Электронный спидометр для автомобиля своими руками

Обновлено: 24.01.2025

Идея оснастить свой автомобиль дополнительным спидометром у меня возникла сразу, как у меня вышла из строя АБС. И мы весь отпуск проездили без АБС и спидометра. Сейчас у меня стоит новый блок АБС и спидометр тоже работает. На большинства новых машинах вся электроника типа АБС и всяких контролирующих движения завязана на один блок. У некоторых вообще при выходе из строя оного не точто спидометр не кажет, а вся панель не работает. И бывает даже и не заводится. Хорошо что у меня автомобиль не из таких.

Из найденных в интернете схем спидометров, мне понравилась схема на микроконтроллере PIC16F628A.

Спидометр выполнен на базе микроконтроллера PIC16F628A. В качестве устройств отображения информации подойдут любые светодиодные индикаторы с общим катодом. Я использовал маленький трёх сегментный индикатор. При использовании других индикаторов, возможно, придётся подбирать токоограничивающие резисторы в цепи анодов. Подключается устройство к сигнальному контакту штатного спидометра. Нажатием кнопки SB1 (дублируется звуком), можно изменять яркость свечения индикаторов «по кругу». При каждом включении яркость свечения индикаторов устанавливается такой, какой она была выставлена ранее. Звукоизлучатель HA1 любой со встроенным генератором, способным работать от источника питания напряжением 5 вольт. При неплотно закрытой двери автомобиля (сигнал низкого уровня относительно корпуса) и скорости движения более 9 км в час, раздаётся прерывистый сигнал, и показание скорости на индикаторе сменяется включенной на полную яркость аббревиатурой ‘dor’ (сокращённое от англ. «door» – дверь).
Используемая прошивка микроконтроллера универсальная позволяющая выбрать один из пяти вариантов работы спидометра в зависимости от кол-ва импульсов поступающих с датчика скорости автомобиля. Предлагаемый цифровой спидометр «понимает» датчики, выдающие: 2500 имп/км, 4000 имп/км, 6000 имп/км, 8000 имп/км и 10000 имп/км. Список можно расширить, внеся соответствующие изменения в программу. Допустим, если считывание скорости автомобиля берётся, интегрировано со всех четырёх колёс. И сигнал можно взять с одного из датчиков колёс.
А так для выбора нужного варианта необходимо установить перемычку S1 и затем подать питание на устройство. При установленной перемычке индикатор не горит. Теперь нажатием кнопки SB1 «Яркость» (на 1-2 с, с паузой между нажатиями 1-2 с) выбирается нужный вариант:

1 нажатие — 2500 имп/км;
2 нажатия — 4000 имп/км;
3 нажатия — 6000 имп/км;
4 нажатия — 8000 имп/км;
5 нажатий — 10000 имп/км.

Через 3 секунды после последнего нажатия, раздастся соответствующее количество коротких звуковых сигналов излучателя НА1, подтверждая запись в EEPROM микроконтроллера нужного варианта. По умолчанию установлен режим для датчика скорости 2500 имп/км. А при количестве нажатий более 5, будет также установлен японский стандарт (2500). Для выбора другого режима работы достаточно повторить выше описанные действия. После выбора нужного режима работы перемычку S1 необходимо убрать. Теперь спидометр готов к работе.
Погрешность показаний составляет для:

1 варианта (2500) +0,2 км;
2 варианта (4000) менее 0,1 км;
3 варианта (6000) +0,2 км;
4 варианта (8000) — 0,4 км;
5 варианта (10000) менее 0,1 км;

Если количество импульсов от датчика скорости неизвестно, необходимо выполнить следующие. На ровном участке дороги от колеса автомобиля отмерить 10 метров. Подключить стрелочный вольтметр (тестер) к сигнальному контакту аналогового спидометра и медленно двигаясь, подсчитать кол-во «дёрганий» стрелки вольтметра. Умножить полученный результат на 100.

Вместо PIC16F628A можно использовать PIC16F84A только уже перемычка S1 не используется. Выбор режима работы спидометра только выбирается соответствующей прошивкой.

Предлагаемый ниже автомобильный цифровой спидометр предназначен для установки в автомобили со штатными аналоговыми спидометрами, управляемые электрическими импульсами, поступающими от установленных датчиков скорости. Также возможно использование такого устройства в случае самостоятельной установки на автомобиль подобных датчиков.

Спидометр выполнен на базе недорогого и доступного микроконтроллера PIC16F628A. В качестве устройств отображения информации использованы светодиодные индикаторы SC10-21YWA (высота знака 25,4 мм, жёлтый свет, общий катод) фирмы «Kingbrihgt».

Подключается устройство к сигнальному контакту штатного аналогового спидометра. Нажатием кнопки (дублируется звуком), можно изменять яркость свечения индикаторов «по кругу». При желании можно дополнительно установить кнопку с фиксацией для отключения питания спидометра (на схеме не показано).

При неплотно закрытой двери автомобиля (сигнал низкого уровня относительно корпуса) и скорости движения более 9 км в час, раздаётся прерывистый сигнал, и показание скорости на индикаторе сменяется включенной на полную яркость аббревиатурой ‘dor’ (сокращённое от англ. «door» – дверь).

Питание на спидометр берётся с замка зажигания (контакт – «зажигание»). При каждом включении яркость свечения индикаторов устанавливается такой, какой она была выставлена пользователем ранее. Все незначащие нули на индикаторе кроме младшего разряда отключаются. При использовании других подобных индикаторов, возможно, потребуется подборка токоограничивающих резисторов в цепи анодов их сегментов. Звукоизлучатель со встроенным генератором HA1, можно заменить любым самодельным генератором звука с частотой 1000-1500 Гц, способным работать от источника питания напряжением 5 вольт. Рисунки печатной платы в приложении.

Программа, которую необходимо занести в МК с помощью программатора, позволит пользователю выбрать один из пяти вариантов работы спидометра в зависимости от кол-ва импульсов поступающих с датчика скорости автомобиля. Предлагаемый цифровой спидометр «понимает» датчики, выдающие: 2500 имп/км, 4000 имп/км, 6000 имп/км, 8000 имп/км и 10000 имп/км. Список можно расширить, внеся соответствующие изменения в программу. На сегодняшний день автор этих строк сталкивался только с вышеперечисленными датчиками.

Для выбора нужного варианта необходимо войти в сервисный режим, для чего потребуется установить перемычку S1 и затем подать питание на устройство. Теперь нажатием кнопки SB1«Яркость» (на 1-2 с, с паузой между нажатиями 1-2 с) выбирается нужный вариант: 1 нажатие -2500 имп/км, 2- 4000, 3-6000, 4-8000, 5-10000.

Через 3 секунды после последнего нажатия, раздастся соответствующее кол-во коротких звуковых сигналов НА1, подтверждая запись в EEPROM микроконтроллера нужного варианта. Если при первом включении сервисный режим не выбирать, автоматически будет установлен режим для датчика скорости 2500 имп/км. При кол-ве нажатий более 5, будет также установлен японский стандарт (2500).Для выбора другого режима работы, достаточно повторить сервисную процедуру с начала.

После выбора нужного режима работы перемычку S1 необходимо убрать. Устройство готово к работе.

Погрешность показаний составляет для:

1 варианта (2500) +0,2 км;

2 варианта (4000) менее 0,1 км;

3 варианта (6000) +0,2 км;

4 варианта (8000) - 0,4 км;

5 варианта (10000) менее 0,1 км;

Если кол-во импульсов от датчика скорости неизвестно, необходимо выполнить следующую процедуру. На ровном участке дороги от колеса автомобиля отмерить 10 метров. Подключить стрелочный вольтметр (тестер) к сигнальному контакту аналогового спидометра и медленно двигаясь, подсчитать кол-во «дёрганий» стрелки вольтметра.Умножить полученный результат на 100.

Индикаторы в приборной доске автомобиля всегда играли и играют важную роль в отображении важных показателей состояния средства передвижения. Одним из важных и устанавливаемых на всех автомобилях является спидометр – прибор для отображения скорости передвижения автомобиля.

Автомобильные спидометры, устанавливаемые при производстве современных автомобилей, обладают весьма привлекательным внешним видом, четко и ярко отображают показания в темное время суток. Но что делать тем, у кого автомобиль старого производства, а спидометр оставляет желать лучшего в плане восприятия отображаемой информации?

Ответ прост – купить готовый, но только для тех, кто не увлекается электроникой и не любит сделать что-то своими руками. Именно поэтому, я решил собрать цифровой спидометр на замену штатному в автомобиле ВАЗ 2106 друга-автолюбителя.

Описание прибора

Так как хотелось, чтобы прибор был современным и выглядел красиво, то было принято решение использовать современную элементную базу и графический дисплей для отображения информации.

После тщательного и долгого просмотра статей в интернете были выбраны для использования следующие основные компоненты:

Микроконтроллер PIC18F2550 SOIC – «сердце» спидометра, выполняющее весь необходимый функционал.

Стабилизатор напряжения LM317 – регулируемый стабилизатор напряжения, который настроен на 10,5В, питает подсветку графического индикатора и стабилизатор напряжения, питающий логическую схему спидометра.

Стабилизатор напряжения L1117 – стабилизатор напряжения с фиксированным напряжением 3,3В, питающий логическую схему спидометра.

Графический LCD от телефона Siemens S65 (LS020) – используется для отображения всей информации, предоставляемой микроконтроллером.

Подробный список компонентов представлен в файлах проекта платы и схемы принципиальной электрической в формате программы Diptrace.

Функционал спидометра

При проектировании устройства захотелось добавить дополнительные функции, которые были бы интересны для автомобилиста, и которых не было в штатном спидометре:

Отображение напряжения бортовой сети автомобиля

Отображение ускорения автомобиля

Отображение времени разгона автомобиля с 0 до 100 км/ч

Спидометр способен показывать:

Скорость в диапазоне от 0 до 255 км/ч с точностью до 1 км/ч

Напряжение бортовой сети от 0 до 16В с точностью до 0,01В

Ускорение автомобиля от 0 до 255 м/с 2 с точностью до 0,01 м/с 2

Время разгона автомобиля до 100 км/ч от 0 до 255 с с точностью 0,1 с

Спидометр питается от бортовой сети автомобиля 12В

Работа спидометра

Для получения сведений о скорости автомобиля в коробку передач был установлен датчик скорости от автомобиля ВАЗ 2110, который сконструирован по принципу эффекта Холла и предназначен для преобразования частоты вращения приводного вала в частоту электрических импульсов.

Датчик скорости непосредственно подключен к плате спидометра. Для подключения датчика к спидометру необходимо правильно ориентировать контакты:

Датчик выдает 6 импульсов на один пройденный метр пути.

Сигнал от датчика является цифровым и имеет форму импульсов, что позволяет нам подсчитывать эти импульсы за равные промежутки времени.

Подсчет импульсов основан на том, что сигнал от датчика скорости приходит на порт микроконтроллера, настроенный на работу внешнего прерывания. В обработчике внешнего прерывания подсчитывается количество импульсов равное количеству прерываний за определенный промежуток времени, который отсчитывается внутренним таймером микроконтроллера.

Сам микроконтроллер работает на 48 МГц от кварцевого резонатора на 20 МГц. Такой мощный контроллер и запущен на такой высокой тактовой частоте не случайно. Для быстрого отображения информации на графическом LCD необходимо быстро выводить информацию, для чего и был выбран микроконтроллер PIC18F2550.

Вычисленная скорость отображается на графическом LCD.

Исходя из вычисленной текущей скорости, рассчитываются и другие показатели, такие как ускорение и время разгона до 100 км/ч, также отображаемые на графическом LCD.

Напряжение питания бортовой сети подается на АЦП микроконтроллера через делитель, чтобы напряжение, подводимое к контакту микроконтроллера, не превышало напряжение питания (3,3В). Напряжение измеряется через равные промежутки времени, отмеряемое одним из таймеров микроконтроллера. Измеряемое напряжение обрабатывается и выводится на графический LCD.

Таким образом, мы получаем на экране цифрового спидометра полную информацию о характере движения автомобиля, а также дополнительную информацию о состоянии аккумулятора.

Схема спидометра

Программа микроконтроллера

Программа микроконтроллера написана на языке CCS PICC. Для создания проекта программы микроконтроллера использовалась среда разработки MPLAB 8.66.

Корпус и установка

Плата спидометра выполнена из двустороннего фольгированного текстолита. Обе стороны соединены между собой переходными отверстиями.

Фото платы цифрового спидометра с двух сторон:

Плата с экраном были установлены в корпус штатного спидометра автомобиля ВАЗ 2106. Корпус штатного спидометра с платой цифрового спидометра был установлен в приборную панель на свое место.

Ниже показаны фото установленного цифрового спидометра в автомобиле.

Благодарности

Выражаю благодарность пользователям форума eletronix за предоставленную информацию о работе с LCD Siemens S65.

Используемая литература

Описание микроконтроллера Microchip PIC18F2550

Паспорт датчика скорости Ваз 2110

Help языка CCS PICC

Embedded C programming and the Microchip PIC – Richard Barnett, Larry O’cull, Sarah Cox, 2004

У собранного своими руками электронного спидометра будет три режима:

Спидометр (определение скорости) и одометр (пройденная дистанция)
Задача 1 – проехать 32 км (20 миль)
Задача 2 – достичь скорости 30 км\ч

Спидометр собран на Ардуино, так что нет предела вашему воображению.

Шаг 1: Как всё работает

Принцип работы проекта прост, но для сборки его нужно понимать. В самом простом понимании, он состоит из Геркона или магнитного выключателя, установленного на раму велосипеда и еще одного магнита, установленного на спицу колеса.

Так как колесо вращается, то магнит активизирует выключатель при каждом обороте. Сигнал поступает на Ардуино, который считает количество оборотов и по ним определяет покрытую дистанцию (нужно будет сначала указать диаметр вашего колеса). Также Ардуино следит за временем и вычисляет скорость. Данные выводятся на дисплей, где они отображаются в милях в час (или в километрах, если доработать формулу).

Шаг 2: Необходимые материалы

Проект недорогой и может обойтись вам в 300-700 рублей. Сборка потребует от вас некоторые умения в пайке.
Материалы для сборки:

Список необходимого инструмента:

Паяльник
Припой
Корпус
Что-то наподобие дремеля, чтобы прорезать в корпусе отверстия для установки электроники и дисплея
Горячий клей или что-то подобное для закрепления компонентов на местах.

Шаг 3: Код

Перед тем, как мы перейдём к электронике, будет неплохо загрузить код, чтобы вы не испытывали конфуз, метаясь между неправильно подключенными проводами. Загрузите код на Ардуино, перед этим не забыв указать диаметр колеса вашего велосипеда.

Шаг 4: Электроника

Схема соединения компонентов приложена выше, но я также напишу её отдельно.

Резистор на 220 Ом соединяем между пином 2 Ардуино и землёй
Мгновенный переключатель соединяется с пином 2 и vcc
Конденсатор на 0.1 uf помещаем между двумя клемами выключателя, чтобы уменьшить дибаунс
Геркон на vcc и A0
Резистор между A0 и gnd

После соединения всех компонентов можно запитать девайс и проверить, что всё работает.

Шаг 5: Корпус

Корпус можно сделать из пластика или дерева, он должен быть прочным и в нём должно быть достаточно пространства.
После установки переключателей, экрана, кнопки и хедеров проверьте девайс на работоспособность. Постарайтесь сделать устройство водонепроницаемым, ведь оно окажется в самых худших для работы условиях.

Шаг 6: Тестирование и устранение неполадок

Запитайте устройство от батарейки 9V и проверьте все три режима. Поднесите магнит близко к Геркону и скорость с дистанцией должны начать увеличиваться.

Рассказываю как сделать какую-либо вещь с пошаговыми фото и видео инструкциями.