Моей безвременно погибшей машинке посвящается.
: :
Самодельный круиз-контроль.
Как-то в процессе изготовления "ШНГ-бензомера" ( http://www.chevy-niva.ru/viewtopic.php? ... highlight= ) мы с Funtic-ом обсуждали, чего бы ещё этакого замутить. И он обмолвился об идее изготовления круиз-контроля. Но тогда эта идея мне как-то не приглянулась, показалась сложной в реализации и т.д. Потом я наткнулся на эту тему ( http://www.chevy-niva.ru/viewtopic.php? ... c&start=20 ), в конце которой была ссылка на вроде как вполне "живой" проект. Всё это дело переваривалось почти год, а потом прорвало... :-)
Итак, как обычно, копнём чуть-чуть теории - как в автомобилях без "электронной педали газа" производители реализуют круиз-контроль (далее по тексту КК)? А очень просто - исполнительное устройство системы КК может открывать-закрывать дроссельную заслонку вместе и вместо основного привода. Обычно это второй тросик, заведённый на дроссельный узел параллельно основному (от педали газа). В качестве исполнительных устройств используют или пневмоцилиндры, подключённые к вакуумнику, или моторедукторы. Плюсы и минусы очевидны - в первом случае достаточно сложное подключение и управление, но лёгкая реализация аварийных режимов (при снятии напряжения с пневмоклапана педаль газа освобождается автоматически). Во втором случае подключение системы значительно проще, но "заставить" моторедуктор экстренно "отпустить" дроссельную заслонку задача не тривиальная. В системах КК, выпускаемых сторонними производителями (т.е. не "родными" для автомобилей) используются оба типа приводов, хотя систем на основе пневмоприводов большинство. Цены на подобные изделия начинаются от 7-8тыр. Ознакомиться можно по нижеследующим ссылкам:
http://www.avto-site.ru/subcategory/?id=197
http://www.carware.ru/m_item.php?id=975
http://k-kontrol.narod.ru/k-kontr.htm
Переходим к практике. Упомянутая выше ссылка ведёт на ОпельОмеговский форум - http://www.opel-omega.net.ru/item47/Sam ... ntrol.html . Статья про первую версию самодельного КК опубликована несколько лет назад, автор проекта - Курочкин Михаил (Stelhs, Stelhs@yandex.ru ). Проект по объективным причинам повторению не подлежит, ибо жёстко настроен под конкретный автомобиль. Несмотря на это, на основе этого проекта с различными изменениями, здесь - http://www.lkforum.ru/showthread.php?t=25652&page=10 и здесь - http://www.clubnote.ru/forum/index.php? ... 5009&st=80 люди собрали работоспособные системы КК. Тем не менее, "оригинальный" проект "втихаря" развивался, но нигде не публиковался. Последней, 4-ой версией этого проекта , автор поделился после общения по электронной почте и разрешил обнародовать, за что ему грандиозный респект и благодарность! Не меньший респект и благодарность товарищу автора Алексею Литвину за написание сопроводительной документации и помощь в настройке девайса! В прилагаемом файле ( http://narod.ru/disk/21163230000/help_05_26.rar.html ) находятся прошивка контроллера, авторская принципиальная схема, авторская документация по изготовлению и настройке. Поэтому я не буду повторяться и опишу только не очень понятные или специфичные моменты. Кстати, очень похоже на то, что это единственный на сегодняшний день доступный для повторения проект самодельного круиз-контроля в Рунете, а может и в Интернете.
Изготовление КК рекомендую начать с механической части, которая состоит из моторедуктора и механизма привода дроссельной заслонки. Моторедуктор можно использовать от автомобильных стеклоподъёмников, антенноподъёмников или механизмов заслонок печек. Последние два предпочтительней, т.к. моторедуктор стеклоподъёмника потребляет весьма большой ток и усилие, им создаваемое, явно избыточно. Моторедукторы стеклоочистителей использовать нельзя, т.к. они часто заклинивают в крайних (упорных) положениях. Кроме того, у этих моторедукторов один из контактов как правило подключён на корпус, что для данного использования неприемлимо. В моём случае использовался моторедуктор стеклоподъёмника KIA Sportage (спасибо камраду END_S с форума vse-4x4.ru). Общий вид получившейся механики КК показан на рис.1.
Реализация привода дроссельной заслонки целиком и полностью зависит от фантазии, умения и технических возможностей исполнителя ;-) . Можно использовать как прямой (жёсткий) привод (в этом случае моторедуктор закрепляется на двигателе), так и привод через тросик (в этом случае моторедуктор может закрепляться на кузове). Единственное, не рекомендую прокладывать тросик параллельно основному на его-же "катушку" - тросики обязательно рано или поздно лягут так, что заслонка перестанет закрываться полностью. Привод должен иметь ограничители хода (стопорные положения). И если в качестве стопора на открытие дроссельной заслонки может служить сама заслонка, то стопор, ограничивающий ход привода на закрытие заслонки, придётся делать. Я остановился на тросовом приводе, т.к. KIA-вский моторедуктор представляет собой единое целое с катушкой для намотки тросика. Один конец тросика используется для управления дроссельной заслонкой, на второй установлен ограничитель, что не даёт первому тросику разматываться на длину, большую хода заслонки (а это ~3,5 см). В качестве ограничителей можно использовать контактные группы от электротехнических колодок (Рис.2).
Поначалу мне показалось учень удобным тянуть тросиком вниз за родной металлический уголок, жестко связанный с дроссельной заслонкой, просверлив в нём отверстие и пропустив через него тросик (см. рис.3).
Но, к большому моему сожалению, металл, из которого изготовлен этот уголок, настолько твёрд, что моему сверлильному инструменту не поддался. :-( Пришлось взять болгарку и пропилить в этом уголке желобок для тросика (см.рис.4).
От соскакивания тросик удерживает пластиковая стяжка. Конец тросика пропущен под пружину дроссельной заслонки и там "заглушен" уже упоминавшейся контактной группой (см.рис.5).
К родной шпильке впускного коллектора двигателя привинчен металлический уголок, на который закреплена хомутами рубашка тросика (см.рис.6).
Выбор такого способа управления дроссельной заслонкой определил и местоположение моторедуктора в подкапотном пространстве - он прикручен к правому брызговику через просверленные отверстия (см.рис.1). При этом, чтобы приподнять моторедуктор над брызговиком, использованы длинные гайки высотой 4,5см.
Принципиальная схема контроллера КК в моей редакции приведена на рис.7 (авторскую схему можно посмотреть в прилагаемом файле).
В схеме используется микроконтроллер Atmel ATMega32. В качестве входных используются сигналы с датчика скорости, концевика педали тормоза и, опционально, с дополнительно устанавливаемого концевика педали сцепления. На микроконтроллер сигналы подаются через оптронные развязки (на мой взгляд это излишне, хватит и резистивных делителей,но тогда нужно инвертировать сигнал с педалей). Управление двигателем моторедуктора микроконтроллер осуществляет через специализированную микросхему-драйвер.
Кнопка S1 предназначена для включения КК, светодиод HL1 - для контроля состояния КК. К выводам 14,13,12,23,24 микроконтроллера аналогично кнопке S1 можно подключить ещё 5 кнопок (S2-S6), а к выводам 41,42,43,44,1 - соответствующие им 5 светодиодов (HL2-HL6).
Для записи управляющей микропрограммы (прошивки) микроконтроллер может подключаться к LPT-порту персонального компьютера напрямую, программу программатора PonyProg можно бесплатно скачать здесь: http://downloads.sourceforge.net/ponypr ... _V207c.zip
Про процедуру программирования микроконтроллера можно прочитать в упомянутой выше теме про "ШНГ-бензомер". Установка конфигурационных битов показана на рис.8.
Для настройки контроллер подключают к COM-порту посредством специального кабеля, схема которого так-же приведена на рис.7. В качестве такого кабеля можно применить готовый кабель для связи с мобильными телефонами Siemens, Samsung и т.п.
Кратко остановимся на функциях этой версии контроллера КК.
КК может управляться 6ю кнопками S1-S6, каждой из которых соответствует светодиод HL1-HL6.
Кнопка S1 включает КК, который удерживает текущую скорость. При включённом КК можно увеличить педалью газа скорость (например для обгона) и после отпускания педали газа КК будет дальше поддерживать установленную скорость.
S3-S6 - кнопки, которым можно присвоить любые скорости (длинное нажатие на соответствующую кнопку сохраняет значение текущей скорости в энергонезависимой памяти и присваивает её этой кнопке).
Нажатие на кнопку S2 восстанавливает последнюю скорость, установленную кнопкой S1. Это удобно, когда едешь со скоростью, заданной нажатием на S1, а потом нужно временно переключиться на любую другую скорость из памяти (S3-S6), не выключая КК.
Останавливается КК последующим нажатием на активную кнопку, либо нажатием на педаль тормоза (или педаль сцепления, при установке на неё концевика).
Естественно, при желании, можно использовать не все кнопки или вообще только одну кнопку S1 со светодиодом HL1 (мой случай).
Остановлюсь на паре тонкостей в сборке контроллера. Во-первых, микросхема-драйвер мотора при работе сильно греется, особенно в случае, когда работа происходит практически на максимуме газа (а на ШНиве такой режим, увы, не редкость ввиду слабости двигателя) и моторедуктор часто упирается в ограничитель хода. Соответственно, радиатор должен иметь достаточную площадь для отвода тепла (быть большим, проще говоря). Мало того, мне показалось хорошей идеей использовать активное охлаждение радиатора с помощью компьютерного вентилятора. В схему внесены изменения для того, чтобы вентилятор включался только тогда, когда работает моторедуктор (см.рис.9).
Во-вторых, мне показалось "несколько неудобным", что такое потенциально небезопасное устройство, как КК, будет постоянно запитано при использовании автомобиля. Поэтому была произведена ещё одна модификация схемы (см.рис.9). Суть её в том, что первое нажатие на кнопку включения КК не включает контроль за скоростью, а только запитывает схему, что индицирует одиночная вспышка светодиода. Второе и последующие нажатия на кнопку уже будут нормально включать/выключать КК. Питание с контроллера КК будет снято при последующем выключении зажигания. Кстати, обычно подобным "двойным включением" включается КК на иномарках. Опять же, таким образом реализуем простейшую "защиту от дурака".
После того, как схема собрана и прошивка зашита в микроконтроллер, при подаче питания устройство должно "подать признаки жизни" в виде одиночного мигания светодиодом. Далее можно подключать моторедуктор и приступать к настройке параметров контроллера КК. К этой муторной процедуре нужно отнестись серьёзно и тщательно, т.к. работа положенного в основу проекта алгоритма ПИД-регулирования ( http://roboforum.ru/wiki/%D0%9F%D0%B5%D ... 0%D1%85%22 ) крайне зависима от параметров конкретного исполнительного устройства. В нашем случае под "конкретным исполнительным устройством" понимается система "моторедуктор + движущийся автомобиль". Подчёркиваю, именно движущийся, т.к. параметры системы на холостом ходу будут разительно отличаться. А это означает, что для настройки системы понадобится как минимум километровый кусок пустой дороги, часа два времени и соответствующее кол-во бензина. Наличие штурмана крайне желательно!
Настройка осуществляется посредством ноутбука с COM-портом в терминальной программе. Эта часть неплохо освещена в авторской документации, поэтому обращу внимание только на некоторые моменты. Еще на стоящем автомобиле следует проверить правильность подключения моторедуктора. Для этого надо войти в тестовый режим (нажать "t":smile_wink: и нажатиями клавиш "1" и "2" проверить правильность движения дроссельной заслонки - "1" открывает дроссель, "2" закрывает. В процессе "кручения" и "парковки" моторедуктора надо обратить внимание на значения "Shunt voltage" в окне статистики. Эти значения понадобятся при определении переменной "Voltage Limit", чьё значение указывает микроконтроллеру на достижение моторедуктором "парковочной" зоны. Также в окне статистики следует проверить реакцию устройства на нажатие педали тормоза ("State pedal STOP":smile_wink:. А дальше нужно кататься и решать методом подбора уравнение с 5-6 неизвестными. ;-) Для примера получившиеся у меня параметры:
P=3200
I=2
D=31000
Sp.refresh=70
Main delay=1300
Далее хочу обратить внимание на пару вылезших в процессе отладки весьма неприятных "косяков" устройства. Усугубляет их ещё и тот факт, что проект автором не поддерживается.
Причина первого, как я подозреваю, уже упоминавшаяся сильнейшая зависимость алгоритма ПИД-регулирования от параметров конкретного исполнительного устройства. Проявляется "косяк" тогда, когда во время работы КК двигатель вдруг начинает работать без нагрузки - например, водитель нажимает педаль сцепления. Не знаю, как такие случаи обходят во "взрослых" системах, но описываемый контроллер после нескольких беспорядочных попыток регулирования (т.е. дерганья газом туда-сюда) в конце-концов задирает обороты до максимума и на этом его разумная деятельность заканчивается. А самое неприятное заключается в том, что при этом контроллер практически перестаёт реагировать на нажатия педали тормоза и кнопок. Очевидно, что автор применяет чисто программную обработку нажатий, а, увы, не аппаратные прерывания. Выход из этой ситуации - остановиться и нажатиями педали тормоза и кнопок "ловить" момент, когда КК отключится. При этом обороты двигателя будут близки к максимуму. Далее надо включить КК и тут-же его выключить. После нескольких включений/выключений КК обороты двигателя упадут до холостых и можно ехать дальше. ;-)
Причина второго "косяка", увы, явный человеческий фактор - в алгоритме работы контроллера автором не предусмотрены никакие скоростные ограничения на включение КК. Вплоть до того, что КК можно включить при 0-й скорости, т.е. при отсутствии импульсов с ДС. Что при этом произойдёт при наборе скорости я ответить затрудняюсь, т.к. до обнаружения этой ошибки у меня уже был установлен концевик на педаль сцепления, соответственно при включении 1-й передачи включенный КК у меня просто отключается.
Из наличия этих "косяков" можно сделать следующие выводы:
- Установка концевика на педаль сцепления крайне желательна. Можно, например, применить геркон, см.рис.10.
- Данную версию контроллера КК нельзя подключать в выходу тахометра, как это было в первом варианте. Т.к. если в этом случае включить КК на ХХ (800-900 об./мин.), то получим "косяк" №1 в чистом виде.
Итого:
- Пользоваться после "доработки напильником" устройством можно, хотя 100% уверенности в результатах всё-же нет - устройство нет-нет да и выкинет какой-нибудь финт. Отсутствие авторской поддержки при этом удручает, т.к. проблемы чисто программные и, как мне кажется, вполне решаемые.
- Стоимость конечного продукта в основном обусловлена механической частью - моторедуктором и приводом дроссельной заслонки, и сильно зависит от "доставучести" и "рукастости" исполнителя. Для примера - в магазинах моторедуктор стеклоподъёмнка ВАЗ 2110 продают за 500-600руб. Цены на основные электронные комплектующие (ATMega32 и L298N) в Питере колеблются от 100 до 250 руб. Возьму на себя смелость спрогнозировать среднюю стоимость продукта в 1500 руб. при покупке всего в магазинах.
PS: Тем, кто заинтересовался самодельным КК, возможно стОит подождать появления релиза проекта на Лада_Калиновском форуме ( http://www.lkforum.ru/showpost.php?p=14 ... tcount=165 ). Схемотехника этого проекта базируется на вышеописанном, но применён оригинальный алгоритм регулирования. Кроме того, автор проекта доступен для общения и обещает какую-никакую поддержку.
PPS: Хочу ещё раз напомнить, что круиз-контроль - устройство потенциально опасное. Поэтому традиционное предупреждение будет как нельзя кстати - всё, что вы возможно станете делать, прочитав данный опус, вы будете делать исключительно на свой страх и риск. Автор не принимает на себя какой бы то ни было ответственности за явный или косвенный вред, который возможно будет нанесён при этих действиях.
Спасибо за внимание.
