Доброго времени, уважаемые читатели. Вы в мастерской болотного медведя и сегодня мы с вами поговорим про технологии.
Начнем с того, что согласно статистике, я моложе, чем большая часть моих читателей. И у меня значительно хуже с навыками нативной настройки.
Привыкший к своему старому немецкому автомобилю, я пришел в советскую малокубатурную технику с желанием разобраться почему и зачем.
Почему оно так устроено, как сконструированы те или иные узлы, зачем ее создавали. Прошло 2 года с тех пор, как у меня появился первый мопед. Появился еще один вопрос: за что инженеры так ненавидели своих пользователей?)
С точки зрения 2020х данная техника очень странная. Не плохая, не хорошая. Именно странная. За прошедшие пол века технологии шагнули далеко вперед. И я продукт этих технологий, привыкший видеть хоть какие-то показания хоть каких-то приборов и индикаторов. Как вы могли заметить, первое что я сделал: примотал тахометр, чтобы понимать что именно происходит с мотором.
Но этих данных не хватает для анализа работы мотора. Можно только оценивать работу сцепления, а так же рабочие обороты. Которые, в свою очередь совпали с теоретическими, рассчитанными прошлой зимой.
Но вот что там происходит с самим мотором?
Даже нагрузку рассчитать невозможно.
Инжекторный мотор в диагностике выводит десятки параметров. А мой ш58 работает на неизвестной магии. Ни одной паспортной цифры работы мотора, кроме разве что оборотов, при которых достигается максимальная мощность.
Но тут есть один момент. У нас атмосферный мотор с пассивным охлаждением. Значит то, как он себя чувствует можно узнать сняв тепловую карту мотора.
А в идеале график зависимости температуры мотора от его оборотов/скорости. Поскольку есть линейный коэффициент пересчета, а ходовая передача одна. И снимок тепловизором. Мечты мечты.
Блуждая по алиэкспрессу стало понятно, что бюджет самописца температуры не так, чтобы большой. Детали были заказаны и я бы хотел вам представить рига бортовой компьютер, версии 1.0)
Скорее всего, до весны будет еще несколько доработок и расширения функционала. А пока этот пост расскажет читателю насколько легко сейчас программировать (наговнокодить) и что это нам дает.
Для начала компоненты.
Ядром системы была случайным образом выбрана ардуино уно.
Она имеет 13 цифровых портов и 6 аналогов. Я расширил ее платкой тройка шилд. Для удобного монтажа модулей.
Вообще, если бы проектировать систему не как я, просто собрав случайные детали, а подумав, написав функционал, сделав цепи, то стало бы ясно, что мне нужна ардуино мега. И, вероятно, я на нее перееду в поздних версиях своего приборчика.
2 термопары тип к. Рабочий диапазон -40 +300 (формально больше, но я не уверен в конструкции конкретных дешевых термопар)
Термопары комплектуются ацп на базе микросхемки max6675. Простая, надежная схема с огромным количеством уроков в интернете (нет).
И картридер. Я хочу собрать именно самописец. Для анализа данных, расчета нужных мне параметров. Ну и для вас, мои читатели, интереснее будет смотреть рабочие графики, а не просто вырванные из контекста фотографии. Ну минимум на мой скромный взгляд.
А потом мне на глаза попался экран. Ценой менее 100 рублей. Его изначально не было в проекте, я никогда не занимался выводом информации на собственный дисплей. Но цена возобладала над разумом) и он был взять, чтобы минимум визуализировать то, что система работает корректно.
Первый прототип заработал в тот же вечер, как я получил детали. И знаете? Хорошо, что я взял уну.
Мне пришлось разбираться, ведь порты кончились сильно раньше, чем модули.
В худшем случае каждая термопара занимает 3 порта, экран 6, и карта еще 4. Это 16 портов. При доступных 13)
Планирование не моя сильная сторона) но мне повезло.
3 устройства используют технологию spi шины. И в ардуино есть именно она. Физическая шина spi.
Если посмотреть на реализацию шины, то понятно, что нам нужно зарезервировать 3 порта для всех устройств: таймер, запись, чтение (это вполне конкретные физически порты с номерами 13,12,11 подробнее надо смотреть в даташите конкретной платы). И по 1 порту для всех устройств, чтобы они знали когда кричать в общие порты.
Шина медленная. Все вокруг ее не любят. Но есть 1 нюанс. Мне нужны данные 1 раз в секунду.
Даже при таком варианте чтения получается, что за 30 минут записи я получаю 3600 точек. С каждого из датчиков.
Мне полностью подходит медленная шина)
Вот так выглядит контроллер с 2 виртуальными spi для термопар и экраном.
А вот оно же, после перевода на шину.
Следующей итерацией нужно убрать экран на другую шину i2c. И освободить еще 6 цифровых портов под полезное оборудование. Подключив i2c к аналоговым портам.
Нужно добавлять тахометр и спидометр и кнопки управления всем этим добром. Для этого нам нужны порты. Больше портов!
Но уже сейчас реализован минимально необходимый функционал для того, чтобы оценить работу мотора в разных режимах и на разном топливе. А значит мы сможем таки узнать нормальные рабочие температуры мопедов. Эта информация не попадалась мне в сети с хоть какими-то подтверждениями. Только мнения людей, без подтверждения и точек измерения.
Кстати, про точки. Я планирую замерять в 2 местах, а именно на головке блока, прикрутившись к болту головки. И температуру выпуска, так же закрепившись на крепежном болте колена выхлопа. Здесь есть вопрос к читателям: я могу расширить количество датчиков текущей схемы до 4 штук, без каких-то ограничений для системы. Возможно вы знаете какие-то еще характерные точки интереса на моторе, температура которых важна для определения его поведения?
Карбюратор, кпп, зажигание?
Ну и куда же без калибровки готового изделия?)
У меня есть моя любимая технологическая кастрюля, где я решил сварить все датчики, что у меня есть)
В итоге у меня более 10к точек того как кипит вода)
Контроль проводился мультиметром unit u33c. Но у него очень старая термопара. В которой уже присутствует тепловой дрейф, поэтому показания не точны, но в первом приближении им можно доверять.
Подопытным были термопары и кухонный термометр.
Верхнее значение: температура воздуха.
Нижнее температура в кастрюле.
Поскольку датчик находится не в объеме воды, а лежит на днище кастрюли, то его температура логично выше, чем 100 градусов.
и значение максимально близко к тому, что показывает кухонный термометр.
Суммарное расхождение всех 3 приборов не превышает 2 градусов.
Поскольку эталона у меня нет, то во всех дальнейших расчетах и замерах можем считать рабочую приборную погрешность порядка 2-3 градусов.
Вторым интересным моментом при калибровке выяснилось то, что у системы есть некоторая проблема с большой инерцией показаний. Поскольку сенсорный элемент термопары расположен в герметичном узле, то показания на датчиках моего прибора отстают от показаний на термопаре мультиметра на несколько секунд.
Но с этим я уже ничего сделать не смогу, разве что переходить на другие, более быстрые термодатчики. С другой стороны, любые температурные процессы- инерционные. И нужно просто учесть запаздывание.
Последним этапом я немного пожарил термопару в духовке. Получились скромные 165 градусов при термостате в 200. Но тут, скорее причина в сильно разнесенных термопарах духовки и прибора. Мои очень короткие. Уже заказаны метровые термопары.
Вот такой получилась первая итерация диагностического приборчика. На самом деле он полезен при работе с любыми двигателями, в отличии от большей части диагностического софта он пишет логи, для спокойного анализа данных уже после откатки мотора.
У нас длинная зима. Так что с радостью жду ваши предложения какие еще датчики стоит добавить в систему и какие показания моторов моих мопедов вы бы еще хотели видеть!
За сим позвольте откланяться, всем большого диагностического бобра и до новых встреч в мастерской болотного медведя.
P.s. осталось придумать экранированный контейнер для всего этого добра))