4.5 Расчет и выбор других элементов системы

Датчик скорости автомобиля подключается через входной делитель, собранный на резисторах R1, R2. Для фильтрации высокочастотных помех используется емкость С1. Далее импульсный сигнал следует на формирователь импульсов, собранный на микросхеме 133ТЛ1, которая формирует цифровые импульсы, поступающие на дискретный вход порта микроконтроллера. Чтобы защитить микросхему от перенапряжения используется диод VD1. Принципиальная схема устройства управления представлена на рисунке 3.6.

Сигналы с выключателей внешнего освещения и указателей поворота подключаются к портам микропроцессора также через делители напряжения R17, R18 и R19, R20, как и делитель R1, R2, они используются для преобразования напряжения на переключателях к уровню ТТЛ, (около 5В) для формирования логической «1». Сопротивления этих делителей рассчитываются по формулам:

, (3.1)

, (3.2)

, (3.3)

где U1 входное напряжение 12в;

U2 выходное напряжение логического уровня 5В.

Уравнения (3.1) – (3.3) определяют соотношения для расчета трех сопротивлений. Остальные сопротивления вычисляются из требований по ограничению тока.

Максимальный ток входа микропроцессора около 10 мА. Чтобы не перегружать вход микроконтроллера, рассчитаем параметры делителя

Рисунок 7 – Схема электрическая принципиальная разработанной микроконтроллерной системы автоматической регулировки фар

напряжения для рабочего тока 5мА. Тогда сопротивления R1, R17 и R19 определяются по формулам:

КОм, (3.4)

КОм, (3.5)

КОм, (3.6)

Соответственно, сопротивления R2, R18 и R20 находятся из соотношений (3.1) – (3.3):

КОм, (3.7)

КОм, (3.8)

КОм, (3.9)

Сопротивления выбираются из стандартного ряда. Наиболее близкое значение составляет 3,4 кОм.

Сигналы с аналоговых датчиков лежат в пределах от 0 до 4,5 В и от 0,1 до 4,9 В, т.е. укладываются в требуемых диапазон напряжений. Для согласования по мощности используются усилители на основе операционных усилителей КР572УД1. Коэффициент передачи каждого усилителя равен -1. Исходя из этого требования, запишем следующее уравнение для определения сопротивлений R3, R4:

. (3.10)

Так как входное сопротивление ОУ по постоянному току велико, то для того, чтобы входной ток микроконтроллера определялся выходным током усилителя, достаточно выполнить соотношение:

, (3.11)

где – выходное сопротивление операционного усилителя, равное около 1 кОм.

Исходя их соотношения (3.11) выберем сопротивление R3:

кОм. (3.12)

Тогда сопротивление R4 находится из соотношения (3.10)

кОм. (3.13)

Аналогичным образом рассчитываются все резисторы блоков, обозначенных на принципиальной схеме Б1.

Разрабатываемое устройство должно иметь возможность программно управлять включением и выключением дополнительных фар головного освещения. Управление производится с помощью микросхем-драйверов BTS436, представляющих собой ключи большой мощности, коммутирующие напряжение бортовой сети для включения фар [4]. Эти ключи управляются логическими сигналами от микропроцессора. Для обратной связи в микросхемах BTS436 предусмотрены логические выходы текущего состояния ключа. При неполадках в микросхеме или в управляемом устройстве через эти диагностические выходы микропроцессор сможет распознать эти неполадки и принять соответствующие меры. При этом могут определяться: обрыв нагрузки, короткое замыкание на «массу», перегрев ключей.

Микросхемы BTS436 служат для коммутации ламп дополнительного бокового освещения. Поскольку ток, протекающий через эти лампы, достаточно большой, порядка 4А, можно предположить, что ключи BTS436 будут подвергаться нагреву, что нежелательно, поскольку они находятся в непосредственной близи от микропроцессора устройства. Проблема нагрева решается путем введения дополнительных реле, управляемых ключами BTS436. Эти реле К 1.1 и К2.1 коммутируют лампы дополнительного головного освещения, однако находится реле должны на отдельной плате, чтобы не создавать помех для цифровой части оборудования. Основные электрические параметры микросхемы BTS436 приведены в таблице 3.3.

Таблица 3.3 – Основные электрические характеристики микросхемы ВТS43б

Название параметра		Обозначение	Значение
Сопротивление
активного режима		RON	38мОм
Рабочее напряжение		Vр(оп)	4.7S .. .41V
Номинальный	ток нагрузки	IL(NOM)	9.8А
Ограничение тока		IL(SСг)	40А

Поворот фар освещения производится электромоторами по команде микропроцессора. Каждый из четырех электромоторов подключен к соответствующей фаре [2]. Микросхема - драйверу ТLЕ6209 - представляет собой мощный ключ, управляемые порты контроллера, подключенные к таймерам, используемым для генерации ШИМ сигналов. Микросхема ТLЕ6209 имеет встроенную тепловую защиту, а так же защиту от пониженного и повышенного напряжений, выходы микросхемы защищены обратными диодами. Основные электрические параметры микросхемы ТLЕ6209 приведены в таблице 3.4.

Таблица 3.4 – Основные электрические характеристики микросхемы ТLЕ6209

Параметр		Обозначение	Значение
Максимальное	напряжение	VOРmах	40В
питания
Максимальный	постоянный	ILOADnom	6А
ток нагрузки	пиковый	ILOADmax	7А
Сопротивление	одного ключа	Rsw	150мОм

Приемопередатчик CAN, реализован на микросхеме ТLЕ6250G и подключен к разъёму CAN XS8 через сопротивление R22 равное 120 Ом.

Питание микросхем, представленное на рисунке 8, осуществляется двумя стабилизаторами напряжения. Первый стабилизатор служит для питания основных схем микропроцессора, а также управляющих логических цепей микросхем-драйверов, управляющих электродвигателями поворота дополнительных фар головного света. Его напряжение стабилизации равно 5 Вольт. Второй стабилизатор служит для питания ядра микроконтроллера.

Стабилизатор напряжения на 5В реализован на микросхеме КР142ЕН5Б. Напряжение 2.5В для питания ядра процессора производится с помощью микросхемы КР142ЕН12Б.

Рисунок 8 – Схема питания ядра процессора

Обе эти микросхемы представляют собой трехвыводные линейные стабилизаторы напряжения. Последний из них является регулируемым и необходимое напряжение на его выходе задается при помощи регулирующего сопротивления R1.