Введение
Современный автомобиль – сложнейшее техническое средство над
созданием, которого трудятся тысячи инженеров, используя новейшие
технологии разных областей науки, в том числе современные
вычислительные машины. Но без вычислительных машин нельзя обойтись
не только при создании автомобиля, но и при его повседневной
эксплуатации.
Одним из инструментов помогающих в повседневной эксплуатации
автомобилей является бортовой компьютер. Бортовой компьютер –
компьютер, предназначенный для установки в автомобиль, он способен
отображать и контролировать все параметры автомобиля.
Бортовой компьютер стал неотъемлемой частью каждого
современного автомобиля. Бортовой компьютер, как и любой другой
компьютер, нуждается в регулярном техническом обслуживании. В
настоящее время почти во всех автомобильных сервисных центрах
производится техническое обслуживание только механических
компонентов машины, и не производится техническое обслуживание
электронных компонентов. Это обусловлено недостаточной квалификацией
работников сервисных центров, которые не имеют необходимых знаний в
области вычислительной техники.
Исходя из этого темой данного курсового проекта является
техническое обслуживание автомобильного бортового компьютера.
Лист
КП 230106.51 070113 0000 ПЗ
6
1 Общая часть
1.1 Конструкция бортового компьютера
Бортовые компьютеры для автомобилей выпускаются в корпусах,
унифицированных по габаритным и посадочным размерам для установки в
переднюю панель автомобиля. На рисунке 1 показан внешний вид бортового
компьютера. Почти все узлы бортового компьютера расположены в
металлическом корпусе, который служит для механической защиты
элементов бортового компьютера и электромагнитного экранирования.
Рисунок 1 – Внешний вид бортового компьютера
Исключение составляют дисплей и клавиатура бортового компьютера,
которые находятся на передней панели. Металлический корпус состоит из
двух деталей: основания и съемной крышки. Крышка и основание имеют П-
образную форму, у каждой есть по две боковые стенки. Электронные
компоненты бортового компьютера располагаются на единой односторонней
печатной плате. На печатной плате располагаются микросхемы и
электронные радиоэлементы с зазором не менее 2 мм для лучшего
охлаждения элементов. Способ установки обеспечивает доступ и замену
Лист
КП 230106.51 070113 0000 ПЗ
7
любой микросхемы. Для обеспечения помехоустойчивости на плате
установлены 12 конденсаторов. Микросхемы, конденсаторы и резисторы
распределены равномерно по всей площади печатной платы. На каждую
микросхему приходится не менее 0,05 мкФ. Для увеличения защиты от
воздействий внешней среды печатная плата покрывается двойным слоем
лака, который повышает электрическую изоляцию схемы, механическую
прочность, хорошо защищает конструкцию от влаги и пыли.
1.2 Параметры бортового компьютера
Параметры бортового компьютера указаны в таблице 1.
Таблица 1 – Параметры бортового компьютера
Напряжение питания: 7.5 -18
Потребляемый ток
В рабочем режиме: 0,1 А
В дежурном режиме: 0,01 А
Диапазон рабочих температур: -25- +40 ºС
Диапазон измерения напряжения 9-16 В
Диапазон измерения температуры: 25- +60 ºС
Лист
КП 230106.51 070113 0000 ПЗ
8
2 Специальная часть
2.1 Функциональные возможности
Бортовой компьютер является ключевым элементом в управлении
работой автомобиля при помощи него можно определить, что в автомобиле
неисправно или какие параметры автомобиля не соответствуют нормальным
и выявить возможные причины неисправности. Бортовой компьютер нельзя
сравнить со специальным диагностическим оборудованием, но вс? же
значительную часть информации о состоянии автомобиля он способен
отобразить. Количество функций современного бортового компьютера
измеряется десятками, а для некоторых моделей и сотнями. Ниже
перечислены некоторые из них:
а) отображает все доступные параметры системы
б) управляет доступными исполнительными механизмами
в) регулирует СО
г) показывает неисправности с текстовой расшифровкой ошибок
д) сбрасывает вышеуказанные ошибки
е) показывает идентификационные данные блока управления
ж) фиксирует пройденное расстояние от начала маршрута (в метрах)
з) фиксирует время нахождения на маршруте (включенное зажигание)
и) фиксирует время нахождения в движении (скорость движения не
равна нулю)
к) отображает текущую скорость движения автомобиля (в км/час)
л) отображает среднюю скорость движения на маршруте (в км/час)
м) фиксирует общий расход топлива на маршруте (в литрах)
н) фиксирует средний расход топлива на маршруте (в литрах на 100
км).
о) отображает мгновенный расход топлива (в литрах в час)
п) отображает остаток топлива в баке
Лист
КП 230106.51 070113 0000 ПЗ
9
р) отображает пробег на остатке
с) отображат время разгона в указанном диапазоне скоростей
2.1.1 Мгновенные параметры
Основным предназначением бортового компьютера является
отображение мгновенных параметров: текущее время, скорость автомобиля,
обороты двигателя, температура двигателя, температура в салоне и
температура наружного воздуха, остаток топлива в баке, бортовое
напряжение и ряд других параметров. Показания штатных систем
недостаточно точны, а самое главное, не поддаются коррекции. При
установке колес большего диаметра скорость автомобиля при тех же
оборотах двигателя будет выше. Штатный спидометр не будет
откорректирован под новый диаметр колес. Результатом будет отображение
неверной информации. В свою очередь большинство бортовых компьютеров
позволяют внести коррективы в свою работу и сообщают об истинном
значении скорости.
2.1.2 Маршрутные параметры
Бортовым компьютером можно отследить информацию о текущем
расходе топлива, среднем расходе на 100 км, расходе топлива за текущую
поездку, времени поездки, пройденном пути. Некоторые бортовые
компьютеры могут не только отображать информацию о совершенной
поездке, но и помогут запланировать новую. Бортовой компьютер сообщит
время, необходимое для преодоления пути, рассчитает рекомендуемую
скорость, сообщат о нужном количестве бензина или о количестве
километров, которые удастся преодолеть на остатке топлива.
Лист
КП 230106.51 070113 0000 ПЗ
10
2.1.3 Контроль над ситуацией
При нарушении работы системы охлаждения или в жаркий день
температура двигателя может превысить норму, в этом случае есть большой
риск закипания двигателя, что в конечном итоге обернется серьезными
проблемами для автомобиля. Бортовой компьютер постоянно отслеживает
температуру двигателя и немедленно предупреждает о возможном перегреве
двигателя звуковым сигналом. Точно так же он контролирует и
предупреждает о превышении рекомендуемой скорости движения, о
значении бортового напряжения, о необходимости очередного
техобслуживания. Существуют системы, сохраняющие работоспособность
автомобиля даже в случае выхода из строя того или иного датчика, чтобы
была возможность добраться до автосервиса или гаража и устранить
неисправность. Стратегия состоит в том, что при возникновении
неисправности в цепи какого-то датчика компьютер заменит сигнал этого
датчика на постоянное значение, хранящееся в памяти. При переходе в
режим ограниченной управляемости двигатель продолжает работать, хотя и с
меньшей эффективностью. Некоторые системы управления настолько
интеллектуальны, что водитель даже может не заметить, что продолжает
ехать с неисправностью. Только горящая сигнальная лампочка сигнализирует
о том, что с двигателем не все в порядке, либо его параметры работы не
соответствуют принятым нормам. При неисправности особо важных
датчиков компьютер может ограничить динамические характеристики
двигателя. После устранения неисправности система возвращается к
нормальному функционированию.
2.2 Принцип работы
Автомобильный компьютер является аналогом настольного
персонального компьютера и работают они по схожей схеме. Компьютер
Лист
КП 230106.51 070113 0000 ПЗ
11
получает некоторые исходные данные, обрабатывает их по заданной
программе и выводит на экран в форме, понятной пользователю.
2.2.1 Исходные данные
В персональном компьютере все достаточно понятно. Данные вводятся
с клавиатуры, сканера или считываются с носителей информации, например,
жесткого диска. Бортовой автомобильный компьютер получает
информацию, иным образом. Современный автомобиль имеет в наличии
большое количество разного рода датчиков, и блоков управления. Бортовой
компьютер подключается к цепи датчиков, таких как уровень топлива,
скорости, к цепи зажигания, к колодке диагностики, к датчику расхода
топлива и другим системам. То есть вся информация, которой оперирует
бортовой компьютер, была в автомобиле и до появления его, только
отсутствовала возможность их наглядного отображения.
2.2.2 Обработка данных
В памяти автомобильного бортового компьютера заложена программа,
которая обрабатывает полученные данные. Например, получив информацию
с датчика уровня и датчика расхода топлива, компьютер дает возможность
спрогнозировать пробег на остатке топлива. Бортовой компьютер ничего не
замеряет, всю информацию о процессах, происходящих с автомобилем, он
получает от штатных систем. Как правило, информация полученная от
штатных систем обладает большой погрешностью. Как следствие, все
значения, вычисленные на основании неверных данных, будут иметь мало
общего с действительностью. Программа бортового компьютера позволяет
подстроить показания по расходу топлива, расчету скорости и пробегу.
Отсутствие данной функции не позволит получить достоверную
информацию от бортового компьютера.
Лист
КП 230106.51 070113 0000 ПЗ
12
2.2.3 Отображение информации
Отображение информации бортовым компьютером происходит
посредством дисплея. Он может быть цифровой, трех- или
четырехразрядный. Для большей информативности дисплеев может быть
два. Также встречаются модели с жидкокристаллическим дисплеем
изготовленным на основе тонкопленочных транзисторов, аналогичным тем,
что устанавливается в мобильные телефоны. Бортовые компьютеры с этим
типом дисплея наиболее удобны, однако цена их значительно выше.
2.3 Принципиальная схема
Схема электрическая принципиальная представлена в графической
части курсового проекта. Бортовой компьютер питается от бортовой сети
автомобиля, в которой возможны значительные броски питания и помехи.
Для исключения неблагоприятных факторов предназначен ряд
дополнительных элементов. Для защиты схемы от неправильной подачи
напряжения питания служит диод (VD6) с прямым током не менее 300 mA.
Для защиты схемы от бросков по питанию служит специальный варистор
R19.
2.3.1 Контроллер
Контроллер AT89S53 представляет собой экономичный,
высокопроизводительный, 8-ми разрядный CMOS микроконтроллер с,
загружаемой, программируемой и стираемой памятью объемом 12 Кбайт.
Производится с применением технологии энергонезависимой памяти с
высокой плотностью размещения, разработанной корпорацией Atmel, и
имеет совместимость с, широко используемым, стандартным набором
инструкций, и расположением выводов стандарта 80С51. Наличие
встроенной Flash памяти с поддержкой функции загрузки позволяет
производить внутрисистемное перепрограммирование программного кода
Лист
КП 230106.51 070113 0000 ПЗ
13
посредством последовательного SPI (англ.Serial Peripheral Interface,—
последовательный синхронный стандарт передачи данных в режиме полного
дуплекса,разработанный компанией Motorolaдля обеспечения простого и
недорогого сопряжения микроконтроллеров и периферии) интерфейса, или с
помощью стандартного программатора энергонезависимой памяти.
Благодаря объединению универсального 8-ми разрядного центрального
процессора и загружаемой Flash памяти на одном кристалле,
микроконтроллер Atmel имеет возможность изменения одного байта за раз, а
обращение к ней производится посредством последовательного SPI
интерфейса. Структурная схема контроллера представлена на рисунке 2
Рисунок 2 – Структурная схема контроллера
2.3.2 Постоянное запоминающее устройство
В качестве ПЗУ может использоваться память AT24C64. Но наличие
его не обязателно. Это обусловлено тем что контроллер уже содержит в
своей структуре постоянно-запоминающее устройство.
Лист
КП 230106.51 070113 0000 ПЗ
14
Изображение микросхемы памяти представлено на рисунке 3. Это
65536 битная серийная электрически стираемая и программируемая память
(EEPROM), организованная как 8192 слова по 8 бит каждое той же фирмы
производителя, что и микроконтроллер, производства компании Atmel.
Рисунок 3 – Внешний вид микросхемы постоянно запоминающего устройства
2.3.3 Дисплей
Для отображения информации используется двухстрочный 16-ти
символьный русифицированный жидкокристаллический дисплей со
светодиодной подсветкой. Данный дисплей может быть любой фирмы
изготовителя. Дисплей - самый дорогой компонент бортового компьютера. В
данной модели используется дисплей DV16110: 2 строки 16 символов англо-
русский, с подсветкой.
Лист
КП 230106.51 070113 0000 ПЗ
15
Изображение дисплея представлено на рисунке 4.
Рисунок 4 – Внешний вид дисплея
2.3.4 Микросхема OBD II интерфейса
Интегральная микросхема МС33290 - интерфейс подключения к
диагностической линии автомобиля. В данной модели компьютера не
является обязательной, так как функции этой микросхемы выполняет
контроллер Является последовательным интерфейсом связи,
предназначенным для обеспечения двунаправленной полудуплексной связи
взаимодействия с автомобильной диагностической системой управления.
Предназначен для взаимодействия устройств на основе микроконтроллеров и
электронного блока управления через специальный ISO K-линию.
Изображение микросхемы интерфейса представлено на рисунке 5.
Рисунок 5 – Внешний вид микросхемы интерфейса OBD-II
Лист
КП 230106.51 070113 0000 ПЗ
16
2.4 Интерфейсы
2.4.1 OBD II-интерфейс
Рисунок 6 – Внешний вид разъема интерфейса OBD-II
Существуют три основных OBD-II протокола, с небольшими
различиями систем, в способах соединения бортовых диагностических
устройств и диагностических устройств и инструментов. Можно определить
какой протокол использует автомобиль, по коммутации разъема. Если разъем
имеет контакт в №7 и отсутствуют контакты №2 и №10, тогда автомобиль
оборудован по ISO 9141 протоколу (К-линия). Если нет контакта в №7, тогда
применяется SAE протокол, Если используются контакты №7 и №2 и/или
№10, автомобиль может использовать ISO протокол. Все три OBD-II
протокола, используют набор команд согласно SAE J1979 стандарту.
Автомобили, выпущенные до введения OBD-II, имеют разъемы в
различных местах под приборной панелью. Все OBD-II имеют разъемы,
расположены в местах, досягаемых с места водителя. Кабель от
диагностического инструмента подключается в OBD-II J1962 разъем.
Существуют различные виды диагностических инструментов от сканеров и
карманных компьютеров для считывания кодов ошибок до сложных
диагностических устройств и компьютеров.
Подключение к ноутбуку при помощи OBD-II интерфейса или
настольному компьютеру предоставляет возможность использовать
дополнительную память и получать и обрабатывать информацию с
использованием различных графических приложений.
Лист
КП 230106.51 070113 0000 ПЗ
17
2.4.1 CAN-интерфейс
Рисунок 7 – Внешний вид разъема интерфейса CAN
CAN (англ. Controller Area Network – сеть контроллеров) протокол
является стандартом ISO (ISO 11898) для последовательной передачи
данных. Протокол разработан для приложений автомобильного применения.
В настоящее время CAN системы широко распространены и применяются в
индустриальной автоматике, различных транспортных, специальных
машинах и автомобилях. Разъем CAN изображен на рисунке 7.
CAN стандарт описывает параметры сигнала на физическом уровне и
порядок передачи данных который определен двумя различными типами
сообщений, правила арбитража доступа шины и метод определения и
проверки неисправности.
CAN определен стандартом ISO 11898-1 и включает следующие
основные сведения:
а) На физическом уровне, сигнал передается, используя витую пару.
б) Для контроля к доступу шины применяются правила арбитража.
в) Блоки данных небольшие по размеру (в большинстве случаев 8
байт) и защищены контрольной суммой.
г) Блоки данных не имеют адресации, вместо того каждый блок
содержит числовое значение, которое определяет приоритет передачи по
шине, так же может нести идентификатор содержания блока данных.
д) сложная схема обработки ошибок, которая приводит к повторной
передаче данных, которые должным образом не получены.
е) Эффективные действия по изоляции неисправностей и отключение
источника неисправности от шины.
Лист
КП 230106.51 070113 0000 ПЗ
18
2.5 Режимы работы
2.5.1 Маршрутный компьютер
Алгоритм функционирования маршрутного компьютера примерно
следующий:
а) Постоянно производится подсчет времени, импульсов с датчиков
расхода топлива и скорости, а также измерение длительности между
импульсами с датчика скорости.
б) Производится опрос клавиатуры и, в случае необходимости,
модификация выбранного режима работы. Количество кнопок управления не
превышает 4 штуки и выбор режима работы осуществляется с помощью
меню.
в) Обновляется информация на индикаторе с преобразованием
накопленных первичных данных. Информация для пользователя должна
выводиться в удобной форме, т.е. в виде развернутых буквенно-цифровых
сообщений и подсказок, что требует применения знакосинтезирующего
индикатора как минимум с 1 строкой на 16 символов (лучше 2*20). Объем
информации для отображения в развернутом виде очень большой, что влечет
за собой увеличение памяти для ее хранения. Первичные данные должны
быть пересчитаны по несложным формулам (точность вычислений при этом
может быть невелика) и преобразованы из двоичной формы в символьный
формат.
г) Делается пауза, т.к. исходя из психофизиологических особенностей
человека частота обновления информации не должна превышать 10Гц, и все
повторяется сначала.
Лист
КП 230106.51 070113 0000 ПЗ
19
2.5.2 Тестер
Алгоритм функционирования практически любого диагностического
тестера начального уровня, работающего по протоколу KWP2000 и
подключенного к К-линии, следующий:
а) Производится опрос клавиатуры и, в случае необходимости,
модификация выбранного режима работы. Количество кнопок управления не
превышает 4 штуки и выбор режима работы, которое осуществляется с
помощью меню.
б) Формируется запрос на ЭБУ, соответствующий заданному режиму
работы. Виды запросов весьма многообразны, однако их содержание (за
небольшим исключением, например запросов на изменение состояния
исполнительных механизмов) постоянно.
в) Ожидается ответ от ЭБУ и осуществляется прием данных при его
получении. Длина принимаемого сообщения не превышает 128 байт.
г) По истечении времени ожидания или завершении приема данных
производится анализ сложившейся ситуации и в соответствии с ней
возможна модификация заданного режима работы.
д) При необходимости обновляется информация на индикаторе с
преобразованием полученных из ЭБУ данных. Полученные из ЭБУ данные, в
некоторых случаях, должны быть пересчитаны по несложной формуле
(точность вычислений при этом может быть невелика) и преобразованы из
двоичной формы в символьный формат.
Делается пауза, т.к. согласно протокола, запросы на ЭБУ должны
выдаваться не раньше 100 мс по окончании предыдущего сеанса обмена, и
все повторяется сначала.
Лист
КП 230106.51 070113 0000 ПЗ
20
2.6 Периферийные устройства
2.6.1 Электронный блок управления двигателем
Электронный блок управления двигателем (ЭБУ) – устройство
управляющее работой двигателя автомобиля. Электронный блок управления
принимает информацию от датчиков и в соответствии с заложенным
программным обеспечением формирует управляющие воздействия на
исполнительные устройства систем двигателя. Внешний вид электронного
блока управления представлен на рисунке 8.
Рисунок 8 – Электронный блок управления двигателем
Электронный блок управления не только управляет двигателем, но и
при возникновении неисправностей записывает информацию о них в
собственную память.
Электронный блок управления подключается к бортовому компьютеру
посредствам К-линии. Бортовой компьютер в режиме тестера получает от
ЭБУ всю подробную информацию об имеющихся ошибках в работе
двигателя. Если же бортовой компьютер работает в режиме маршрутного
компьютера то ему передаются мгновенные параметры автомобиля такие как
обороты двигателя, мгновенный расход топлива и скорость.
Лист
КП 230106.51 070113 0000 ПЗ
21
2.6.2 Парктроники
Парктроник – это специальный радар, который используют для
измерения расстояния между транспортным средством и прочими объектами,
которые могут встретиться во время пути на обочине, или даже расстояние
до других автомобилей. Внешний вид парктроника изображен на рисунке 9.
При движении автомобиля,парковочные радары способны предупреждать
водителя о возникающей угрозе, например о внезапно появившемся
автомобилеили резко приближающемся объекте. Особо необходимо
отметить возможность парктроников предупреждать водителя о
малогабаритных препятствиях, таких как столбики, крупные предметы,
лежащие на земле, и прочее. Если используется парктроник, то существенно
снижается вероятность столкновения с препятствием или другим
автомобилем во время парковочных маневров, что особенно важно в
городском хаосе автомобильного движения. Еще одно место, где
парктроникимогут оказать ощутимую пользу – это городские
автомобильные пробки. Множество очень близко расположенных
автомобилей,медленный поток, все это, как правило, приводит к
столкновениям. При использовании парктроника,становится возможным
более безопасно преодолевать городские пробки.
Рисунок 9 – Внешний вид парктроника
Лист
КП 230106.51 070113 0000 ПЗ
22
2.7 Техническое обслуживание бортового компьютера
Во избежание возникновения неисправностей бортового компьютера
необходимо периодически контролировать следующие параметры :
а) отсутствие замыкания по питанию (между линиями +5В и GND).
При отсутствии замыкания подается напряжение питания (12В) и
необходимо убедиться в наличии +5В во всех точках схемы, куда +5В
должны приходить.
б) формирование сигнала "Сброс". При включении питания на выводе
9 RSТ микроконтроллера должна кратковременно появляться логическая
единица, а затем все время держаться уровень логического нуля.
в) работа внутреннего генератора МК. На выводах 18 и 19 МК должен
быть синус частотой 12 мГц, а на выводе 30 должен быть меандр с частотой 2
мГц.
г) правильность адресации к памяти . На выводе 29 (PME) МК должен
быть уровень логической единице. Если на выводе PME присутствует
постоянная генерация - то контроллер работает с внешней памятью –
необходимо убедится в наличии уровня логической единицы на выводе 31
микроконтроллера. Если на выводе PME периодически появляются пачки
импульсов, то происходит выход программы за пределы внутренней памяти,
чего не должно быть. Это говорит о том что, микроконтроллер не
запрограммирован или запрограммирован неверно.
После старта программа инициализирует последовательный порт и
системный таймер (что никак не отражается на выводах МК), а затем
инициализирует жидкокристаллический индикатор: на порт P2
микроконтроллера выставляются команды, сопровождаемые импульсами
единичной полярности на вход E жидкокристаллического индикатора. После
записи каждой команды МК переводит все линии порта P2 в единичное
состояние и начинать опрашивать готовность жидкокристаллического
индикатора, выдавая импульсы единичной полярности на вход Е
Лист
КП 230106.51 070113 0000 ПЗ
23
жидкокристаллического индикатора. Если по какой-либо причине индикатор
не выставляет флаг готовности, программа зацикливается на опросе
готовности жидкокристаллического индикатора.
Если на дисплее горят черные квадраты, то необходимо отрегулировать
яркость свечения индикатора потенциометром R4. При очищенном экране
черных квадратов не должно быть видно (или они должны быть еле
заметны).
Устранить неисправность бортового компьютера можно с помощью
алгоритма приведенного в графической части курсового проекта.
Типичные неисправности бортовых компьютеров приведены в
Таблице2.
Таблица2 - Типичные неисправности бортовых компьютеров
неисправность вероятная причина методы устранения
дисплей не светится, ненадежный контакт в проверить разъем и
подсветка не включается переходной колодке или в поправить штыри
местах подключения к
проводке автомобиля
компьютер работает но нет отсутствует сигнал с блока проверьте надежность
параметров в некоторых управления соединения белого провода с
режимах контактом К-линии в
диагностической колодке
в а/м не установлен если а в а/м не установлен
иммобилайзер иммобилайзер установите
перемычку согласно
инструкции
блок управления не проверьте соответствие
поддерживается БК типов блоков управления,
типам поддерживаемым в
инструкции
Лист
КП 230106.51 070113 0000 ПЗ
24
Таблица 2 продолжение
нет напряжения на проводе проверьте появляется ли
зажигания напряжение на синем
проводе после включения
зажигания
неправильное напряжение в неправильно опознан блок установить тип ЭБУ вручную
бортовой сети управления или отсоединить-
подсоединить компьютер к
переходной колодке и
включить зажигание на 15-
20сек.
датчик температуры обрыв датчика температуры проверьте контакт проводов
постоянно показывает -30 термодатчика в переходной
градусов колодке
БК при движении произошел выход параметров найти причину и устранить
периодически включает 4.2 5.3 6.1 6.2 за границы ее
звуковой сигнал диапазона
показания термометра можно провести отсоедините переходную
систематически смешены корректировку, но при этом сбрасываются установки и накопленные параметры колодку
относительно действительной температуры окружающего воздуха
необходимо обратно
подсоединить переходную
колодку БК одновременно
удерживая нажатыми
клавиши ?, и ?до тех пор
пока на дисплее не загорится
Т°С и замигает диагностика,
при этом Вы попадете в
режим настройки
нажатием кнопки ?? выйти
в обычный режим
функционирования
компьютера
Лист
КП 230106.51 070113 0000 ПЗ
25
Причиной нестабильной работы бортового компьютера может быть
сбой в программном обеспечении. Для устранения этой проблемы
необходимо перепрограммировать микроконтроллер. Микроконтроллер
программируется через параллельный порт (LPT ). Необходимо учесть, что
максимальная длина кабеля, соединяющего микроконтроллер с
компьютером не должна превышать 20-30 см.
Лист
КП 230106.51 070113 0000 ПЗ
26
3 Расчетная часть
3.1 Выбор компонентов персонального компьютера
Системная плата Zotac GF9300-D-E mini-ITX. На рисунке 10 изображен
внешний вид системной платы. Характеристики системной платы указаны в
таблице 3.
Рисунок 10 – Системная плата
Таблица 3 – Характеристики системной платы
Характеристика Значение
Чипсет NVIDIA® nForce 9300
Сокет LGA 775
Видеоадаптер Integrated NVIDIA® GeForce 9300
Интерфейсы SATA-II, PCI
Видеоинтерфейсы VGA, DVI и HDMI
Звуковой адаптер HD Audio 5.1
Сетевой контроллер LAN 10/100/1000
Встроенный адаптер беспроводной сети 802.11b/g
Порты USB,шт USB2.0 8
Форм-фактор 17Х17см mITX
Мощность потребления,Вт 58
Поддерживаемая память DDR2
Лист
КП 230106.51 070113 0000 ПЗ
27
Процессор Intel Core 2 Quad Q8200 tray. Характеристики процессора
указаны в таблице 4, а внешний вид показан на рисунке 11.
Рисунок 11 – Процессор
Таблица 4 – Характеристики процессора
Характеристика Значение
Сокет LGA775
Тактовая частота, МГц 2333
Частота шины, МГц 1333
Коэффициент умножения 7
Ядро Yorkfield
Количество ядер 4
Техпроцесс,нм 45
Комплектация OEM
Мощность потребления,Вт 65
Лист
КП 230106.51 070113 0000 ПЗ
28
Жесткий диск HDD 500ГБ 5400 SATA 2,5" Western Digital 5000BEVT.
Харктеристики жесткого диска указаны в Таблице 5. Прешний вид
представлен на рисунке 12.
Рисунок 12 – Жесткий диск
Таблица 5 – Характеристики жесткого диска
Характеристика Значение
Форм-фактор 2,5”
Объем HDD, ГБ 250
Объем буфера, Мб 8
Скорость вращения об./мин. 5400
Ударостойкость,G 1000
Уровень шума,Дб 23
Интерфейс SATA II
Размеры (Ш*В*Д), мм 69.85*9.5*100.5
Вес,г. 98,8
Мощность потребления, Вт 8
Лист
КП 230106.51 070113 0000 ПЗ
29
Дисковод DVD-RW IDE Optiarc AD-7910A. Харктеристики дисковода
указаны в Таблице 6. Внешний вид показан на рисунке 13.
Рисунок 13 – Дисковод
Таблица 6 – Характеристики дисковода
Характеристика Значение
Производитель Optiarc
Модель DVD-RW IDE Optiarc AD-7910A
Скорость чтения CD-ROM 48х
Скорость записи CD-R 48х
Скорость записи CD-RW 32x
Скорость чтения DVD-ROM 16х
Скорость записи DVD-R DVD R 16x / DVD R DL 8x / DVD-RAM 12x
Скорость записи DVD-RW DVDплюс RW 8x / DVD-RW 6x
Скорость чтения BD-ROM BD-ROM 6x / BD-R 6x / BD-RE 6x
Размер буфера, Мб 2
Интерфейс SATA II
Потребляемая мощность, Вт 25
Лист
КП 230106.51 070113 0000 ПЗ
30
Оперативная память DDR2 1GB Kingston KVR800D2N5. Харктеристики
оперативной памяти указаны в Таблице 7. Внешний вид оперативной памяти
представлен на рисунке 14.
Рисунок 14 – Оперативная память
Таблица 7 – Характеристики оперативной памяти DDR2 1GB Kingston KVR800D2N5
Характеристика Значение
Производитель Kingston
Модель DDR2 1GB Kingston KVR800D2N5
Тип памяти DDR2
Форм-фактор DIMM 240-контактный
Тактовая частота, МГц 800
Пропускная способность, Мб/с 12800
Объем, Гб 1
Потребляемая мощность,Вт 14
Лист
КП 230106.51 070113 0000 ПЗ
31
3.2 Тепловой расчет
Рассчитать необходимую мощность корпусной системы охлаждения
можно по формуле:
Q ? 1 . 76 * P /( T ? T )
общ i o ,
где P - полная тепловая мощность компьютерной системы, ? C
общ
T - температура внутри системного блока, ? C
i
T - температура помещения, ? C
o
Q - производительность корпусной системы охлаждения, CFM
Полная тепловая мощность( P ) находится по формуле:
общ
P ? T ? T ? T
систпл цп диск ,
где T - температура системной платы, ? C
систпл
Т - температура центрального процессора, ? C
цп
Т - температура жесткого диска, ? C
диск
P ? 41 ? ? 40 ? ? 33 ? ? 114 0
Так как учтены не все компоненты, то добавляем 20%.
Р ? ( 164 * 20 ) / 100 ? 22 , 8 0
доб
где Р - добавочная тепловая мощность компьютерной системы
доб
Полную тепловую мощность компьютерной системы находим по
формуле:
Р ? Р ? Р
общ доб
P ? 114 0 ? 22 . 8 0 ? 136 . 8 0
общ
Q ? 1 . 76 * 136 . 8 /( 35 ? 23 ) ? 20 . 06 CFM
3.3 Выбор системы охлаждения
Так как данный компьютер предназначен для установки в автомобиль
он является мобильным и подразумевает малое энергопотребление и как
Лист
КП 230106.51 070113 0000 ПЗ
32
следствие малое выделение тепла. Поэтому достаточно установки
вентилятора только на центральный процессор.
Вентилятор для процессора низкопрофильный кулер Titan TTC-
NK54TZхарактеристики приведены в таблице 8. Вентилятор изображен на
рисунке 15.
Рисунок 15 – Вентилятор
Таблица 8 – Характеристики вентилятора для процессора Titan Fenrir TTC-NK54TZ
Характеристика Значение
Производитель Titan
Модель Fenrir TTC-NK54TZ
Габариты вентилятора, мм 80 x 800 x 10
Общие габариты, мм 93 x 107x 39
Скорость вращения, об/мин 800 - 2200 10%
Тип подшипника Z-axis Bearing
Напряжение питания, В 12
Воздушный поток, CFM 24,71
Потребляемая мощность, Вт 4
Воздушный поток, обеспечиваемый вентилятором центрального
процессора обеспечивает необходимое охлаждение = 24,71 CFM
Лист
КП 230106.51 070113 0000 ПЗ
33
3.4 Выбор блока питания
Чтобы выбрать блок питания необходимо сначала рассчитать мощность
потребления всех элементов системного блока. Расчет общей нагрузки на
блок питания осуществляется по следующей формуле:
P = Pmot + Pcpu + Pddr + Phdd + Pdvd + Pmod + Pcol,
где Pmot – потребляемая мощность материнской платы, Вт
Pcpu - потребляемая мощность процессора, Вт
Pddr - потребляемая мощность оперативной памяти, Вт
Phdd - потребляемая мощность жесткого диска, Вт
Pdvd - потребляемая мощность DVD привода, Вт
Pmod – дополнительная мощность на модернизацию, Вт
Pcol - потребляемая мощность вентилятора для процессора, Вт
P = 58 Вт + 65 Вт + 14 Вт + 8Вт + 25 Вт + 50 Вт + 4 Вт + = 224 Вт
Исходя из требуемой мощности, выбирается автомобильный блок
питания M4-ATX. Характеристики блока питания приведены в таблице 9.
Таблица 9 – Характеристики автомобильного блока питания M4-ATX
Характеристика Значение
Производитель MiniBox
Модель M4-ATX
Стандарт ATX
Частота, Гц 50,60
КПД, % 89
Выходная мощность, Вт 250
Лист
КП 230106.51 070113 0000 ПЗ
34
Блок питания изображен на рисунке 16.
Рисунок 16 – Блок питания
КП 230106.51 070113 0000 ПЗ
3.5 Выбор корпуса
С учетом того что форм-фактор материнской платы mini-ITX
необходимо выбрать и корпус соответствующего формата.
Выбирается корпус mini-ITX Chenbro PC781. Параметры корпуса
представлены в таблице 10. Изображение корпуса представлено на
рисунке 17.
Таблица 10 - Параметры
Характеристика Значение
Цвет Черный
Габариты(ВхШхД), мм 75х230х220
Форм-фактор, мм mini-ITX (170х170)
Разъем на лицевой панели два разъема USB, линейный выход,
микрофонный вход, разъем 1394,
устройство чтения карт памяти
Система охлаждения отсутствует
Поддерживаемые устройства Оптический привод CD / DVD (для
ноутбуков), HDD 2,5”
Рисунок 17 – Корпус
Лист
КП 230106.51 070113 0000 ПЗ
36
Список используемых источников
1. Опарин И., Купеев Ю., Белов Е. Электронные системы зажигания. -
М.: Машиностроение, 2004.
2. В.Петик, К.Черемис, г. Энергодар «Радиолюбитель».
3. Юшин A.M. Цифровые микросхемы для электронных устройств.
Справочник. - М.: Высшая школа. 2003.
4. Справочник по полупроводниковым приборам: диоды, транзисторы.
А. Б. Гитцевич., А. А. Зайцев. «Радиотон», Москва 1995 г.
5. С. Т. Усатенко, Т. К. Каченюк, М. В. Терехова "Выполнение элек-
трических схем по ЕСКД", справочник, Москва, издательство стандартов, 1999 г.
6. Садченко Д. А. Справочное пособие по радиоэлементам. Том 1. - М.:
СОЛОН-Р, 1997 г.-208с.
7. Шило В.А. Популярные цифровые микросхемы. Справочник. - М.:
Радио и связь, 2007.
8. Сайт радиолюбителей www.radioland.ru
Лист
КП 230106.51 070113 0000 ПЗ
37
Изм. Лист № докум. Подпись Дата
000 3 0 011 07 .51 106 230 КП
Начало
Бортовой компьютер
работает нестабильно или
частично не работает
Да
Нет напряжения в
бортовой сети ?
Нет
Отсоединен кабель Да
связи с
электронного блока
управления ?
Нет
Да
Есть обрывы в
соединительных
кабелях ?
Нет
Да
Не подключены
парктроники ?
Нет
Да
Блок управления
опознан
неправильно ?
Нет
1
Проверить
акамуляторную
батарею или
зажигание
Подсоединить кабель
к электронному блоку
управления
Заменить кабели с
обрывами
Подключить
парктроник или
проверить контакты
Установить тип
электронного блока
управления вручную
или перезапустить
бортовой компьютер
Заменить
электронный блок
управления на более
позднюю модель
Перепрограммировать
бортовой компьютер
Проверить и заменить
элементы схемы
питания бортового
компьютера
Проверить и заменить
элементы схемы
питания электронного
блока управления
Заменить
неисправные
светодиоды
Конец
1
Электронный блок
управления не
поддерживается бортовым
компьютером ?
Нет
Не корректно работает
программное обеспечение
бортового компьютера ?
Нет
Схема питания
бортового
компьютера вышла
из строя ?
Нет
Схема питания
электронного блока
управления вышла
из строя ?
Нет
Светодиоды
подсветки дисплея
вышли из строя ?
Нет
2
2
Да Проверить контакты и
Дисплей не
разъемы или
работает ?
заменить дисплей
Нет
Да
Микросхема
Замени микросхему
контроллера вышла
контроллера
из строя ?
Нет
Да Заменить микросхему
Микросхема постоянно - постоянно
запоминающего запоминающего
устройства вышла из устройства
строя
Нет
Да
Микросхема OBD-
Заменить микросхему
интерфейса вышла
OBD- интнрфейса
из строя ?
Нет
Тестирование
Ввод в
эксплуатацию
КП 230106.51 070113 0000 Д
Алгоритм поиска Лит Масса Масштаб
Изм . Лист № документа Подп . Дата неисправностей
Разработал Комаров М . Н . автомобильного
Проверил Шипицына Н . А . бортового компьютера
Т . Контр . Лист 1 Листов 1
ЛМК ОВТ 07-1
Н . Контр . Гаркавченко О . А .
Утв . Радченко Т . И .
Изм . Лист № документа Подп . Дата
Разработал Комаров М . Н
Проверил Шипицына Н . А .
Т . Контр .
Н . Контр . Гаркавченко О . А .
Утв . Радченко Т . И .
КП 230106.51 070113 0000 Э3
Автомобильный бортовой Лит Масса Масштаб
компьютер
Схема электрическая
принципиальная
Лист 1 Листов 1
ЛМК ОВТ -07-1
3 0 Э 000 13 701 1 0 6.5 010 23 КП