Forum przycisk.qxd

Forum Czytelników
Przycisk
„start-stop”
w samochodzie
Konieczność częstej jazdy na krótkich odcinkach, to ciągłe szukanie i obracanie w ręku
kluczyka! Sytuacja taka skłoniła mnie do
opracowania modnego obecnie w najnowszych samochodach przycisku służącego do
uruchamiania i zatrzymywania silnika. Urządzenie zostało zamontowane w samochodzie
Skoda Octavia 2,0 z silnikiem benzynowym,
dokładny opis montażu dotyczy więc tego samochodu. Bez przeszkód jednak można urządzenie montować, z uwzględnieniem odpowiedniego podłączenia, do każdego samochodu z silnikiem benzynowym, a po niewielkiej modyfikacji schematu, również do
samochodów z silnikami wysokoprężnymi.
W celu podłączenia urządzenia nie trzeba dokonywać żadnych zmian w instalacji elektrycznej samochodu. Wykorzystuje się istniejące połączenia stykowe, i można w przypad-
ku awarii urządzenia wrócić do stanu poprzedniego przez przełożenie dwóch wtyczek.
Urządzenie w stanie spoczynku nie pobiera żadnego prądu, jest zachowana tzw. „przerwa powietrzna”.
Zasada działania
Działanie urządzenia jest następujące:
- Naciśnięcie i przytrzymanie przycisku powoduje natychmiastowe włączenie zapłonu
i pozostałych odbiorników, a po czasie
opóźnienia około 0,8-1s następuje włączenie
rozrusznika oraz odłączenie wszystkich
odbiorników zbędnych w czasie rozruchu.
Czas pracy rozrusznika zależy od czasu trzymania przycisku.
- Puszczenie przycisku powoduje natychmiastowe wyłączenie rozrusznika (silnik pracuje).
- Ponowne naciśnięcie przycisku powoduje
natychmiastowe wyłączenie zapłonu i zatrzymanie silnika. Czas naciskania przy wyłączeniu jest dowolny.
- Krótkie naciśnięcie przycisku, o czasie
krótszym niż czas opóźnienia (0,8-1s.), powoduje włączenie zapłonu i pozostałych
odbiorników bez uruchamiania rozrusznika.
Jest to potrzebne do celów serwisowo-kontrolnych, np. sprawdzenie kierunkowskazów,
świateł, itp.
- Ponowne naciśnięcie wyłącza układ do stanu wyjściowego. Czas naciskania przy wyłączeniu jest dowolny.
- Gdy zapłon jest włączony, ale nie pracuje
silnik, po czasie około 5 minut następuje automatyczne wyłączenie zapłonu i powrót
urządzenia do stanu wyjściowego.
Rys. 1
58
Schemat ideowy
E l e k t ro n i k a d l a Ws z y s t k i c h
Forum Czytelników
Schemat ideowy urządzenia pokazany jest
na rysunku 1, a uproszczony schemat układu załączającego z przekaźnikami A i B na
rysunku 2. Rysunek 2a pokazuje stan styków w stanie wyjściowym (spoczynkowym),
rysunek 2b – w stanie załączenia. Gdy przekaźniki są w stanie wyjściowym, naciśnięcie
i trzymanie przycisku P powoduje przez styki a1 i a2 włączenie przekaźnika B i zwarcie
styków b1 i wykonawczego b2.
Przycisk P jest jeszcze trzymany, więc
uzwojenie przekaźnika A jest zwarte i przekaźnik A nie przełącza swoich styków a1 i a2.
Puszczenie przycisku P powoduje rozwarcie
uzwojenia przekaźnika A i jego zadziałanie,
styki a1 i a2 przejdą do pozycji pokazanej na
rysunku 2b. Przekaźnik B jest jednocześnie
podtrzymywany prądem płynącym przez
uzwojenie przekaźnika A. W takim stanie załączenia, jeżeli uzwojenia przekaźników mają jednakową rezystancję, na każdym z nich
występuje połowa napięcia zasilania
(w punkcie X). Stan załączenia może się
utrzymywać dowolnie długo. Ponowne naciśnięcie i trzymanie przycisku P powoduje
zwarcie uzwojenia przekaźnika B i jego
zwolnienie, przekaźnik A jest w stanie włączonym. Puszczenie przycisku P powoduje
również zwolnienie przekaźnika A i cały
układ znajdzie się w stanie wyjściowym.
Działanie tego układu jest bardzo pewne, dużo pewniejsze niż przycisków z blokadą mechaniczną. W stanie przejściowym, w czasie
naciskania przycisku P, na uzwojeniach przekaźników A i B występuje naprzemian pełne
napięcie zasilania: w czasie załączania na
uzwojeniu B, a w czasie wyłączania na
uzwojeniu A. Z powyższego wynika, że
w punkcie X (rys.1 oraz rys.2) w chwili załączania i trzymania przycisku P występuje napięcie 12V, a w stanie załączenia, z chwilą
puszczenia przycisku występuje napięcie 6V.
Ta zmiana napięcia w punkcie X jest wykorzystana do uruchamiania i zatrzymywania
rozrusznika (przekaźnika R).
Opis układu
Gdy przycisk P jest naciśnięty, w punkcie
X jest napięcie 12V, zostaje włączony przekaźnik B, zostaje włączony przekaźnik
Z (zapłon) oraz zasilanie układu scalonego
US1. Dzielnik R3R4 powoduje, że w punk-
E l e k t ro n i k a d l a Ws z y s t k i c h
cie Y pojawi się napięcie około 7V. Napięcie to przez układ opóźniający R5C1 jest
podane na wejście bramki B1. Jest to bramka z wejściem Schmitta, a więc stan logiczny na wyjściu tej bramki zmieni się dopiero
po przekroczeniu pewnego progowego napięcia na wejściu. Progowe napięcie, przy
zasilaniu 12V wynosi około 5,3V. Dzięki
elementom R5C1 napięcie w punkcie
S osiągnie wartość progową po czasie około
0,8-1s. Do osiągnięcia tego napięcia na wyjściu B1 jest stan niski, a więc na wyjściu
bramki B2 stan wysoki, następuje wysterowanie tranzystora T2 i uruchomienie przekaźnika R. Puszczenie przycisku powoduje
pojawienie się w punkcie Y napięcia około
3,6V, a więc poniżej progu Schmitta i przekaźnik R zostanie wyłączony. Dioda D4 zapewnia szybkie rozładowanie kondensatora
C1 do napięcia 3,6V i natychmiastowe wyłączenie rozrusznika po zwolnieniu przycisku. Czas opóźnienia włączenia rozrusznika
w zależności od czasu stabilizowania się
„elektroniki” w samochodzie można dobierać w szerokich granicach zmieniając wartość rezystora R5. Wartość rezystorów R3
i R4 nie są zbyt krytyczne, ale szczególnie
przy małej ich rezystancji należy przestrzegać zależności R3/R4=0,6. Dla przykładu,
w czasie prób, zastosowanie rezystorów
R3=22kΩ i R4=33kΩ pojawienie się w punkcie Y napięcia około 6,1V, co przy wielokrotnym włączaniu i wyłączaniu powodowało, że
nie zawsze był uruchamiany przekaźnik R.
Przy zachowaniu tej zależności nie było tego
problemu i można było stosować inne wartości rezystorów.
Rys. 2 Układ załączający
a) stan spoczynku
b) stan załączenia
Rys. 3 Połączenia styków wykonawczych
Podłączenie uzwojenia przekaźnika R do
punku X zabezpiecza przed przypadkowym
włączeniem rozrusznika w czasie pracy silnika na wypadek awarii układu np. gdy zostanie uszkodzony lub odłączony rezystor R4.
Małe napięcie w punkcie X nie jest w stanie
uruchomić przekaźnika R. Przypadkowe naciśnięcie przycisku w czasie pracy silnika
również nie uruchomi rozrusznika, tylko spowoduje wyłączenie zapłonu.
Tranzystor T1 oraz układ z bramkami B3
i B4 służą do wyłączenia zapłonu po czasie
około 5 minut gdy silnik nie pracuje. Jako jedynkę logiczną symbolizującą pracę silnika
(istnienie obrotów) wykorzystano napięcie
zasilania pompy paliwa. Jeżeli zapłon zostanie włączony, ale nie uruchomiony silnik, lub
gdy silnik zatrzyma się z jakichkolwiek powodów, sterownik silnika odłącza po kilku
sekundach zasilania pompy paliwa. W samochodzie Skoda Octavia napięcie zasilania pompy paliwa jest podawane przez bezpiecznik
w skrzynce bezpieczników oznaczony numerem 28. W chwili naciśnięcia przycisku w celu włączenia zapłonu, lub uruchomienia silnika, w punkcie X pojawi się napięcie
12V i przez układ startowy D3R7 zostanie
wprowadzony w stan przewodzenia tranzystor T1. Dopiero wtedy zostanie uruchomiony przekaźnik B i podane napięcie zasilania
na układ scalony US1. Jeżeli silnik nie pracuje, na wejściach bramki B3 jest stan niski,
a na wyjściu wysoki i rozpoczyna się ładowanie kondensatora C2 przez rezystor R8. Po
czasie około 5 min. napięcie na wejściach
bramki B4 osiągnie wartość progową, na
wyjściu bramki B4 pojawi się stan niski i zostanie zablokowany tranzystor T1 i tym samym wyłączone przekaźniki A i B. Gdy silnik pracuje, na wyjściu bramki B3 jest cały
czas stan niski, a na wyjściu B4 wysoki
i tranzystor T1 jest w stanie przewodzenia.
Dioda D5 służy do szybkiego rozładowania kondensatora C2 w chwili włączania zapłonu, gdyż przez kilka sekund jest wtedy na
wyjściu bramki B3 stan niski.
W starszych samochodach, gdzie nie jest
stosowana elektryczna pompa paliwa można
zrezygnować z tego układu, zwierając kolektor z emiterem tranzystora T1, lub łącząc nóżki 1 i 2 układu US1 do nóżki 14. Należy jednak wtedy zawsze pamiętać o sprawdzeniu
59
Forum Czytelników
czy zapłon jest wyłączony. Najlepiej dobudować prosty elektromagnetyczny czujnik istnienia obrotów dający na wyjściu logiczną
jedynkę.
Rezystory R1 i R2 redukują napięcia występujące na przekaźnikach w stanach przejściowych do napięcia pracy, a w stanie załączenia ograniczają prąd płynący przez uzwojenia zmniejszając ich nagrzewanie się. Kondensator C3 eliminuje błędne zadziałania
przekaźników powodowane drganiem styków przycisku P.
Styki wykonawcze przekaźników R i Z,
w takim połączeniu jak na rysunku 1,
odwzorowują działanie stacyjki samochodów Skoda Octavia. Na płytce drukowanej
punkty lutownicze służą tylko do przylutowania podstawek przekaźników. Odpowiednie połączenia należy wykonać izolowanym przewodem o przekroju 2mm2. Na rysunku 3 są pokazane inne możliwości połączenia tych styków. Gniazdo wiązki dochodzącej do stacyjki jest pokazane na rysunku
4a, a połączenia dokonywane przez stacyjkę
w tabeli pokazanej na rysunku 4b. Oznaczenia styków na stacyjce i na gnieździe wiązki
są takie same.
Montaż i uruchomienie
Układ jest połączony z instalacją za pomocą
dodatkowej wiązki przewodów zakończonej
z jednej strony typowym ośmiostykowym
złączem konektorowym („kostka połączeniowa), a z drugiej strony – samodzielnie wykonana wtyczka dopasowana do gniazdka stacyjki. Przewody do masy i do bezpiecznika
pompy paliwa biegną oddzielnie, poza
wtyczką. Sposób wykonania wtyczki pokazany jest na rysunku 5.
Przebijając się przez papier do gniazda
stacyjki należy włożyć trzy kołki prowadzące, wykonane z plastyku, oraz wszystkie potrzebne styki z już podłączonymi przewodami, następnie na papierze narysować kształt
przyszłej wtyczki – tak aby skrajne styki były oddalone około 5mm od brzegów. Przestrzeń wtyczki należy wypełnić starannie
ugniecioną „Poxiliną”, służącą do naprawy
rur kanalizacyjnych i wodociągowych. Po
około 10 minutach „Poxilina” nabiera twardości metalu i tak ulepionej wtyczce można
poprawić kształt przez piłowanie lub szlifowanie. „Poxilina” jest produkowana na bazie
żywicy epoksydowej i ma bardzo dobre właściwości dialektryczne i mechaniczne.
W „Octavii” urządzenie zostało zamontowane na dnie pulpitu po stronie kierowcy tuż
nad półeczką na drobiazgi. Jako przycisk
„start-stop” został wykorzystany przycisk
służący do uruchamiania elektromagnesu
otwierającego dostęp do korka wlewu paliwa. Jest on ergonomicznie umiejscowiony,
oraz posiada podświetlenie, co również ma
znaczenie. Dodatkowy przycisk do korka
wlewu można zamontować w dowolnym, na-
60
Rys. 4
Stacyjka i gniazdo stacyjki Skody Octavia
wet mało dostępnym
a) gniazdo
miejscu, gdyż korzysta się
b) tabela połączeń
z niego raz na kilka dni.
Przycisk „Start-stop” Rys. 5 Sposób wykonania wtyczki
nie powinien być zbyt
mały ani zbyt delikatny.
Należy pamiętać, że samochodem jeździ się również zimą i w rękawicach.
Płytka drukowana pokazana jest na rysunku 6. Montaż
jest klasyczny i nie powinien
nikomu sprawić trudności.
Obudowa urządzenia została wykonana z blachy
ocynkowanej. Szkic obudowy
jest pokazany na rysunku 7.
Górna pokrywa obudowy jest
tak dopasowana,
że dociska przekaźniki A i B do
podstawek.
Na koniec,
jeżeli się chce
zamontować taki
przycisk i wygodnie z niego korzystać, trzeba
rozwiązań kilka
dodatkowych
problemów.
Te problemy
to:
- kluczyk,
- imobilizer,
- pilot autoalarmu,
- mechaniczna
blokada kierownicy,
- dodatkowe zaRys. 6 Schemat montażowy
bezpieczenie samochodu.
W zakładzie ślusarskim należy Rys. 7 Szkic obudowy
dorobić dwa kluczyki bez transponderów immobilizera. Jeden kluczyk należy obciąć tak, aby po
włożeniu do stacyjki wystawał na
około 4-5mm i po przekręceniu
kombinerkami do pozycji włączonego zapłonu pozostawić w stacyjce na stałe. W ten sposób zostanie
wyłączona mechaniczna blokada
E l e k t ro n i k a d l a Ws z y s t k i c h
Forum Czytelników
kierownicy. Drugi kluczyk będzie jako zapasowy wyłącznie do otwierania i zamykania
drzwi, na wypadek gdyby zawiódł pilot autoalarmu, lub centralny zamek.
Oryginalny kluczyk z transponderem immobilizera należy umieścić w specjalnej podstawce w formie pudełka ze szczeliną i cewką magnetyczną, służącą do sprzężenia transpondera z immobilizerem.
Kluczyk można wyjmować z przystawki
i wkładać podobnie jak kartę magnetyczną,
wtedy gdy samochód trzeba pozostawić na
dłużej, np. na noc.
Sposób wykonania przystawki pokazany
został na rysunku 8. Pudełko może być wykonane z dowolnego materiału, ale najwygodniej je zlutować z cynowanej blachy o grubości 0,3mm. Wymiary pudełka i cewki muszą być dopasowane do kluczyka w ten sposób, aby po włożeniu kluczyk oparł się
o ściankę i ceweczka transpondera znalazła
się w środku wnętrza nawiniętej cewki.
Oparcie o ściankę ustala jednoznacznie położenie kluczyka. Kluczyk jest przytrzymywany sprężystym uchwytem, wygiętym
z paska tej samej blachy o szerokości około
3cm. Uchwyt należy przylutować do ścianki
pudełka. Na karkas cewki idealnie nadaje się
zewnętrzna część pudełka po zapałkach. Po
odpowiednim przecięciu i uformowaniu należy przykleić boki z tektury odpowiedniej
grubości. Sposób wykonania jest pokazany
na rysunku. Tak wykonany karkas należy
kilkakrotnie zanurzyć w farbie nitro i jego
trwałość będzie wystarczająca. Cewka wewnątrz pudełka jest przytrzymywana odpowiednimi paskami z blachy, przylutowanymi
Rys. 8
Przystawka do kluczyka
do boków pudełka. Oryginalną cewkę znajdującą się w stacyjce należy odłączyć przez
wyciągnięcie wtyczki i podłączyć nawiniętą
cewkę za pomocą odpowiednio dobranego
złącza, oraz przewodów odpowiedniej długości.
W „Octavii” pudełko z cewką najwygodniej zamocować na półeczce na drobiazgi
po stronie kierowcy, skierowując go szczeliną w prawą stroną. Kluczyk jest wtedy niewidoczny i jednocześnie można go łatwo
wkładać i wyjmować.
Cewka zawiera 1000 zwoi drutu o średnicy 0,2mm.
Pilot autoalarmu (lub drugi kluczyk, jeżeli pilot jest w kluczyku) najwygodniej jest
umocować za pomocą agrafki na krótkim
łańcuszku wewnątrz kieszeni ubrania, tak
aby znajdował się około 10cm od dna kieszeni. Można wtedy łatwo go znaleźć oraz
otwierać i zamykać drzwi nie wyjmując
z kieszeni.
Jako dodatkowe zabezpieczenie najprościej jest zamontować szeregowo połączony
z przyciskiem „Start-stop”, drugi – ukryty
(niekoniecznie) przycisk.
Lepszym rozwiązaniem jest zamontowanie automatycznego zabezpieczenia odcinającego zasilanie pompy paliwa. Takie zabezpieczenie, opisane w EdW 11/2003, zostało
zamontowane w tym samym samochodzie,
jeszcze przed zamontowaniem przycisku
„start-stop”.
Marian Burkowski
Wykaz elementów
Rezystory
R1,R2 . . . . . . . . . . .47Ω/0,5W
R3 . . . . . . . . . . . . . . . . . .20kΩ
R4 . . . . . . . . . . . . . . . . . .33kΩ
R5 . . . . . . . . . . . . . . . . .680kΩ
R6,R9 . . . . . . . . . . . . . . . .1kΩ
R7 . . . . . . . . . . . . . . . . .5,6kΩ
R8 . . . . . . . . . . . . . . . . . .1MΩ
R10 . . . . . . . . . . . . . . . .100kΩ
R11 . . . . . . . . . . . . . . . . .10kΩ
Kondensatory
C1 . . . . . . . . . . . . . . . . .470nF
C2 . . . . . . . . . . . . .470µF/25V
C3 . . . . . . . . . . . . . . . . .220nF
Półprzewodniki
T1,T2 . . . . . . . . . . . . . . .BD135
D1-D7 . . . . . . . . . . . . .1N4007
US1 . . . . . . . . . . . . . . .CD4093
Pozostałe
A,B . . . .przekaźnik G5V-2-5VDC
R,Z . . . . .przekaźnik LY-2-12VDC
Podstawki pod przekaźniki (LY)
PT08-0
E l e k t ro n i k a d l a Ws z y s t k i c h
61