100%.
В общем, тут хватит знать только пару вещей: дешевые зарядки убивают аккумулятор так же гарантированно и ток заряда должен быть не более 0,1 от его емкости. То есть аккумулятор на 100Ач надо заряжать током не более 10А. Чем меньше ток – тем лучше для аккумулятора, но и дольше.
Теперь вы сами сможете развеять следующий миф: “нельзя объединять два аккумулятора разной емкости. один будет умирать быстрее”. Какая разница: лить в один бак или в две канистры?
А вот другое утверждение вовсе не миф: нельзя объединять два аккумулятора разных конструкций. То есть “кислотный необслуживаемый” с “танковым” или с “гелевым”. Причина простая: у этих аккумуляторов совершенно разные по характеру графики заряда (см выше). Говоря на пальцах, попытка лить одновременно в железный бак и резиновую грушу ни к чему хорошему не приведет.
PS Все вышенаписанное легко проверяется путем поиска по интернету. Или по книжкам, кому как проще.
