Автомобильный мультиметр

Автомобильный мультиметр позволяет водителю получать информацию о текущем времени, напряжении аккумулятора, температуре внутри салона и снаружи, частоте вращения коленчатого вала.

Эксплуатационные характеристики:

• погрешность хода часов не более, с/сутки ......................................................................... 1,3
• время хода часов при отключенном питании, ч ............................................................. 40...50
• погрешность измерения напряжения, В .............................................................................. 0,1
• максимальное напряжение на входе вольтметра, В .......................................................... 25,5
• погрешность измерения температуры в диапазоне-20...+100 °С не более, °С ......................... 1
• рабочий диапазон температур, °С ............................................................................ -40...+100
• погрешность измерения частоты вращения коленчатого вала в
  установившемся режиме работы двигателя (усредняется за последние 3 с)/при
  изменяющихся оборотах (усреднение за последнюю секунду), об/мин ........................... 10/30
• потребляемый ток в режиме работы/в режиме отключенной индикации/
• при отключенном питании, мА ............................................................................... <100/9/0,03

Схема электрическая принципиальная и печатная плата автомобильного мультиметра приведена на рисунке.

Для сохранения результатов измерения и непрерывной работы часов при отключении питания в мультиметре используется ионистор С6 емкостью 1 Фарад. Схему можно упростить, убрав нижний индикатор, ионистор и кнопку S1. Тогда останутся все функции измерений, но на одном индикаторе, не будет хода часов при отключенной массе, нельзя будет отключать прибор с кнопки S1.

Вывод контролируемых величин производится двумя светодиодными семисегментными индикаторами HG1, HG2 типа СА25-12. Каждый индикатор имеет четыре знакоместа и двоеточие (есть еще несколько неиспользуемых точек).

Управление прибором осуществляется тремя кнопками.

Кнопка S2 "UP/+" переключает на верхнем индикаторе HG1 индицируемый параметр по циклу "часы - вольтметр - термометр 1 - термометр 2 - тахометр - часы".

Кнопка S3 "Смена/выбор/Вкл" может менять местами отображаемую информацию между нижним и верхним индикаторами, т. е. можно установить вывод контролируемых величин на любой из двух индикаторов. При этом если на верхнем и нижнем индикаторах установлен одинаковый параметр, на нижнем произойдет фиксация последнего значения, если же на индикаторах разные параметры, индикация на них будет обновляться каждую секунду.

Кнопкой S1 "OFF/-" при первом нажатии можно погасить верхний индикатор, при втором - оба. Включить индикацию можно кнопкой S3 "Смена/выбор/Вкл". Для входа в режим установки часов необходимо кнопку S3 "Смена/выбор/Вкл" удерживать нажатой не менее трех секунд.

Можно изменить способ подключения устройства к бортовой сети. Для этого необходимо отключить проводник, идущий к аккумуляторной батарее, и присоединить его к замку зажигания так, чтобы питание поступало только при повороте ключа зажигания. При этом диод VD2, питающий DD1, остается подключен непосредственно к аккумуляторной батарее. В этом случае при выключенном зажигании мультиметр переходит в режим низкого потребления тока (3 мА).

Термодатчики на основе терморезисторов с отрицательным ТКС можно подключить к прибору с помощью коаксиального кабеля длиной до 1,5 м, оплетка кабеля должна иметь хороший электрический контакт с корпусом терморезистора. Общий провод отдатчиков термометра не должен касаться металлических частей автомобиля.

Программирование

Программа на ASM для PIC16F873 содержит подпрограмму для чтения таблицы соответствия между полученным кодом АЦП и измеренной температурой. Однако, так как все терморезисторы даже одного номинала имеют несколько различающиеся параметры, зту таблицу нельзя рассчитать на все случаи жизни. Для устранения этой проблемы написана программа под DOS, которая формирует таблицу по двум точкам зависимости температуракод АЦП. .

Рекомендации по работе с программой:

• запустить программу termometr.exe, указать режим "к" - калибровка. Адрес начала таблицы - 800;
• текст полученного файла дописать к готовому HEX файлу мультиметра (без последней строки ":00000001 FF" - это конец файла) и сохранить под другим именем, например, klbr.hex;
• запустить программу termometr.exe в режиме "к", но уже с адресом С00 (адрес в шестнадцатеричной системе);
• полученный текст также добавляем в конец klbr.hex без последней строки файла klbr.hex. Новый файл klbr.hex должен содержать строку ":00000001FF" один раз в конце файла;
• в готовое устройство установить МК PIC16F873 с прошивкой klbr.hex (каждый раз при прошивании МК следует установить в программаторе CONFIG со следующими параметрами: WDT_OFF, BODEN_OFF, PWRTE_ON, RC_OSC, LVP_ОFF);
• после включения питания следует вывести на индикаторы показания обоих термометров. Они будут показывать какие-то цифры и символы градуса и градуса с подчеркиванием. Индикатор с подчеркиванием соответствует таблице по адресу 800, без подчеркивания - С00. Для калибровки туда занесены просто числа по порядку в десятичной системе;
• погрузить оба терморезистора R11, R12 в среду с 0°С (вода со снегом), подождать пока прекратятся изменения показаний индикаторов. Записать значения этих кодов АЦП при нулевой температуре;
• погрузить оба термометра в среду с другой (+40...+70°С) температурой (главное, чтобы она оставалась постоянной в течение замеров). Точным (электронным или жидкостным) термометром измеряем эту температуру, фиксируем состояние АЦП для этой температуры;
• из исходного файла mult.hex аналогично формируем новый файл с помощью программы termometr.exe, но уже в режиме "t";
• программа запросит значение температуры в градусах по Цельсию и коды АЦП для этих температур¬ ных точек, сформирует рабочую градуировочную таблицу термометра;
• полученный новый файл, состоящий из файлов mult.hex+tabl.hex для адреса 800 и tabl.hex для адреса С00 тоже должен содержать единственную строку ":00000001FF" в конце файла.

Этот файл заносится в микроконтроллер с уже готовыми градуировочными таблицами.

Описанная процедура кажется сложной, но занимает не более получаса.

Для калибровки устройства в режиме вольтметра следует подать на вывод питания "+12 В аккумулятор" напряжение 12 В, контролируемое цифровым вольтметром, и добиться аналогичных показаний подборкой резисторов R1 и R2.

Устройство установлено вместо штатных часов и успешно опробовано в более чем десяти различных автомобилях. Температура в месте установки при работающей печке достигает 70°С. В других автомобилях часы находятся в более щадящем температурном режиме.

Прошивка для контроллера (файл multim.zip)
программа termometr.exe вместе с исходным текстом (файл termometr_mult.zip)
печатная плата (файл AUTOCARmult.zip)

ЛИТЕРАТУРА
1. Новоселов И.В. Автомобильный мультиметрчасы на микроконтроллере PIC16F873. -"Схемотехника", №3/2005, с. 46-47.

Игорь Новоселов, г. Екатеринбург