Индикатор резонанса своими руками. Универсальный гетеродинный индикатор резонанса. Для схемы "цифровая шкала с коррекцией показаний"
Это, вероятно, случалось с каждым из нас: вы едете в своем автомобиле и вдруг желтая лампочка «Check Engine» загорается на приборной панели как тревожное предупреждение о том, что возникли какие-то проблемы с двигателем. К сожалению, это оно само по себе не дает каких-либо намеков на то, что именно является причиной неполадки и может означать все что угодно, начиная от неплотно закрытой крышки топливного бака до проблем с каталитическим конвертером. Я помню, как Honda Integra 94-го года имела ЭБУ под креслом водителя и красный светодиод начинал мигать, если возникали какие-то проблемы с двигателем.
Подсчитав количество «блинков», можно было определить код ошибки. По мере того, как ЭБУ автомобилей становятся все более и более сложными, количество кодов ошибок возрастает экспоненциально. Использование бортовой диагностики автомобиля On-Board Diagnostic (OBD-II) позволяет решить эту проблему. Данный адаптер позволяет использовать персональный компьютер для OBD диагностики. Адаптер AllPro функционально совместим с ELM327 и поддерживает все существующие OBD-II протоколы обмена данными:
ISO 9141-2
ISO 14230-4 (KWP2000)
SAE PWM J1850 (Pulse Width Modulation)
SAE VPW J1850 (Variable Pulse Width)
ISO 15765-4 Controlled Area Network (CAN)
VPW, PWM и CAN
Первых два протокола ISO описаны в указанной выше предыдущей публикации. Детальное описание OBD протоколов выходит за рамки данной статьи, я лишь их кратко перечислю.J1850 VPW (Variable Pulse Width) — протокол автомобилей General Motors и некоторых моделей Chrysler со скоростью передачи 10.4 кбит/с по одному проводу.
Напряжение на шине VPW изменяется от 0 до 8 В, данные по шине передаются чередованием коротких (64 мкс) и длинных (128 мкс) импульсов. Реальная же скорость передачи данных по шине изменяется в зависимости от битовой маски данных и находится в пределах от 976 до 1953 байт/с. Это самый медленный из OBD протоколов.
J1850 PWM (Pulse With Modulation) используется в автомобилях корпорации Ford. Скорость передачи здесь 41.6 кбит/ с с использованием дифференциального сигнала по двум проводам. Напряжение на шине изменяется от 0 до 5 В, a длительность импульса составляет 24 мкс. Работа с этим протоколом требует аккуратности в программировании микропроцессора, так как скорость выполнения инструкций языка «C» на PIC микропроцессоре даже с улучшенной PIC18 архитектурой становится сопоставимой с длиной короткой посылки PWM протокола (7 мкс).
CAN (Controlled Area Network) протокол разработан Robert Bosch в 1983 году и окончательно стандартизирован в ISO 11898. Использование CAN шины данных в автомобиле позволяет различным устройствам общаться друг с другом, минуя центральный процессор, так называемый multi-master режим.
Плюсами является также повышенная скорость передачи, до 1 Мбит/с и лучшая помехоустойчивость. Изначально протокол предназначался для использования в автомобилях, но теперь применяется и в других областях. Чтобы повысить надежность передачи данных, в шинах CAN применяется способ дифференциальной передачи сигналов по двум проводам. Образующие эту пару провода называются CAN_High и CAN_Low.
В исходном состоянии шины на обоих проводах поддерживается постоянное напряжение на определенном базовом уровне, приблизительно 2.5 В, называемым рецессивным состоянием. При переходе в активное (доминантное) состояние напряжение на проводе CAN_High повышается, а на проводе CAN_Low снижается, рис.1.
Существует также два формата сообщений или фреймов — стандартный с 11 битным адресным полем (CAN 2.0A) и расширенный с 29 битным полем (CAN 2.0B). Стандартом ISO 15765-4 определяется использование для целей OBD как CAN 2.0A, так и CAN 2.0B. Вместе со скоростями передачи по шине 250 и 500 кбит/с это создает 4 различных CAN протокола.
Поддерживает ли ваш автомобиль OBD-II?
OBD является обязательным только в Северной Америке и Европе. Если в Америке это правило действует с 1996 года, то Евросоюз принял EOBD вариант автодиагностики, основанный на OBD-II, сравнительно недавно. В Европе OBD стал обязательным, начиная с 2001 года, а для дизельных двигателей даже с 2004. Если ваш автомобиль выпущен до 2001 года, то он может вообще не поддерживать OBD даже при наличии соответствующего разъема.
Например, Renault Kangoo 99 года не поддерживает EOBD (хотя редакционная Kangoo dcI60 2004 года с CAN протоколом прошла успешную стыковку с описанным адаптером, а Renault Twingo поддерживает! Те же самые автомобили, сделанные для других рынков, например Турции, могут тоже не быть совместимыми с OBD протоколом. Как определить, какой протокол поддерживается электронным блоком управления автомобиля?
Первое — можно поискать информацию в интернете, хотя там много неточной и непроверенной информации. К тому же, многие автомобили выпускаются для разных рынков с различными протоколами диагностики. Второй более надежный способ — найти разъем и посмотреть, какие контакты в нем присутствуют. Разъем обычно находится под приборной панелью со стороны водителя. Протокол ISO 914-2 или ISO 14230-4 определяется наличием контакта 7, как показано в таблице 1.
Большинство автомобилей последних лет выпуска поддерживает только CAN протокол с контактами 6 и 14 соответственно. В Европе и Северной Америке все новые автомобили, начиная с 2007/ 2008 года, должны использовать OBD только на основе CAN. Замечу, однако, что, как правильно отмечено в комментарии, «Если марка присутствует в таблице, то это не дает гарантии поддержки OBD-II».
Использование L-line в ISO 9141/14230… Отдельно хочется сказать по поводу L-линии в ISO 9141-2/ 14230-4 протоколах. Сейчас она практически нигде не используется, так как для процедуры инициализации связи вполне достаточно только K-линии. В стандарте же, однако, сказано, что сигнал инициализации должен передаваться по двум линиям одновременно, K и L. Владимир Гурский из www.wgsoft.de, автор программы «ScanMaster ELM», собрал большую коллекцию различных ЭБУ.
В качестве примера необходимости L-линии он приводит Renault Twingo 1.2л 2005 года выпуска. Использование здесь при иницилиазации только K-линии приводит к неверному адресу двигателя в ответах ЭБУ. Если же инициализация производится по K и L одновременно, то тогда все работает правильно.
Рис 2
AllPro адаптер на PIC18F2455
Схема моего всепротокольного OBD-II адаптера показана на рис.2
. Основой является микроконтроллер Microchip PIC18F2455, имеющий модуль USB интерфейса. Устройство использует напряжение питания 5 В от шины USB. Конденсатор C6 служит фильтром внутреннего стабилизатора 3.3 В для обеспечения работы USB шины. Светодиоды D2 и D3 являются индикаторами приема/передачи, а светодиод D1 использован для контроля статуса USB шины.
Выход ISO 9141/14230 интерфейса управляется половинкой драйвера IC2-2, а входной сигнал подается через делитель R12/R13 на вход RX (вывод 18), который является триггером Шмидта, как и большинство входов PIC18F2455, что обеспечивает достаточно надежное срабатывание. Для контроля L-линии используется IC3-1 и R10.
Шина J1850 VPW требует напряжения питания 8 В, получаемого от стабилизатора L78L08 IC4. Сигнал на выход VPW подается через инвертор IC3-2 и буферный полевой транзистор Q1. Делитель R7/R8 и внутренний триггер Шмидта на входе RA1 составляют входной интерфейс J1850 PWM протокола. Внутренний компаратор (входы RA0 и RA3) PIC18F2455 вместе с резисторами R4, R5 выделяет дифференциальный сигнал PWM. Для контроля выхода PWM шины используются IC2-1 и полевой транзистор Q2.
Отдельно хочется сказать по поводу поддержки CAN. Microchip не выпускает контроллеры, содержащие и CAN, и USB. Можно использовать контроллер с CAN модулем и внешний USB чип типа FT232R. Или наоборот, подключить внешний CAN контроллер, как сделано в этом адаптере. CAN интерфейс здесь образуют контроллер MCP2515 (IC5) и трансивер MPC2551 (IC6). MCP2515 подключен через SPI шину к PIC18F2455 и программируется каждый раз при подаче питания адаптера.
Согласующие (bus termination) RC цепочки R14/ C10 и R15/C11 предназначены для уменьшения отражений на CAN шине согласно стандарту ISO 15765-4. Использование их не обязательно, при относительно коротком кабеле отражениями можно пренебречь. Вместо PIC18F2455 можно использовать PIC18F2550 с той же самой прошивкой, см. варианты замены в таблице 2.
таблица 2
Внешний вид устройства показан на рис.3 и обложке, а печатная плата на рис.4.
Программирование PIC18F2455
Для программирования PIC18 можно использовать несложный JDM программатор , схема показана на рис.5.
рис 5
Он очень прост и может бы собран за час на макетной плате. Недостатком является то, что программатор требует наличия последовательного (Com) интерфейса в компьютере и не работает с виртуальными USB/Com адаптерами. Использование ноутбуков также не рекомендуется, так как они не обеспечивают необходимого напряжения на выходе Com порта.
рис 6
Разводка программатора показана на рис.6 и сделана с использованием так называемой «stripboard» технологии, достаточно популярного подхода к макетированию. Типичная stripboard имеет матрицу отверстий с шагом 2.54 мм для монтажа электронных компонентов, соединенных полосками меди на обратной стороне, отсюда и название — stripboard.
Разрезав полоски на обратной стороне и установив сверху проволочные перемычки, можно быстро собрать относительно несложные конструкции. Полоски легко перерезаются зенковкой отверстий обычным сверлом. Существует даже специальная программа — «LochMaster» для проектирования конструкций таким способом. При использовании программатора следует обратить внимание, что корпус персонального компьютера (контакт 5 DB9 разъема) не соответствует корпусу программатора.
Другим условием является использование «полноценного» последовательно кабеля со всеми проводами, необходимыми для работы схемы. Программатор надежно работает с WinPic , единственная проблема заключается в том, что требуется отдельно загрузить файл-дескриптор PIC18F2455.dev (или PIC18F2550.dev) из дистрибуции Microchip IDE после того, как установлен собственно WinPic.
Другой программой, работающей с JDM программатором, является PICPgm , никаких дополнительных файлов здесь не требуется, хотя автору следует поработать над английской грамматикой, рис.7 . Прошивка адаптера доступна.
OBD-II кабель
Для подключения к бортовому компьютеру адаптер использует «стандартный» DB-9/OBD-II кабель. Разводка кабеля показана в таблице 3.
Подключение и тестирование устройства. Правильно собранный адаптер в налаживании не нуждается и распознается Windows как USB устройство. Микропроцессор PIC18F2455 не имеет собственного драйвера и использует Windows 2000/XP/Vista CDC (Communication Device Class) драйвер usbser.sys виртуального Com порта.
По поводу использования драйвера хочется, однако, добавить, что согласно информации www.usb.org исправил баги в usbser.sys только начиная с Windows XP SP2 и использование адаптера с Windows 2000 может быть проблематично. После того, как адаптер распознался как USB устройство и драйвер установлен, можно приступать к тестированию.
Для этого требуется подключить источник стабилизованного напряжения 12 вольт на выводы 1 и 9 разъема J2 и подключить адаптер к персональному компьютеру через USB кабель. Проверяется наличие напряжения 8 В на выходе стабилизатора IC4. Следующим шагом является запуск Windows приложения HyperTerm и подсоединения к Com порту адаптера.
Устройство имеет процедуру самодиагностики с проверкой прохождения сигнала со выхода на вход по всем протоколам. Для этого используется команда «AT@3», рис.8.
Прохождение проверяется по следующим цепям:
IC2-1, R4 для отрицательной шины PWM
Q2, D6, R5 для положительной шины PWM
IC3-2, IC4, R11, Q1, D5, R7, R8 для VPW
IC2-2, R9, R12, R13 для ISO 9141/14230
Ответ контроллера MCP2515 по шине SPI
Например, отсутствие IC2 приведет сразу к двум ошибкам, рис.9 .
Процедура самодиагностики не включает проверку CAN трансивера MCP2551, здесь можно просто замерить напряжение на выводах 6 и 7. Оно должно быть в пределах 2.5 В.
Работа с Адаптером
Адаптер совместим по системе команд с ELM327 и может использоваться с приложениями, работающими с ELM327. Я предпочитаю использовать «ScanMaster ELM» Владимира Гурского , рис.10.
ScanTool.net for Windows v1.13
Digimoto
PCMSCAN
EasyObdII Pro
В качестве примера приведу ситуацию, которая случилась с VW Passat моего знакомого. В автомобиле загорелась лампочка «Check Engine», подключение ANPro адаптера определило ошибку Р0118 -«engine coolant temperature circuit high input», т.е. высокий уровень сигнала с датчика температуры охлаждающей жидкости, рис. 11
. Дальнейшее расследование выявило неисправный датчик. После замены датчика ошибка была стерта с помощью «Clear Trouble codes» кнопки, см. рис.12.
Ошибка исчезла и больше не появлялась, рис.13.
Что вообще такое К-Лайн адаптер? Многие современные авто имеют специальную линию для диагностики, и называется она K-Линия. С помощью специального адаптера можно подключить ЭБУ (бортовой компьютер) к ПК, что позволит сделать диагностику автомобиля, обновить ПО бортового компьютера или сменить прошивку ЭБУ своими руками. Предлагаемый а даптер собран на микросхеме преобразователе интефейсов com в usb FT232RL для подключения к обычному usb разъему ноутбука. Ниже предоставлена принципиальная схема адаптера.
Принципиальная электрическая схема адаптера K-Line
Список деталей для устройства
Микросхемы:
FT232RL – 1шт. L9637D – 1шт. Резисторы SMD (типоразмер 0805) Номиналы на корпусе: 270 – 2шт 511 – 1шт 271 – 2шт Конденсаторы танталовые SMD (типоразмер 0805) 475С 106С 100nf 10мкф 10вольт Диод обычный 1N4148 Светодиоды 2 штуки smd, по цвету какие больше нравятся). Разъем 3выводной для пайки на плату. Mini usb разъем ну и шнурок mini usb – usbИз схемы были удалены защита SN65220DBV , и дроссель, его тоже долой в виду ненадобности. Плата была распечатана в программе Sprint-Layout v5.0. При распечатке платы не забываем отзеркалить ее.
Благодаря этому устройству, у меня получилось найти две ошибки, и блаполучно их исправить. Все заработало как у нового авто, свечи снова стали буровато-коричневые по ободку и белый чистый изолятор электрода, вместо черного и того, и того. Появились плавные обороты от холостых 700 до 1000 при медленной подгазовке. Результатом очень доволен. Диагностика и ремонт мне обошлись в 140р. - (за микросхему) остальные компоненты были выпаянны с различных плат автомагнитол, блоков питания и т.п.
Так что если у вас имеется Ниссан Альмера, данный мануал думаю пригодится. Зачем тратиться на поездки к диагностам, когда можно самому собрать и делать диагностику в любое время в любом месте. Как говорится, не так страшен черт, как его малюют
!
О днажды у меня возникло желание, сделать чип-тюнинг своей десятке. Но как это сделать, на тот момент я не знал, а обращаться к кому либо, кто этим занимается, мне не хотелось, потому, что я привык все делать сам. Пару, тройку дней посветил изучению темы чип-тюнинга и методов его реализации. Для прошивки нужен k-line адаптер , его можно купить на сайте, а можно и сделать самому. Купить адаптер это долго и неинтересно, поэтому решил делать сам.
Первое и самое интересное, по крайней мере для меня, было изготовление печатной платы .
Для того чтобы сделать плату мне понадобилось: кусок платы 5/5см., лазерный принтер, утюг, медный купорос, соль и вода. У друга в гараже нашел ненужную плату заднего фонаря от ваз 2104, от нее отрезал нужного размера кусок и мелкой наждачкой с водой удалил лак с поверхности платы. Лучше конечно купить в радиомагазине, лист гетинакса или стеклотекстолита для печатной платы, только не было у меня свободного времени, чтоб съездить. При помощи программы Nero PhotoSnapViewer распечатал схему адаптера в оригинальном размере. Перед тем как печатать, нужно настроить принтер на максимальное расходование тонера.
Затем перенес рисунок на плату следующим путем, лист бумаги с рисунком опустил на пару секунд в воду, прислонил рисунком к медной стороне платы, утюгом высушил лист на плате (таким образом, тонер плавится и прилипает к плате), минут на 10-20 опустил в воду, пальцем удалил раскисшую от воды бумагу.
Для травления платы использовал самый доступный способ. На 250мл. воды, нагретые до 80 градусов, две столовые ложки поваренной соли и одну столовую ложку растолченного в ступе медного купороса. Для лучшей эффективности, можно дать раствору настояться пару дней, это ускорит время травления на пару часов. Плату травил в обычной тарелке, периодически помешивая раствор и поглядывал на плату. Процесс травления длился около 5 часов, главное было не прозевать, если передержать лишнее 10-20 минут от дорожек может и следа не остаться. Когда плата была готова, промыл под краном, просушил. На плате нужно просверлить отверстия под детали, но сделать это не так-то и просто, нужно очень мелкое в диаметре сверло, которого у меня не было и взять негде было, тем не менее, способ я быстро нашел, не такой правда эффективный, как сверло, но отверстия получились. Взял иглу от швейной машинки и заточил кончик иглы под треугольник, вставил иглу в дрель, 10 минут и все готово.
Плата будущего k-line адаптера готова, можно покупать элементы, но времени для поездки в магазин по прежнему не было, меня выручил друг. Спайка адаптера заняла максимум 20 минут. На все про все, бюджет около 300р.
Схема адаптера на двух микросхемах, max232 и мс33199 .
Расположение элементов на плате, синей стрелочкой указано расположение элемента со стороны дорожек, а красными противоположная сторона.
Прежде, навыков в травлении, пайке, расположении элементов, не было, разбирался во всем сам. Для корпуса адаптера использовал футляр, под панель автомагнитолы. Для подключения к компьютеру и разъему диагностики использовал СОМ-портовые шнуры (они же RS232 ).
Адаптер заработал с первого раза, без каких либо проблем. Только электронный блок управления двигателем (ЭБУ) подвел, оказалось, что у меня стоит Январь 4.1 с ROM-памятью, для которого нужен специальный программатор 27ХХХХ серий ПЗУ (постоянное запоминающее устройство). Я конечно сдался не сразу, купил электро стираемую Winbond 27c512 , ПЗУ других производителей, одноразовые либо стираются при помощи ультрафиолетовой лампы. Новую прошивку в микросхему, безуспешно пытался залить с помощью, сетевой карты, видеокарты, материнской платы, путем обновления БИОСа. 27ХХХХ серий ПЗУ прошивается только программатором, проверенно!!! Все равно не зря старался, теперь диагностирую периодически. С появлением ноутбука появилась возможность диагностики авто в динамике. Так как в современных ноутбуках нет СОМ-порта, приобрел переходник СОМпорт-USB за 250р.
ВАЖНО!!! Питание для k-line адаптера, обязательно брать от бортовой сети.
Переходник СОМ порт USB
Самодельный шнур K-line - диагностический разъем автомобиля.
Шнур питания адаптера от прикуривателя , позаимствовал у автомобильного телевизора.
Подключение автомобиля к ноутбуку.
Диагностика автомобиля.
Схема адаптера, рисунок печатной платы, перечень деталей, инструкция пользования
Адаптера ставилась следующая задача:
- разработать надежное устройство, адаптированное к нашим суровым климатическим условиям;
- обеспечить защиту персонального компьютера от помех бортовой сети автомобиля;
- обеспечить надежную связь между компьютером и автомобилем;
- обеспечить универсальность подключения адаптера к автомобилям, поддерживающих диагностику по K-line.
Для сопряжения с компьютером была выбрана шина USB, так как она на сегодняшний момент является самой распространенной и обеспечивает питание адаптера. В качестве драйвера USB была выбрана микросхема FT232RL фирмы FTDIchip. Данная микросхема требует всего несколько внешних элементов для своей работы и обеспечивает любую скорость передачи без дополнительных настроек. Это очень удобно, так как диагностические протоколы используют нестандартную скорость передачи. Ниже приведена структурная схема данной микросхемы. Из нее видно что все необходимые элементы для работы микросхемы находятся внутри.
Для подключения микросхемы FT232RL понадобиться всего несколько конденсаторов. Типовая схема подключения приведена ниже.
Для сопряжения с автомобильной шиной K-line (ISO9141-1, ISO9141-2, ISO14230) была выбрана микросхема L9637D фирмы ST Microelectronics. Данная микросхема имеет ряд достоинств по сравнению с аналогами:
- широкий диапазон входных напряжений (4,5 - 40 вольт);
- защита от переполюсовки;
- ограничение выходного тока по K-линии;
- температурная защита;
- защита от импульсных помех;
Ниже приведена структурная схема микросхемы L9637D.
L-линия в адаптере реализована с помощью двух транзисторов и управляется при помощи сигнала RTS. Как известно L-линия однонаправленная (информация идет от компьютера, в нашем случае, к ЭБУ), но у микросхемы L9637D имеется вход для L-линии (эта микросхема предназначена для установки в блоке управления двигателя и поэтому L-линия здесь имеет функцию входа). Поэтому вход LI здесь используется для чтения данных с L-линии. Данных вход подключен к сигналу CTS. Таким образом получается еще одна K-линия.
Для защиты адаптера и компьютера от импульсных высокочастотных помех (коих в бортовой сети автомобиля пруд пруди) применяются фильтры под названием "ферритовые бусины". Данные фильтры производит фирма Murata. В адаптере используются фильтры типа BLM21PG331SN1. Данные фильтры при подачи на них постоянного напряжения имеют сопротивление около нуля, а при подачи на него высокочастотного сигнала увеличивают свое сопротивление до 330 Ом, тем самым препятствуя прохождению высокочастотных помех. На схеме они обозначены в виде катушек индуктивности (L1 - L3).
Из всего выше сказанного была разработана схема адаптера (приведена ниже).
Питание микросхем FT232RL и L9637D берется от шины USB, а подтяжка К-линий от бортовой сети автомобиля. Также в схему адаптера введен регулятор напряжения L78L05, для преобразования 12 Вольт в 5. Это сделано для того, чтобы можно было менять подтяжку К-линий: 12 или 5 вольт. Пятивольтовые уровни сигналов К-линий применяются в блоках, где используется протокол ALDL - это GM блоки и Январь-4.
Для обеспечения универсальности адаптера в нем используется разъем DB-9 папа. К этому разъему подключаются кабели с соответствующими диагностическими разъемами. В этом случае имея один адаптер и набор кабелей можно диагностировать весь спектр автомобилей, диагностируемых по К-линии.
В данную схему адаптера так же включен преобразователь ADM1485AR. Он предназначен для подключения устройств с интерфейсом RS485.
При разработке адаптера использовались только SMD компоненты, поэтому плата получилась компактной. Плата легко помещается в корпус переходника GC-9. Разводка платы приведена ниже.
Распиновка разъема для подключения кабелей приведен ниже.
Так выглядит готовый спаянный адаптер без корпуса:
