Восстановление стрелочного индикатора приборной панели

Восстановление стрелочного индикатора приборной панели

В использовании находится еще довольного много автомобилей, где в приборных панелях для индикации различных его параметров используются аналоговые стрелочные приборы. И к сожалению, выход их из строя не редкость.
Заменить их исправными, зачастую нет возможности, да и детали для ремонта давно не выпускаются.

В конкретном случае, на автомобиле Тойота Прадо 1997 года, перестал работать тахометр.



Вскрытие и диагностика приборной панели выявило неисправность специализированной микросхемы BA6731.
Что это за микросхема, поиск в интернете не дал информации.

Вид на тахометр:


Микросхема:


Еще внутренностей, вид на катушку со стороны снятой платы без экрана:



Сбоку:



Идеальное техническое состояние автомобиля, несмотря на годы, не позволяли мирится с такой неприятностью, как неработающий прибор. А ставить что то непотребное и не аутентичное не дозволялось.
Несколько фотографий конструкции прибора приведено ниже. Чтобы понять как он работает,
разрисовал схему соединений на плате:



Затем проверил напряжение на обмотках магнитной системы, и как ведет себя стрелка при изменении потенциалов на обмотках. Данный стрелочный прибор — по сути двухфазный электродвигатель, с подпружиненным ротором.
Схема такой магнитной системы в упрощенном варианте:



Пропуская ток по какой либо одной обмотке, заставляем стрелку вставать строго перпендикулярно ей.
А комбинацией токов на обеих обмотках — задавать требуемое положение стрелки на шкале.
Просто как компас…
А при отсутствие токов — пружина приводила стрелку в крайнее положение, ограниченное стопором.
Номограммы угла положения стрелки, показаний тахометра при изменении потенциалов на обмотках показаны на рисунке ниже:



В центре схематически показаны разными цветами положения обмоток магнитной системы,
а внизу значения напряжений на них при требуем положении стрелки.
Да, тот самый синус и косинус.
В принципе, теперь все довольно просто и понятно. Осталось решить на чем реализовать данный принцип работы.
Для восстановления работы прибора, решил вместо вышедшей из строя микросхемы, использовать CAN модуль на микропроцессоре STM32, что позволит в дальнейшем гибко и оперативно менять параметры прибора для различных целей. Схема и использование подобных CAN — модулей описаны в предыдущих моих статьях (отлично подходит для бесключевых обходчиков иммобилайзеров, адаптеров кнопок на руле для аудиосистем (по CAN шине Volvo)и т.п.).
Подключение обмоток магнитной системы получились как на рисунке ниже:



Силовые ключи, работают в режиме ШИМ-модуляции, и в зависимости, в какую сторону надо пропускать ток через обмотку, работает верхний или нижний ключ катушки магнитной системы тахометра.

Программу писал так, что бы подключив такую конструкцию по USB к компьютеру, можно было задавать и проверять различные режимы работы тахометра. При этом, плата CAN-модуля видится как последовательный порт, и через программу — терминал, в диалоговом режиме управлять положением стрелки прибора и т. п.
Необходимо учитывать, что направление токов, при заданном угле стрелки, надо менять строго последовательно, чтобы стрелка не пошла в другую сторону. Ведь её положение, контроллером проконтролировать нет возможности.
Теперь зная принцип работы подобной системы, можно теперь легко и просто, не гадая, ставить стрелку прибора сразу в правильное её положение для работы, если пришлось снимать по какой либо причине.
В результате множества компромиссных решений, получившийся прибор заработал должным образом:



Собираем все:





Какие нюансы при его работе получились: прибор не точен, (думаю %5-10 в зависимости от сектора шкалы, да и цифры на шкалах тоже нанесены не ровно) так как что бы стрелка не колебалась при движении, она задемпфирована вязкой жидкостью, и малые шаги положения стрелка отрабатывает неохотно. Да и обмотки магнитной системы подключены одной стороной к стабилитрону на 5 Вольт, а другой стороной подключены к ключам модуля, а напряжение на ключах модуля меняется с напряжением в бортовой сети автомобиля.
Думал сделать таблицу коррекции во флеш-памяти, чтобы оперативно можно было корректировать показания, но оказалось «и так сойдет» :).
Если выключить двигатель автомобиля, убрать другие посторонние звуки, но подать сигнал тахометра — можно услышать как тихо-тихо пищит приборка:)

Тексты кода писать не буду тут, а файл управления стрелками приложу (Keil, CubeMX).
Код ужасен, ибо делал быстро, да и целый год ничего не писал сюда.

Если нашли ошибку или есть вопросы — пишите, буду исправляться :)
  • +8
  • 27 сентября 2017, 17:55
  • astaninss
  • 1
Файлы в топике: CANTAHO.zip

Комментарии (45)

RSS свернуть / развернуть
0
Извиняюсь за свой китайский, но кроме ценника я там ничего полезного не увидел :)
0
А купить и заменить не полезное?
+1
  • avatar
  • Vga
  • 27 сентября 2017, 20:59
Дело в том, что зарубежный автопром как правило выпускает специализированные комплектующие. В свободной продаже их не найти. Возможно к таким вещам имеют доступ лишь дилерские центры. Но и им это делать не с руки, бабла там не срубишь. Проще заменить целый блок чем искать в дефектном блоке мелкую неисправность.
Другое дело кустари одиночки, это их, то есть наша ниша. Тут уже возникают варианты решения проблем, либо искать донора, либо переделка.
0
Ты по ссылке в корне ветки ходил?
+1
  • avatar
  • Vga
  • 29 сентября 2017, 03:35
Автору несомненный респект что заморочился, разобрался как работает. Просто он говорил, что достать микру негде…
0
Он говорил, что инфы нарыть негде. И респект таки да, но лично я бы таки заменил микру. Во избежание лишних проводочков в тряской машине и все такое.
0
  • avatar
  • Vga
  • 27 сентября 2017, 21:09
Заменить их исправными, зачастую нет возможности, да и детали для ремонта давно не выпускаются.
Собственно, это и смутило
0
По существу, автопром это некая секретная область. Можно найти схемы теле и радиоприемников как современных так и выпущенных еще в начале прошлого столетия. Это же касается и многого другого из бытовой и пром электроники. В автопроме все иначе. Словно некая карта с большим числом белых пятен. Порой найти достойную замену той или иной детали в качестве альтернативы бывает довольно сложно.
0
Да, когда есть срок на все 2 дня, бюджет ограничен, и к сожалению личного телепортатора в Китай до конкретного продавца нет у меня, приходится делать так:) И не думаю, что когда японцы делали этот автомобиль более 20 лет назад, именно эти микросхемы они брали у этого продавца. Похожая маркировка не означает полный функционал оригинала к сожалению :)
0
Микросхема и будет тем самым оригиналом, с большой вероятностью. Не знаю, откуда китайцы их добывают — то ли скупают нелеквид, то ли выпаивают из мусора. Я так на Али чип для осцила, лет 20 как снятого с производства, нашел — заработал.
0
  • avatar
  • dev
  • 28 сентября 2017, 10:02
Выпаянных микрух на али немало. За некоторыми чипами, снятыми с производства — только туда и идти.
0
  • avatar
  • Vga
  • 29 сентября 2017, 03:37
Прикольно, мне понравилось. Только добавить бы CAT, чтобы статья целиком не вылазила на главной ))
0
Кота добавлять не нужно :), а вот тэг «cut» поставить не помешает.
0
Респект за то, что вникли, а еще больший за то, что поделились.
0
И еще, мне кажется, или верхние ключи тут не нужны, раз есть подтяжка 150 Ом?
0
Там не подтяжка, это такая средняя точка. Без нее пришлось бы городить два полных моста — на каждую катушку.
0
  • avatar
  • Vga
  • 29 сентября 2017, 03:38
Если выключить двигатель автомобиля, убрать другие посторонние звуки, но подать сигнал тахометра — можно услышать как тихо-тихо пищит приборка:)

А на ультразвук вывести это не удалось?
0
не работает нормально на большей частоте
0
BA6731A — наверное, это преобразователь частота-напряжение. Да, я тоже не нашел даташит на него, но примерно посмотреть, что оно делает, можно на примере аппнота на LM2907 (там на ней делают тахометр).
0
У него на входе просто импульсы таходатчика? Я почему-то подумал, что индикатор управляется по шине CAN. Тогда использовать модуль на STM32 — зачетное такое «из пушки по воробьям» (хотя я понимаю — есть мешок этих плат — зачем покупать что-то еще?).
0
  • avatar
  • Vga
  • 30 сентября 2017, 05:53
У аналоговой микрухи на входе просто импульсы, которые она интегрирует и полученной постоянкой рулит обмотками стрелочного тахометра. Но то, что автор предрагает в статье — совсем другое. Он по CAN берет в цифровом виде обороты и изображает их на тахометре шимом. Ну, я так понял.
0
Вот и мне так показалось было…
0
  • avatar
  • Vga
  • 30 сентября 2017, 15:16
Если бы было там по CAN, тогда еще проще все :), но там такого нет к сожалению. На машинах уже обычно стрелки на шаговых моторах с различными редукторами, и обмотки напрямую к ногам процессора. Там тоже есть заморочки некоторые, но редко. А вот с дисплейными приборками, там все сурово, печально и дорого, если какая беда.
0
Вы сейчас попытались попасть в ритм песни «что вы тетя, мнете тити?»
0
А по существу:)?
0
А по существу — все это об вашей схеме (спагетти) Вы четко указали на схеме некоторые входы/выходы, но забыли подписать их. Нифига не понятно, что это, вообще? Дальше вы пишете про CAN, BTL, потом сами решаете свою задачу другими средствами… Вот так вот, хрен вас поймешь :)
0
Из чего было из того и сделал.
Молодец что хотя бы так заставил работать. Хотя тахометр не самый нужный в машине прибор.
0
Если бы у меня был один лишний череп из скелета — я точно сделал бы из него тахометр.
0
Не дам! он не лишний!
0
Топикстартер, из вашего поста нифига не понятно. Поясните, пожалуйста, следующее:

1) Какой датчик (оборотов) стоит на колевале: какого типа, в каком именно месте он установлен.
2) Есть или нет за датчиком какая-нибудь электроная схема, например, буфер — аналог, или АЦП и дальше в CAN
3) Связан ли датчик оборотов с другими датчикими в отдельно взятой машине? Оцените, правильно это, или нет? :)

Три вопроса савсем да?
0
В проекте все на русском старался комментировать же… не читали?

1. Сигнал на тахометр идёт с блока управления двигателя. Меандр 12 Вольт.
2. Ничего не надо, через резистор на ногу процессора.
3. Вопрос не корректный, имеете представлени о работе электронных систем автомобиля?
0
У меня в душе грустно и одни матюги на уме

1) Меандр, наверное, не меандр. Посмотрите на него осциллом внимательно.
2) Какого процессора? Таки RC — фильтр предназначен для АЦП, или?
3) Нет, не имею. Но вам это не поможет :)
0
Не грустите, расскажите что нибудь интересное :)
0
Судя по году выпуска автомобиля то там скорее всего просто импульсы с частотой пропорциональной скорости вращения вала. А CAN там просто нет и эту плату просто использовали как макетку из-за отсутствия наличия. А сам по себе CAN ещё не стандарт в машинах. например у мня машина 2012 года а кана там нет. и большая часть всех систем сделана по старинке.
В автомобилях я думаю прогресс должен не так быстро внедрятся. Потому как машину сделают а она потом 30 лет должна в эксплуатации работать. А потом капремонт и ещё 30 :)
0
А я, как выше уже писал, совсем не имею представления ни о двиг… нет, стоп. Вас же не обм… Нет, скажем так: я имею представление об управлении любыми двигателями. Но мне не нравятся ДВС и я, по возможности, стараюсь в них ничего не понимать.

Ну, и чтобы мой пост не был пуст — предложу веселый, но совсем не эффективный тип тахометра: сельсин. А чо, если нормальные подшипники поставить — то вот он тебе: вращающийся трансформатор с двумя обмотками — одну обмотку сельсина цепляешь на одну обмотку тахометра, а вторую обмотку сельсина цепляешь на вторую обмотку тахометра. Отклонение стрелки калибруешь и выравниваешь либо резистором в любой (но одой) из обмоткок, либо числом ее витков.

А потом еще такой делаешь из оргстекла купол над сельсином и запиливаешь его на переднюю панель, чтобы девки знали: если у этого чувака тут ТАКОЕ крутиться, то уж мы-то как нибудь…
0
Погоди, погоди, расскажи-ка подробнее о сельсине. Как именно включить, куда подавать сигнал таходатчика? И у него же больше обмоток — одна однофазная и одна трехфазная.
0
Суть не в числе обмоток. Суть в повторении формы магнитного поля. Синус со сдвигом 90 градусов.
0
Но насколько я помню, сельсины при соединении встают в одинаковые положения. Т.е. все равно, нужно будет выставлять вал сельсина в то положение, в какое надо поставить стрелку.
Синус со сдвигом 90 градусов.
В трехфазнике 120 градусов же будет.
0
Ага, а в четырехфазнике — 90, но с точностью до фазы. Вот смотри — ты ведь знаешь, что такое шаговый двигатель? (да, я заню, что ты знаешь :)
А теперь представь себе «быстрый» шаговый двигатель — это синхронный мотор, то есть суммарный магнитный поток ротора (он не зависит он числа обмоток) стремиться быть перпендикулярным магнитному потоку статора (он тоже из обмоток).
А теперь представь, что у двух синхронных моторов статор и ротор попарно запараллелили :)
0
А теперь представь, что у двух синхронных моторов статор и ротор попарно запараллелили :)
У двух одинаковых. Если один трехфазный, а другой двухфазный — работать оно будет не сколько странно.

Но дело даже не в этом. Допустим, взяли сельсин с двумя обмотками, а не тремя. А чем вал сельсина-то ставить в нужное положение?
0
Вот так вопрос. Я вообще-то имел в виду что один из сельсинов — генератор, который крутится от ДВС :) Если к нему (к любым его двум обмоткам) просто так прицепить тахометр, такой, как в этой статье — тахометр начнет аццки вращаться, если в него не добавить спиральную пружинку ;)
Вообще, слово сельсин тут означает, что один моторчик-генератор крутит другой моторчик-тахометр.
0
Похоже, что с сельсинами я тут перемудрил :) Они тут не нужны. А именно: «один моторчик-генератор крутит другой моторчик-тахометр» — такая вот самоцитата, извините напутал.
0
тахометр начнет аццки вращаться, если в него не добавить спиральную пружинку ;)
А, ну вот теперь понятно. А то из исходного текста я подумал, что вращение вала сельсина от двигателя будет каким-то магическим образом ставить стрелку в пропорциональное оборотам положение.
0
Такой привод стрелки называется «Air core gauge». В сети много информации о нем. Сам когда-то подобную штуку оживлял)
0
Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.