Система дистанционного пуска бензинового двигателя легкового автомобиля

Размещено на http://www.allbest.ru/

Аннотация

В дипломном проекте разработана система дистанционного пуска бензинового двигателя легкового автомобиля. Разработан общий алгоритм работы системы, структурная схема система дистанционного пуска бензинового двигателя легкового автомобиля. Рассмотрены разные варианты конструкции системы дистанционного пуска бензинового двигателя.

В экономической части и разделе безопасности составлена калькуляция полной стоимости основных компонентов, системы автозапуска, разработано дерево причин отказов системы.



The summary

In the bachelor's work has developed a system for remote start gasoline enginecar. A general algorithm of the system block diagram of a system remote startgasoline engine car. We consider different options for system design, remote startgasoline engine.

In the economic and security section of the calculation of the total cost is made upof the main components of the system startup, developed a tree causes of system failures.



Введение

Дипломный проект на тему “Разработка системы дистанционного пуска бензинового двигателя легкового автомобиля” по направлению 140607 - электрооборудование автомобилей и тракторов выполнена на кафедре электротехники и мехатроники в соответствии с приказом ректора ТТИ ЮФУ № 332ст от 28.04.2013г.

Развитие данной системы предназначено для автоматического запуска и прогрева двигателя автомобиля без участия водителя. Устройство рассчитано на работу с бензиновыми и дизельными двигателями с автоматической или механической трансмиссией. Разрабатываемая система является сложной задачей, но наиболее труднее осуществить эффективность управления пуска автомобиля без содействия водителя. Наиболее трудно осуществить эту технологию эффективно, с достаточной выгодой, чтобы оправдать дополнительные затраты.

В связи с изложенным, тема дипломного проекта « Разработка системы дистанционного пуска бензинового двигателя легкового автомобиля» актуальна, поскольку решает комплекс проблем расчета и выбора электрооборудования.

Объектом исследования по теме проекта является электрооборудование автомобилей и тракторов.

Существуют различные разновидности таких систем. На некоторых спутниковые и GSM-сигнализации. Они позволяют оповещать владельца и дистанционно управлять автомобилем практически из любой точки Земли.

На других, по будильнику (система заведет мотор в заданный час), по таймеру (мотор запускается через определенный интервал времени). А есть такие, по температуре мотора (или салона), по напряжению в бортовой сети мотор запускается через определенный интервал времени.

Предмет исследования - это система дистанционного пуска бензинового двигателя легкового автомобиля.

Целью дипломного проекта является разработка системы дистанционного пуска бензинового двигателя легкового автомобиля. Актуальность. Для повышения комфортности использования автомобиля возникла необходимость разработки системы дистанционного запуска двигателя. Эта система позволит интегрировать ее в противоугонную систему автомобиля и улучшить использование автомобиля в не зависимости от погодных условий.

Для достижения поставленной цели необходимо:

- провести сравнительный анализ существующих данных систем;

- разработать структурную схему устройства;

- разработать общий алгоритм работы системы;

- выбрать элементную базу разрабатываемого устройства;

- рассчитать соотношения затрат и прибыли;

- определить мероприятия по безопасности;

- разработать дерево причин отказов.

- разработать печатную плату;

- дать технико-экономическое обоснование стоимости, монтажа и эксплуатации оборудования;

Научная новизна проекта состоит в том, в увеличении дальности сообщений о срабатывании и состоянии сигнализации, малая величина которой в прежних моделях из-за роста угонов, отсутствия близких мест парковки совершенно перестала удовлетворять водителя. Увеличение возможностей по управлению охранной системой (в том числе и автозапуском), с нашей точки зрения, в системах с двухсторонней связью является скорее следствием открывшегося «горизонта возможностей», а отнюдь не первопричиной. Разработчикам грешно было не воспользоваться этими возможностями для дистанционного прогрева двигателя или для охлаждения салона автомобиля (если машина оборудована кондиционером).

Практическая ценность разрабатываемой системы дистанционного пуска бензинового двигателя легкового автомобиля состоит, в том, что эта система обеспечивает повышение комфортности использования автомобиля, эта система позволит интегрировать ее в противоугонную систему автомобиля и улучшить использование автомобиля в не зависимости от погодных условий.

Методическим обеспечением дипломной работы является научно техническая, периодическая литература, справочники, нормативные документы - ГОСТ, ПУЭ, интернет.



1. Обзор литературных источников по теме

1.1 Общие сведения

двигатель автомобиль микроконтроллер

Разрабатываемая система дистанционного пуска предназначена для звукового и оптического оповещения о нарушении охраняемых зон автомобиля, препятствования угону и разбойному нападению, дистанционного выполнения сервисных функций. Система устанавливается в скрытом месте салона на любые марки автомобилей с питанием от бортовой сети, с заземленным отрицательным выводом аккумуляторной батареи с номинальным напряжением +12в постоянного тока. Оповещение о попытках несанкционированного использования транспортного средства производится подачей световых сигналов указателями поворотов и подачей звуковых сигналов сиреной, а также выдачей сигналов на автопейджер.

К наиболее существенным последним достижениям в автосигнализациях с автозапуском относится внедрение двухсторонней связи между охранной системой и пользователем. С ее использованием возросла наглядность представляемой информации о состоянии автомобиля и комфортность управления автозапуском и охранной системой. Это в целом, безусловно, новый продукт.

Система позволяет осуществлять дистанционный и автоматический (по внутреннему или внешнему таймеру) запуск двигателя автомобилей с механической или автоматической коробкой передач и впрысковым бензиновым или дизельным двигателем. Для дизельных двигателей предусмотрена задержка включения стартера после подачи зажигания с целью прогрева свечей. Система может работать совместно с автопейджерами MS, а также с автопейджерами других фирм. Для автомобилей с турбонаддувом предусмотрена функция турботаймера. Управление системой осуществляется дистанционно с брелока (см. рис. 1, также возможна комплектация другими брелоками). Команды сопровождаются светодиодной индикацией в салоне автомобиля, звуковыми и световыми сигналами.

Дистанционный запуск. Если дистанционный запуск производится с помощью команды брелка, то автоматический (ежедневный и периодический) запуск осуществляет встроенный в систему таймер в соответствии с выполненными заранее программными установками. Последние установки определяют время прогрева и интервал запуска, выбираемые в зависимости от ожидаемой температуры наружного воздуха. В частности, периодический запуск с интервалом (периодом) в 24 часа является и ежедневным. Как правило, число возможных периодических запусков ограничено 8 или, реже, 13.

Ежедневный запуск двигателя. В системах предусмотрен один из двух способов установки времени запуска. В первом способе (с установкой времени) значение требуемого момента времени устанавливается (программируется) на часах-брелках ЖК. Такую установку можно производить в любой текущий момент времени, и тогда запуск двигателя будет произведен в установленное время в следующие сутки. Во втором способе (без установки времени) автоматический запуск двигателя будет осуществлен в следующие сутки, в момент времени, когда была накануне произведена его активация.

Запуск по температуре. Наиболее удобным является запуск по датчику температуры системы. Привязка автозапуска к значению температуры датчика позволяет произвести запуск двигателя, когда показания датчика достигают запрограммированной величины. Этот режим позволяет уменьшить в принципе число запусков двигателя по сравнению с периодическим запуском. Поэтому при наличии запуска по температуре периодический запуск может быть вообще не предусмотрен. Типовые установки значения температуры -5 °C, - 10 °C, - 20 °C, - 30 °C. В большинстве систем контроль температуры производится внутри салона, так как датчик температуры встроен в антенный или центральный блок, устанавливаемые в салоне. В случае использования внешнего температурного датчика и установки его под капотом можно контролировать температуру и под капотом (системы Centurion XP, Tomahawk TW-9010). Отметим, что если послать с брелка сигнал, то на индикаторе брелка можно наблюдать значение температуры в автомашине.

Функция турботаймера. Она используется при наличии в автомобиле турбированного двигателя. Турботаймер экономит ресурс турбины. Его особенность состоит в том, что после завершения поездки необходимо дать двигателю поработать несколько минут на холостых оборотах, необходимых для остывания турбины. При этом водитель покидает автомобиль сразу после его остановки и включения охраны. Автосигнализация обеспечивает работу двигателя на холостых оборотах заданное время, а потом выключает двигатель. Фиксированный режим турботаймера обладает постоянной длительностью работы двигателя. Интеллектуальный режим сокращает время работы двигателя на основе анализа числа оборотов холостого хода.

Дизельные двигатели. Предварительной настройкой автосигнализации учитывается тип топлива, используемого двигателем. Для запуска дизельного двигателя после включения зажигания производится вначале в течение 10 с прогрев свечей накаливания, после которого включается стартер. Для бензинового двигателя такая функция не нужна, и стартер у них включается сразу при получении команды запуска. Время прокрутки стартера у дизельных двигателей автоматически устанавливается более длительным, чем у бензиновых двигателей.

Дальность действия систем. Системы без двухсторонней связи имеют стандартную дальность в пределах 10-40 м. Дальность систем с двухсторонней связью намного больше, и она зависит от направления передачи. У всех двухсторонних систем дальность передачи в направлении от автомашины к брелку выше (500-1200 м), чем от брелка к автомашине (типовое значение 600 м). Почти все команды управления, как и в системах с односторонней связью, выполняются вблизи автомобиля. Исключением является (ради чего и применяют «двухсторонки») посылаемый водителем к автомашине запрос о состоянии охранных зон и определения наличия связи между машиной и брелком. А ко второму исключению относится команда на автозапуск двигателя. Об успешном запуске автосигнализация информирует водителя соответствующим сигналом. Приоритет связи, таким образом, отдан контролю состояния охраны машины, а не управлению с брелка. Поскольку дальность действия зависит от «зашумленности» радиоэфира, то разработчики не всегда приводят ее значения в своих руководствах.

Вызов водителя. Данная функция реализуется двумя примерно равноценными способами. В первом из них (вызов снаружи) в антенный блок (пейджер) встроен датчик, срабатывающий при легком ударе по стеклу. При легком постукивании снаружи по стеклу в районе установки датчика на брелок посылается сигнал вызова. Сигнал тревоги, естественно, не вырабатывается. Во втором способе (вызов при нахождении внутри автомобиля) в антенном блоке установлена кнопка, при нажатии которой и посылается сигнал вызова.

Тип коробки передач. Современные системы автозапуска можно установить на автомобили, как с механической, так и с автоматической коробкой передач. В обоих случаях необходимо исключить при автозапуске возможность движения автомобиля при работающем двигателе. С этой целью выполняется проверка положения рычага переключения передач. В случае неподвижного автомобиля и автоматической коробки передач ее рычаг переключения устанавливается водителем в положение «Паркинг». При этом для контроля используется сигнал датчика положения рычага, который и уведомляет охранную систему, разрешая автозапуск, только если рычаг установлен в положение «Паркинг».

Для автозапуска двигателя с механической коробкой передач ее рычаг должен быть установлен в нейтральное положение, исключающее движение автомобиля. Поскольку в механической коробке передач электрические датчики положения рычага отсутствуют, то изготовители охранных систем разработали специальную программную процедуру определения положения рычага в нейтрали.

Программное определение нейтрали происходит следующим образом. При постановке автомобиля на стоянку водитель вначале устанавливает рычаг передач в нейтральное положение, затягивает рычаг стояночного тормоза и затем активизирует саму процедуру. В результате чего двигатель может работать какое-то время без ключа зажигания в замке. После чего водитель вынимает ключ зажигания из замка, выходит из автомобиля, закрывает двери и включает режим охраны автомобиля. После постановки охраны двигатель автоматически выключается, завершая программную проверку нейтрали. Приведенная последовательность действий является необходимым и достаточным условием для обеспечения нейтрального положения рычага коробки передач. Система готова к дистанционному или автоматическому запуску двигателя. Если последовательность или порядок выполнения приведенных выше действий будут нарушены, то автозапуск будет невозможен. Например, если после остановки двигателя будет снята охрана либо открыта и вновь закрыта дверь, то двигатель не будет подготовлен к автозапуску. Практика использования программной нейтрали показала, что к этой необычной процедуре быстро привыкают даже опытные водители, ранее не имевшие систему автозапуска. Любые другие ухищрения (микропереключатели на рычаге передач), по нашему мнению, не надежны.

Активизация программной процедуры контроля нейтрали в системах может выполняться по-разному. В некоторых системах для этого достаточно подать команду с брелка, либо до выключения зажигания открыть дверь, либо включить специальный тумблер. Дополнительными условиями автозапуска, как правило, служат поднятый рычаг стояночного тормоза и закрытый капот.

Контроль работы двигателя. Он необходим для определения, завелся двигатель или нет. Если двигатель не завелся, то система предпримет еще несколько попыток запуска. При этом время прокрутки стартера будет возрастать с каждым новым запуском. Контроль работы двигателя производится путем измерения амплитуды и частоты напряжения на средней точке генератора или на входе тахометра. При неработающем двигателе это напряжение близко к нулю, а у работающего двигателя достигает 6 В. В некоторых системах предусмотрено запоминание параметров холостого хода (система обучения параметрам холостого хода), позволяющее более надежно определять факт запуска двигателя и останавливать двигатель при значительном увеличении его оборотов.

Обход штатных противоугонных систем (иммобилайзеров). Поскольку современный автомобиль имеет штатную сигнализацию или иммобилайзер, то для осуществления автозапуска двигателя предусматривается их обход (временное отключение). Характерно, что такая функция имеется в наличии почти у двух третей систем с дистанционным запуском.

Штатная «противоугонка» автомобиля доставляет при установке автозапуска определенную «головную боль» установщикам. Дело в том, что она препятствует в запуске двигателя не только угонщику, но и системе автозапуска. Недавно найдено изящное решение, названное обходом этой «противоугонки» при автостарте и сохраняющее ее защитные функции при обычном управлении с помощью электронного ключа (транспондера). Никогда не соглашайтесь на «вырезание» штатной противоугонной системы, предлагаемое некоторыми установщиками. Для пользователей укажем, что для совмещения штатной «противоугонки» с автозапуском могут использоваться, например, модули обхода BP-1, BP-2 компании «Ультра Стар» или Scher-Khan BP-2 компании «Мега-Ф».

Число повторных запусков. Оно ограничено 3-5 циклами, из расчета, что водитель имеет исправно запускающийся двигатель, хороший аккумулятор и масло нужной вязкости. Все это вместе взятое, должно обеспечивать запуск двигателя при времени прокрутки стартера не более 2-3 с. Повторные пуски выполняются, как правило, дольше на 1 с. Оригинальным решением, сокращающим число повторных пусков, является запоминание длительности пуска в обычном режиме и повторение его при автозапуске.

На сегодняшний день автосигнализации с автозапуском, обеспечивают дистанционный и автоматический запуск двигателя в автомобилях, как с ручной, так и с автоматической коробкой передач. При создании этих систем особое внимание было уделено вопросам безопасности, благодаря чему автозапуск при включенной передаче (так, например, для автомобилей с механической коробкой передач предусмотрен специальный алгоритм “программируемой нейтрале” для исключения возможности запуска двигателя автомобиля стоящего на скорости), открытом капоте или неисправном двигателе исключается.

Еще одна особенность современных систем, это работа, как с бензиновыми двигателями, так и с дизельными. Для "дизелей" предусмотрена дополнительная задержка перед включением стартера, необходимая для предпускового прогрева свечей зажигания. Задержки перед включением стартера позволяют всем задействованным системам двигателя подготовиться к пуску. Это обеспечивает стабильный запуск, особенно в холодное время года, а также защищает узлы двигателя от преждевременного износа.

Почти все сигнализации с автозапуском предусматривают дополнительное количество способов автозапуска. Автоматический запуск двигателя может производиться через заданные интервалы времени, при падении напряжения в аккумуляторе или снижении температуры двигателя ниже заданного уровня, а также один или два раза в день в установленное время.

Если в автомобиле активирован штатный иммобилайзер, то на время работы двигателя в режиме автозапуска система может отключать штатную блокировку с помощью специального модуля (модуль обхода штатного иммобилайзера). По истечении заданного времени, отведенного на прогрев, система выключает двигатель и аксессуары, а затем восстанавливает работу штатного иммобилайзера.

Очень важный момент при установке системы с автозапуском, согласование со Страховой компанией (далее, страховые компании) при случае, если автомобиль застрахован по риску «Угон» и оборудован штатным иммобилайзером.

У автомобилей, оборудованных штатным иммобилайзером, для организации автозапуска чип одного из ключей придется «хоронить» в недрах автомобиля. По этой причине желательно заказать дополнительный чип у Дилерского Центра и прописать его в автомобиль. Так как, практически все страховые компании требуют предоставления полного комплекта ключей при наступлении страхового случая. Все эти моменты необходимо согласовать со страховыми компаниями, желательно письменно.

Следует отметить, что хотя эти устройства исправно запускают двигатель и надежно контролируют его работу, все они, как правило, большинство из них имеют серьезный недостаток - преобладание сервиса над охранными функциями.

По степени защищённости и противоугонным свойствам сигнализации с автозапуском существенно различаются, и главное различие состоит в принципе блокировки двигателя автомобиля.

Система дистанционного управления замками дверей и запуска двигателя позволяет запирать и отпирать двери (включая дверь багажника), а также запускать двигатель, имея при себе электронный ключ.

Также электронный ключ может использоваться как пульт дистанционного управления для системы дистанционного управления замками дверей. «Система дистанционного управления замками дверей и запуска двигателя: Система дистанционного управления замками дверей».

Электронный ключ должен всегда находиться у водителя. Он необходим для отпирания и запирания дверей (включая дверь багажника), пуска двигателя и выполнения других функций. Поэтому прежде чем покидать автомобиль и запирать двери, убедитесь, что ключ находится при вас.

Рисунок 1.1 - Иконки с буквенным обозначением - индикация команд, режимов и функций сигнализации

	Режим автозапуска по будильнику (вкл/выкл)
	Режим автозапуска по таймеру (вкл/выкл.)
	Режима автозапуска по температуре (вкл/выкл.)
	Режим сервисного обслуживания VALET (вкл/выкл.)
	Режим турботаймера (вкл/выкл.)
	Автоматическое включение режима охраны (вкл/выкл.)
	Режим иммобилизатора (вкл/выкл.)
	Блокировка кнопок брелка включена
	Режим экстренного отключения ПИН - кодом включен
	Режим ручной коробки передач включен



Иконки с цифровым обозначением - индикация состояния сигнализации и автомобиля

	Включен режим охраны со звуковыми сигналами тревоги
	Включен режим бесшумной охраны
	Замки дверей закрыты
	Замки дверей открыты
	Зажигание включено
	Открыты двери	, капот	, багажник
	Не затянут стояночный тормоз, Нажат ножной тормоз
	Двигатель работает
	Включен режим антиограбления
	Требуется замена элемента питания брелка
	Температура в салоне автомобиля / Температура двигателя
	Подключен охранно-поисковый модуль StarLine Space
	Включен будильник
	Включен таймер обратного отсчета времени
	PASS1 Обход 1-го уровня датчика удара
	PASS2 Обход 1-го уровня дополнительного датчика
	PASS1 Обход обоих уровней датчика удара
	PASS2 Обход обоих уровней дополнительного датчика
	SH-1 Сработал 1 -й уровень датчика удара
	SH-2 Сработал 1 -й уровень дополнительного датчика
	SH-1 Сработал 2-й уровень датчика удара
	SH-2 Сработал 2-й уровень дополнительного датчика



1.2 Классификация систем дистанционного пуска двигателя автомобиля

Зима, мороз, а Вы садитесь в теплый автомобиль с отогретыми ото льда стеклами и, сразу трогаетесь в путь. И нужно для этого совсем немного - чтобы кто-то заранее завел двигатель и включил отопитель авто. Идея автоматического или дистанционного запуска двигателя возникла не вчера. Ведь, по идее, все достаточно просто: нужно лишь воспроизвести Ваши действия при запуске двигателя, проще говоря - повернуть ключ зажигания за Вас. В настоящее время существует множество авто сигнализаций с функцией автозапуска двигателя, но у большинства из них ограничен радиус действия, особенно в городской черте. И была создана схема для контроля и управления функциями автозапуска двигателя автомобиля с почти любого расстояния (ограничивается зоной GSM-приема).

К общим свойствам систем с автозапуском отнесем виды запуска, остановки двигателя и условия безопасного использования.

Виды запуска двигателя на удалении от водителя:

- дистанционной текущей командой с брелка при нахождении системы в режиме охраны;

- автоматически ежедневно в установленное время;

- автоматически периодически через заданные интервалы времени;

- автоматически при снижении температуры до установленного значения.

Виды остановки двигателя:

- дистанционной текущей командой с брелка;

- автоматически по истечении заданного времени прогрева;

- автоматически при проникновении в автомобиль постороннего лица и срабатывании тревоги.

Условия безопасного использования:

- запуск не будет осуществлен текущей командой при включенном зажигании;

- запуск не производится при нарушении любого условия программной нейтрали;

- процедура запуска будет прекращена или запущенный двигатель будет остановлен в случае нажатия педали тормоза, отключения стояночного тормоза, открытия капота или двери, превышения оборотов двигателя, а также после того, как были исчерпаны все попытки запуска.

Данная схема разрабатывалась для совместной работы с модулем автозапуска автомобиля “StarLine-03”, но возможно ее адаптировать к другим модулям автозапуска или авто сигнализациям с функцией автозапуска, Т.к. в большинстве авто сигнализации с функцией автозапуска, имеется дополнительный вход для управления ею, по GSM или по пейджинговому каналу.

В комплект дополняющий модуль автозапуска, входят:

сотовый телефон (имеющий опцию авто ответа при подключении hands free) с SIM-картой, разъем от hands free и зарядное устройство (устанавливаемые в автомобиле). Номер телефона (SIM карты) владелец в целях безопасности, хранит в тайне.

интерфейс, для декодирования DTMF сигнала, управления и контроля модулем автозапуска.

Также можно поставить и миниатюрный аккумулятор резервного питания, при отключении бортового аккумулятора автомобиля.

В первую очередь при построении схемы учитывалась, ее низкая себестоимость, повторяемость и возможность работы с любым сотовым телефоном (не вмешиваясь в конструкцию телефона).

При работе с системой владелец имеет прямой контроль, над функциями автозапуска автомобиля прослушивая тональные посылки от авто. Работа с данным интерфейсом проста. При наборе номера на телефон установленный в автомобиле, в динамике телефона слышится 2-3 гудка, зависит от модели телефона уставленного в автомобиле, затем происходит автоответ последнего (телефон установленный в авто должен иметь функцию автоответа при подключении hands free). Автоответ можно контролировать по таймеру разговора на дисплее телефона или по пропаданию гудков вызова. Затем нажимают кнопку №3 на телефоне (вызывающий телефон должен обеспечивать набор в стандарте DTMF). После этого в динамике слышатся короткие гудки. Это произойдет, если автомобиль был подготовлен к автозапуску. Если в динамике слышатся короткие гудки, это означает, что автомобиль, либо завелся или идет подготовка к последующим стартам двигателя (зависит опций автозапуска). Проверить это можно, продолжая, прослушивая гудки в течение некоторого времени, либо перезвонив позже и прослушав наличие гудков. На время работы двигателя в режиме автозапуска происходит автоматическое отключение датчика детонации (реле R2).

Принудительная досрочная остановка двигателя осуществляется еще одним звонком и прослушиванием ответа из динамика гудков. Наличие гудков - двигатель работает, отсутствие - двигатель остановлен. При наличии гудков также нажимают кнопку №3, и прослушивают звук из динамика. Если отсутствуют гудки, это означает, что двигатель остановлен.

Интерфейс имеет также противоугонную опцию (анти-грабер): принудительную блокировку двигателя, световую индикацию “моргающий” дальний свет и звуковую индикацию (прерывистый сигнал клаксона). Эта команда подается звонком на телефон, установленный в автомобиле, и нажатии на кнопку №7, одновременно владелец слышит в динамике телефона звук сирены. Сброс этой опции кнопкой №5.

Также в данном устройстве, имеется экстренная остановка двигателя работающего под контролем модуля автозапуска, при срабатывании заводских или установленных охранных систем (вход 6).

В этой системе используются три электронных датчика, которые установленные на двигателе автомобиля, которые измеряют различные показатели работы двигателя. Сигналы передаются на электронный модуль управления (ECU), который имеет встроенное устройство памяти.

Рисунок 1.2 - Компоненты автосигнализации с автозапуском

Словом «автосигнализация» принято обозначать специальное оборудование, которое звуковым или иным способом оповещает автовладельца или, окружающих машину, людей о том, что с ней происходят какие-либо неприятности. Сразу оговоримся, что следует различать между собой понятия противоугонных систем и противоугонных комплексов.

Среди противоугонных охранных систем различают: собственно автосигнализацию, иммобилайзер (электронная блокировка двигателя) и механические средства (устанавливаемые отдельно - замок на рулевой вал или КПП, замок капота и другие). Противоугонный комплекс -- это подобранная комбинация из охранных систем, часто индивидуального технического наполнения.

Обычно сигнализация состоит из: основного блока, брелока, антенны приемо-передатчика, светодиодного индикатора, кнопки сервиса и датчика удара. Основной способ ценовой классификации самих автосигнализаций, представленных на рынке на сегодняшний день, базируется на технических особенностях связи автомобиля с устройством управления (брелоком). По этому принципу автомобильные сигнализации делятся на- имеющие одностороннюю связь и имеющие обратную (двустороннюю) связь.

Сигнализирующие охранные системы без обратной связи на сегодня являются самыми простыми и дешевыми. Их задача -- не дать (случайному) вору завести автомобиль (за счет работы внутреннего электронного блока) и сообщить о несанкционированном проникновении в машину окружающим (без информирования владельца, если тот находится вне зоны видимости автомобиля и звуковой досягаемости сирены). К сожалению, таким способом легко можно отпугнуть только случайного взломщика или хулигана (что актуально для недорогих авто и автомобилей средней ценовой категории). Однако для профессионального автоугонщика проблема взломать такую сигнализацию особого труда не представляет. Поэтому можно говорить о том, что в настоящее время автосигнализации без обратной связи в плане реальной защиты автомобиля -- это уже вчерашний день.

Автосигнализации с двусторонней (обратной) связью информируют владельца обо всем, что происходит с его машиной. Выполняется эта функция путем передачи на экран брелока данных о том, какому конкретно воздействию подвергся автомобиль, причем не обязательно этот момент будет сопровождаться звуковой сиреной. Современная двусторонняя связь может выполняться по трем алгоритмам: динамического и диалогового кодирования и путем передачи сигнала по мобильной связи (GSM-модуль). И тут начинается основная интрига, так как от способа кодировки напрямую зависят реальные противоугонные характеристики автосигнализации с обратной связью. Сегодня на рынке предлагаются самые различные модели автомобильных сигнализаций с обратной связью, разнообразие которых в основном базируется на комбинации прилагаемых тюнинговых функций, таких как запуск двигателя (автозапуск) в отсутствие водителя, управление электрическими стеклоподъемниками, регулировка настроек кондиционера, магнитолы, водительского сиденья и других. Итоговая цена такой автосигнализации зависит от уровня и количества встроенных опций. И зачастую информация о способе кодировки, используемой в обратной связи автосигнализации, не является ключевой для покупателя - а зря.

Поскольку наша задача -- обзор возможностей современных автосигнализаций и их характеристик, вернемся к алгоритмам кодировки двусторонней связи. Динамическое кодирование основано на использовании запрограммированного алгоритма изменения кодов, по которым распознают друг друга блоки автосигнализации - находящиеся в автомобиле и в брелоке. Самым известным доступным и распространенным среди способов динамической шифровки является код KeeLoq (запатентован американской компанией Microchip Inc.). Код KeeLoq популярен среди производителей автосигнализаций благодаря своей недорогой лицензии (или возможностью пиратского использования), надежности, дешевым кодерам KeeLoq, из-за малых размеров отлично подходящих для конструирования брелока. Однако благодаря его распространенности этот код доступен всем, в том числе злоумышленникам, которые при помощи печально известных кодграбберов (устройство считывания и копирования кода) без серьезных усилий открывают автомобиль защищенный такой сигнализацией. Цена на автосигнализацию с обратной связью с динамическим кодированием без особых функциональных изысков и без учета установки колеблется в пределах 70-90 у.е.

Диалоговое кодирование опирается все на тот же код KeeLoq, но не применяет стандартных вариантов, а варьирует его самые сложные возможности с использованием статических и динамической части алгоритма. Такие автосигнализации появились на рынке недавно и пока еще представляют определенные трудности для профессиональных взломщиков авто, их базовая цена находится на уровне 200-250 у.е. Автосигнализаций с элементами диалогового кодирования обратной связи на рынке не так много, однако можно предположить, что именно за ними -- ближайшее будущее. Недостаток и первых и вторых типов автомобильных сигнализаций с обратной связью - реализация этой связи происходит только по средствам их радиопередатчиков - что значительно ограничивает радиус действия двусторонней связи (порядка полукилометра в пределах “прямой видимости”). Но этого недостатка лишена следующая реализация обратной связи.

Автосигнализация с GSM-модулем позволяет владельцу практически всегда и везде (где имеется мобильная связь) «видеть» свой автомобиль благодаря постоянному общению с ним через сеть мобильной связи. Понятно, что это самый современный, сложный и дорогой принцип, реализуемый в защите машины путем сигнализации на сегодня, он еще не получил большого распространения. Его «минусы»: во-первых, дороговизна при покупке, установке и абонентском обслуживании, во-вторых, связь с автомобилем будет утеряна, как только машина попадет в зону «вне доступа» либо будет применено оборудование, глушащее сигнал. Такая Базовая автосигнализация со встроенным GSM-модулем обойдется покупателю в среднем в 400-700 у.е.

Среди автосигнализаций с односторонней связью из широко известных можно назвать Challenger, двусторонней с аналоговым кодированием в базовом варианте - Pharaon, Sheriff. Среди таких «модных» сегодня автосигнализаций с обратной связью премиум -класса, как Scher-Khan, Tomahawk, Pandora, StarLine только две последние можно отнести к разряду диалоговой кодировки, причем у StarLine функция автоматического контроля канала обратной связи полноценно работает только первые десять минут. Львиную долю их стоимости составляют увеличенная дальность каналов управления и оповещения, автозапуск двигателя и другие сервисные функции.



Рисунок 1.3 - Схема работы иммобилайзера

Немного о процессе подключения автосигнализации… для установки автосигнализации необходимо произвести вмешательство в электронные «мозги» автомобиля для подключения проводов к автоэлектропроводке и периферийным участкам сигнализационного оборудования (к сирене, светодиодному индикатору, концевым выключателям, всевозможным датчикам). Соответственно, чем больше всякого разного периферического оборудования владелец хочет установить на свой автомобиль вместе с сигнализацией, тем больше его машина будет «раскурочена». Возвращение деталей салона и кузова на свои места после монтажа всех звеньев системы не всегда проходит гладко, оставляя после себя царапины, вмятины -- в общем, портя внешний вид. Поэтому установку автосигнализации (а тем более с дополнительными функциями) лучше поручить сертифицированным профессионалам. Стоит отметить, что подключение такой функции, как автоматический запуск двигателя (автозапуск) требует отключения иммобилайзера, что не может не отразиться на общей безопасности автомобиля (и даже порой влечет за собой повышение тарифа по КАСКО, а то и отказ в страховании).

Чтобы не переплатить за то, что в будущем вряд ли потребуется, при выборе охранной автомобильной сигнализации необходимо изучить и оценить ее функциональность. Если хозяин авто испытывает потребность только в функции отпугивания «шпаны», то вполне подойдет сигнализация без обратной связи. При определенных запросах к удобству можно остановить свой выбор на автосигнализации с динамической обратной связью (коих подавляющее большинство на рынке), при этом сфокусировав внимание на дополнительном функционале. Так, человеку рассеянному пригодится опция автоматического включения сигнализации, а в морозное время года любому водителю приятно сесть в заранее прогретый автомобиль (опция автозапуска двигателя в отсутствие хозяина). Как было сказано выше, автосигнализация может по совместительству управлять большим количеством функций салонного комфорта, но увеличение числа «наворотов» существенно поднимет цену оборудования.

Важно помнить, что установка автосигнализации не является панацеей от профессионального взлома. Хорошим дополнением охранных функций для автомобиля послужат иммобилайзер (в настоящее время он штатно устанавливается почти всеми производителями на новые авто), механические средства защиты и элементарная осторожность и аккуратность в выборе места для парковки.

Рисунок 1.4 - Временные диаграммы системы при дистанционном запуске двигателя

Применение данной системы автозапуска преследует несколько целей. Первая - получить более удобную и комфортную систему автозапуска с помощью мобильного телефона. Ведь нам будет удобней пользоваться телефоном, чем брелком от сигнализации.

Вторая цель - обезопасить нас от злоумышленников, хакеров которые различными методами пытаются угонять автомобили, взламывать систему наших автомобилей.

И третья - Запуск автомобиля с помощью иммобилайзера.

Система дистанционного пуска двигателя автомобиля имеет большие перспективы, поскольку нет предела совершенствованию автомобиля, то в отношении систем сигнализации с автозапуском прогнозы на будущее выглядят вполне оптимистично. Работы по упрощению конструкции и издержек на изготовление систем автозапуска ведутся.

По крайней мере, уже скоро будут автозапуски работать с помощью мобильных телефонов, уже есть на данный момент такие системы, но эти системы устанавливают в базовую комплектацию дорогих иномарок.

Потребительская привлекательность систем с двухсторонней связью обусловлена:

* в первую очередь, тем, что благодаря контролю состояния охраны на приличном расстоянии (700-1500 м) у водителя исчезла или существенно снизилась тревога за сохранность автомобиля;

* во-вторых, управление системой и контроль состояния охраны стали осуществляться с одного эргономического и изящного пульта с жидкокристаллическим дисплеем.

Прежде чем рассматривать функции систем с автозапуском, укажем на возможность работы некоторых автосигнализаций (без двухсторонней связи) в режиме охраны с работающим двигателем. Из названия режима следует, что водитель, вынув ключ из замка зажигания и закрыв двери, может оставить автомобиль под охраной с работающим двигателем на неограниченное время. Работающий же двигатель будет всегда теплым, а включенный отопитель салона в лютый мороз сохранит еще и тепло в салоне. При открывании двери (или капота, багажника) сигнализация выключит двигатель и запустит сигнал тревоги. Наличие установленных в автомобиле блокировок не позволит угонщику вновь запустить двигатель. Отметим, что в этом режиме входящий в состав системы датчик удара отключается. Недостаток системы - из-за расхода топлива режим не может быть длительным. Режим охраны с работающим двигателем имеют системы Alligator S-300, Bruin BR-930, Centurion Xanada, Fortress, KGB VS-4000/VS-5000, Mongoose Matrica, Partisan RX-1/RX-4, «Сталкер», StarLine Twage A6 и ряд других. Немаловажно, что наличие такого режима практически не увеличивает стоимость австосигнализаций.

У некоторых автосигнализаций, уже установленных на автомашины и не имеющих дистанционного запуска двигателя, его можно получить, подключив к автосигнализации дополнительный модуль запуска, например, такие, как модули StarLine 03, «Абсолют» АRS-201, SRS-101, Reef DZ-01. Удобством наращивания функции запуска является и то, что к используемой автосигнализации не предъявляется дополнительных требований, кроме того, чтобы для управления запуском она имела свободный сервисный канал. В конечном результате пользователь получает дистанционный запуск с экономией своих затрат.



2. Разработка структурной схемы, системы дистанционного пуска бензинового двигателя легкового автомобиля

По сравнению с другими сигнализациями система автозапуска имеет следующие преимущества:

она не имеют ограничений по дальности действия;

управление автомобилем при помощи мобильного телефона;

запускаются кнопкой специального брелока лишь на расстоянии прямой видимости;

таймер, позволяющий запустить двигатель автомобиля, например, за полчаса до вашего выезда на работу.

В данном разделе разработана структурная схема системы дистанционного пуска бензинового двигателя легкового автомобиля, которая представлена на рисунке 2.

Рассматривая структурную схему системы дистанционного пуска бензинового двигателя легкового автомобиля, имеет следующие элементы:

- бортовая сеть;

- аккумуляторная батарея;

- брелок сигнализации;

- приемник;

- блок управления;

- датчик температуры двигателя;

- датчик положения нейтральной скорости;

- отопитель салона;

- стартер;

- штатная противоугонная система;

- датчик оборотов двигателя;

- Электронный блок управления двигателя.

- Силовой модуль; - габаритные огни.



Рисунок 2.1 - Структурная схема системы автозапуска

2.1 Разработка принципиальной схемы системы автозапуска

Рисунок 2.2 - Схема электрическая - принципиальная системы автозапуска

1) Вход DTMF (выход от сотового телефона через провод hands free, головные телефоны.

2) Выход на микрофон (вход на сотовый телефон через провод hands free, микрофон).

3) Start/Stop модуля автозапуска, провод управления Start/Stop модулем автозапуска.

4)12Volt замка зажигания.

5)Бензонасос.

6)К выходу авто сигнализации автомобиля - сирена/колокол.

7,8) Блокировка двигателя или бензонасоса автомобиля.

9) На реле сигнала-клаксона (рулевая кнопка клаксона автомобиля).

10) Реле дальнего света (под рулевой переключатель света автомобиля).

11) Кнопка ножного тормоза автомобиля, провод сброса работы модуля автозапуска.

12,13)Блокировка датчика удара авто сигнализации.

14,15) Блокировка датчика удара авто сигнализации.

При поступлении тональной посылки “3” (нажатии на кнопку “3” на вызывающем телефоне), происходит декодирование сигнала, элементами IC1 и IC2. Далее с15 ножки IC2 и ключевой транзистор через вывод (3) интерфейса, подается команда на модуль автозапуска. Модуль автозапуска автомобиля, произведет старт авто. При поступлении напряжения 12 вольт, на (4) и (5) вывод интерфейса, через элементы IC4.4 и IC4.1, происходит разрешение на запуск генераторов на IC5.1, IC5.3, коммутатора IC5.4 и включения реле R2 блокировки датчика детонации авто. На (2) выводе интерфейса появляется короткие сигналы с частотой 800-1000 Гц. При тональной посылке нажатии на кнопку “7” происходит срабатывание IC3.1, реле R1 и элементов IC5.1, IC5.2. Произойдет блокировка двигателя, выхода (7) и (8), на выводе (2) интерфейса появятся двух тональные сигналы (имитация звука сирены), периодическое срабатывание реле R3 и появление соответствующих уровней на (9)и (10) выводах интерфейса. (9) вывод будет периодически замыкаться на массу что вызовет срабатывание клаксона, а на (10) выводе будет периодически появляться 12 вольт для срабатывания реле дальнего света фар автомобиля. Сброс происходит при тональной посылке “5”.

Когда автомобиль заведен дистанционно, но произошло срабатывание авто сигнализации, узел IC3.2 подает сигнал сброса модуля автозапуска. Если авто сигнализация с автозапуском, от узла IC3.2



3. Алгоритм работы, системы дистанционного пуска двигателя автомобиля

Рисунок 3.1 - Алгоритм работы системы автозапуска

Алгоритм работы устройства сохранился в прежнем виде, но появилась возможность изменять основные параметры работы.

В первом блоке система отображает на экране температуру двигателя генератора и текущий режим «Сеть». При пропадании внешней сети включается таймер задержки пуска генератора (значение от 0 до 250 мин, по умолчанию 0 мин (5 сек)). После таймера запускается генератор. Во время пуска система контролирует температуру двигателя и в зависимости от этого выбирает режим работы подсоса (воздушной заслонки).

Режим подсоса задается двумя температурами и временем включения: Т нижняя температура подсоса (значение от -30°С до 50°С, по умолчанию 15°С), Т верхняя температура подсоса (значение от 0 до 90°С, по умолчанию 40°С) и t время перед открытием подсоса (значение от 1 до 120 сек, по умолчанию 7 сек). Работа подсоса происходит по одному из трех алгоритмов:

Если Т двигателя меньше Т н. т. п., то подсос закрывается и после пуска система ждет, пока температура двигателя достигнет Т н. т. п., потом включается таймер открытия подсоса и по его завершении подсос открывается и подается сигнал готовности генератора.

Если Т двигателя больше Т н. т. п. но меньше Т в. т. п., то подсос закрывается и после пуска система включает таймер открытия подсоса и по его завершении подсос открывается и подается сигнал готовности генератора.

Если Т двигателя больше Т в. т. п., то подсос сразу открывается и после пуска система подает сигнал готовности генератора.

Вылет штока моторедуктора управления подсосом меняется от 0 до 41 мм (значения от 1 до 254, по умолчанию 127).

Во время пуска задается время включение стартера (значение от 1 до 20 сек, по умолчанию 3 сек), количество попыток пуска (значение от 1 до 9 раз, по умолчанию 3), время задержки между попытками пуска (значение от 1 до 120 сек, по умолчанию 10 сек).

После получения сигнала готовности от генератора включается задержка перед включением силовых реле (значение от 1 до 120 сек, по умолчанию 15сек).

С включением силовых реле система переходит в режим «Работа» (значение от 1 до 250 мин, по умолчанию 30 мин). Время режима «Работа» выводится на экран вместе с температурой двигателя и может контролироваться оператором.

По завершении времени режима «Работа» система переходит в режим «Пауза» (значение от 0 до 250 мин, по умолчанию 240 мин).Двигатель глушится. Время режима «Пауза» выводится на экран вместе с температурой двигателя и может контролироваться оператором. Если значение «Пауза» выбрано равным «0», то выход в этот режим не происходит и система работает постоянно в режиме «Работа» до появления внешней сети.

3.1 Описание микроконтроллера STM8S-DISCOVERY

STM8S-DISCOVERY - ознакомительная плата (evaluation board) для быстрого освоения, которая поможет Вам изучить особенности микроконтроллера STM8S, разрабатывать и применять Ваши собственные приложения. Она создана на основе микроконтроллера STM8S105 и содержит встроенный отладчик ST-LINK и чувствительную к прикосновению кнопку (touch sensing).

Особенности

- Микроконтроллер STM8S105C6T6 с 32 Кб Flash, 2 Кб RAM, 1 Кб EEPROM памяти

- Питается от порта USB ПК по кабелю между ПК и STM8S105C6T6

- Выбор напряжения питания 5. В или 3,3. В

-Кнопка TS1, чувствительная к прикосновению

- Светодиод LD1, управляемый приложением пользователя

- Разъемы для всех портов Ввода/Вывода микроконтроллера

-Монтажное поле для установки дополнительных компонентов пользователя

-Встроенный ST-Link для семейства STM8S

- USB интерфейс для программирования и отладки

- Поддержка отладчика SWIM.

Плата STM8S-DISCOVERY разработана на основе микроконтроллера STM8S105C6T6 в корпусе LQFP48. Она состоит из двух отдельных частей, которые могут быть разделены на модуль контроллера STM8S105C6T6 и модуль программатора ST-LINK. На рисунке 2 показаны соединения микроконтроллера STM8S105C6T6 и периферийных устройств (STLINK, touch-sensing кнопка, светодиод и внешние разъемы). Рисунок 3 помогает найти эти элементы на плате STM8S-DISCOVERY, а также показывает потенциальную линию разделения (более детально это описано в п. 2.2.2. : Применение ST-LINK в других приложениях STM8S).

Рисунок 3.2 - Схема аппаратной части



Рисунок 3.3 - Расположение элементов -- вид сверху

3.2 Преимущества микроконтроллераSTM8S105C6T6

Рисунок 3.4 - Корпус микроконтроллера STM8S105C6T6

Этот прибор обладает следующими преимуществами:

- Сниженная стоимость системы

- Интегрированная память текущих данных EEPROM, рассчитанная более чем на 300 000 циклов перезаписи

- Высокий уровень интеграции системы: встроенные тактовые генераторы, сброс при снижении напряжении питания, сторожевой таймер.

- Производительность и надежность

- Тактовая частота процессора 16 МГц

- до 38 портов ввода/вывода в 48-ми выводном корпусе с 16-ю выводами с высокой нагрузкой

- защита входов/выходов против бросков тока

- Независимые сторожевые таймеры с раздельными источниками тактовых импульсов

- Гибкое управление тактовой частотой 4 главных генераторов (HSI, LSI, HSE и внешний HSE)

- Система защиты тактирования

- Продукт рассчитан на напряжение питания в диапазоне 2,95 … 5,5. В

- Короткий цикл разработки

- Масштабируемость приложений внутри общей архитектуры семейства с совместимым расположением выводов, таблицей распределения памяти и структурой периферии

- Полная документация и широкий выбор средств разработки

- Стандартная программная библиотека кодов встраиваемых программ и программ управления touch sensing для быстрого начала разработки

- Доступно множество примечаний по приложениям и примеров программного кода

Долговечность продуктов

- При создании ядра и периферии применяется самая современная технология

- Режимы низкого потребления (wait, active-halt, halt)

- Таймер автоматического wake-up для режима active halt

- Низкое потребление при непрерывной активности

- Другие особенности

- Контроллер вложенных прерываний с 32 прерываниями

- До 37 внешних прерываний в 6 векторах

- 2 16-ти разрядных таймера общего назначения с 2+3 каналами управления внешними устройствами с импульсным управлением, управлением с открытым коллектором, ШИМ управлением

- Расширенный управляющий таймер: 16 бит, 4 канала управления, 3 выхода сравнения, ввод времени отсечки, гибкая система синхронизации

- 8-ми разрядный базовый таймер с 8-ми разрядным прескаляром

- Интерфейсы: UART с тактируемым выходом для синхронных операций, IrDA, LIN Smartcard

- Интерфейс SPI со скоростью до 8 Мбит/с

- Интерфейс I2C со скоростью до 400 Кбит/с

- 10-ти разрядный АЦП с числом мультиплексируемых каналов до 10 и +/- 1 младшим значащим битом

Рисунок 3.5

4. Блок-схема охранных устройств с автозапуском

Дополнительная электроника, встроенная в автомобильные сигнализации, может помочь, чтобы автомобиль зимой не превратился в бесчувственный снежный ком. Идея не нова, но популярности таких устройств это совершенно не мешает. Они с успехом прогревают двигатель и не дают ему замерзнуть. Для этого не нужна внешняя электроэнергия и какие-либо подогреватели, поскольку для нагрева двигателя используется сам двигатель и его топливо, которого должно быть в некотором избытке. При этом, периодически запуская двигатель, удается поддерживать его температуру таким образом, чтобы следующий его запуск был «легким» и безотказным.