Android CarPC: интеллектуальное блок питания
Вот тут я реально был в замешательстве… ибо наработок под нексус на просторах рунета было великое множество: начиная от обычных релюшек…заканчивая высокотехнологическими наработками.
Помимо стандартных функций:
— питание АКБ планшета,
— подачи зарядки,
— питания хаба,
— размыкания ОТГ,
— подачи команды на усилок…
он еще умеет:
— вывод информации на внешний дисплей по I2C,
— активный вотчдог,
— программная защита по питанию планшета,
— программная защита состояния АБК авто
— умное мигание встроенным светодиодом,
— умное управление командой на усилитель
БП оптимизирован для планшета без батареи. Подходит для оставленной батареи также.
Ну чтож начнем… для начала вытравливаем плату согласно выложенной в теме печатки. Тут уже сами выбираете как будете вытравливать — вариантов куча. Сам же использую всегда смесь лимонной кислоты и перекись водорода. Для печатки нужна двухсторонняя плата.
Далее закупаем элементную базу… для этого идем в радиомагазин и выписываем следующие комплектующие:
C1 – 220мкФ 25В
С2 – 1000мкФ 16В
С3 – 2200мкФ 10В
С4 – 3200мкФ 25В
С5 и С6 – СМД 0,1 мкФ
С7 – 220мкФ 16В
С8 – СМД 47мкФ 16В (1210)
С11 – СМД 157мкФ 16В (1812)
D1, D2, D3, D7, D8, D9 – СМД диоды
D4, D5, D6 – стабилитроны 5,6 В
Q1, Q2 — PHD78NQ либо другой N-канальный аналог
Q3 — j245 либо другой P-канальный аналог
R1, R11, R13, R17, R18 – СМД 1кОм (102)
R2, R4 – СМД 22кОм (223)
R3, R5, R7, R8 – СМД 47кОм (473)
R6 — СМД 100Ом (101) — Это для запуска БП от центрального замка (сигналки )
R16 — СМД 2кОм (202)
R14 — СМД 470кОм (474)
R10, R12, R15 — СМД 10кОм (103)
Rxверх — СМД 220кОм (224) 2шт.
Rxниз — СМД 330кОм (334) 2шт.
R9 – отсутствует
U2 — ITS716G или BTS724G либо аналоги
доработанный стабилизатор kiw3312s
ардуино нано + желательно под него кроватку
разъем для преда
по желанию для отладки купить I2C дисплей
Практически все элементы я нашел в Уфе. мне пришлось только стабилизатор с али заказывать, и микруху под заказ привезти.
Далее все это запаиваем на плату:
И немножко дорабатываем стабилизатор, а именно выпаиваем элементы с указанных мест:
По выводам:
1,13 батарея планшета на «+3.8v»
2 питание хаба, ЮСБ или пого пина планшета.
4 выход- Y-OTG кабеля
5,17 батарея планшета на «-3.8v»
7 выход (12В) для включения усилителя
8 выход 12В для питания доп.устройств типа регика и т.п.
9 Вход 12В зажигания АСС
10,11,12 постоянный +12В с акб
14 выход 5В
16 выход на датчик холла
22,23,24 — масса — с акб авто, кузова.
Ну и в конце естественно заливаем последний актуальны скетч из темы автора БП… сам автор активно программно дорабатывает БП… поэтому периодически выкатывает обновленные скетчи. По заливке скетчей по сути не должно возникнуть вопросы: скачиваем ПО, устанавливаем его (драйвера встроенные), подключаем ардуину, запускаем прогу, копируем туда скетч из темы и заливаем его в прогу.
После этого уже можно БП подключить к питанию и по I2C дисплею или по встроенную светодиоду на арудине протестить работу.
на дисплее будет выводится инфа в следующем порядке:
1 строка * вывод кол-ва минут работы блока * флаг АКБ * флаг АСС * флаг REM * вывод напряжения АСС
2 строка * кол-во минут, оставшиеся до выключения блока * millis() — TimerREM, минут * вывод напряжения АКБ
поведение встроенного светодиода
низкое напряжение АКБ авто — коротко моргает
нормальное напряжение АКБ авто, ACC выключено — быстро моргает
нормальное напряжение, включено ACC, рабочий режим — медленно моргает
Организация отдельного питания для планшета в автомобиле
Когда на улице было еще тепло и пели птицы, поставил я в машину планшет Acer A1-811, но были проблемы с помехами в звуке при подключении через колхозный Bluetooth-модуль, которые я безуспешно пытался решить. Проблема эта настолько расстроила, что временно пропало желание развивать тему и планшет выполнял функции обычного навигатора, в плане мультимедия же приходилось довольствоваться «широкими возможностями» Swing’а. На днях снова напала жажда колхозинга и удумал я вот что:
1. Организовать питание планшета на прямую, дабы освободить единственный USB-порт под флешки\мышки\и т.д.
2. Внедрить через OTG внешнюю звуковую карту и провести звук по проводу и забыть про голубой зуб как про страшный сон
…Ну и может еще что-нибудь. Пока о дополнениях не думал, так как ребром встал главный вопрос, без которого все это «не взлетит»: как сделать отдельное питание на планшет?
В сети куча инфы по поводу организации питания на Nexus’ах, про мой Acer же не слова! В общем и целом суть ясна: выкидываем из девайса аккум и через преобразователь запитываем его напрямую. В результате имеем свободный порт для периферии. Но куда конкретно подключаться, учитывая мои более чем скромные познания в электронике, непонятно… Да и аккум выкидывать не очень хочется, вдруг чего…
Может, кому-то известен более-менее универсальный способ такого подключения, актуальный для любого планшета?
Прикладываю картинку внутренностей девайса. Может, это немного прояснит ситуацию для знающих людей.
Универсальный интеллектуальный блок питания (ITPS) — Описание логики работы (Android CarPC)
Продолжение к посту ITPS DMF
Данная версия БП уже не собирается.
Итак:
Описание логики работы блока питания:
1. Пока не подано управляющее напряжение (БС авто — обычно это зажигание) на вход «ACC» блока питания (БП), ВСЕ ОБЕСТОЧЕНО. Т.е. все цепи питания разомкнуты, мозги БП отключены и потребление составляет мили амперы (не больше тока саморазряда аккумулятора) для поддержания полевого транзистора в закрытом состоянии. Включение возможно только напряжением на вход «ACC».
2. Как только подано управляющее напряжение на «ACC» БП, транзистор открывается и включает преобразователь напряжения, который запитывает Arduino (мозги БП).
3. Как только включилась Arduino, происходит измерение напряжения бортовой сети автомобиля и если оно окажется ниже «КРИТИЧЕСКОГО» (задается программно в десятыхВОЛЬТА от 1 до 255), то БП не включает выходы питания до тех пор пока напряжение не будет выше «КРИТИЧЕСКОГО». При этом LCD дисплей БП включается с подсветкой и отображает информацию о текущем значении напряжения БС авто, так же сообщает что плата, USB hub и rem_OUT выключены.
4. Далее если напряжение БС выше «КРИТИЧЕСКОГО», то подается напряжение на «Выход питания Android платы», выдается импульс на «Выход (5 В) — включение Android платы» и включается «выход питания внешнего монитора». Начинается отсчет времени до включения «выхода питания USB hub» и «выхода управления внешними усилителями». При этом LCD дисплей БП отображает отчет времени и состояние включения андроид платы.
5. Далее через (10-15 секунд) включается выход подсветки LED2.
6. После включения всех выходов идет основной режим работы с непрерывным отслеживанием наличия напряжения на входе «ACC», измерением напряжения БС и нажатием кнопок, которые нужно передавать в андроид.
7. При нажатии кнопок происходит кратковременное включение выхода подсветки LED1 (т.е. по простому моргает пока нажата клавиша).
8. При значении напряжения БС ниже «КРИТИЧЕСКОГО» блок питания выключает всю систему (алгоритм выключения настроен так чтобы сначала выключались усилители, потом через r_aft (см. ниже в параметрах) секунд уже завершает работу компьютера и выключает питание внешнего монитора и хаба. Если по какой то причине компьютер не выключается, то через 10 секунд идет жесткое выключение питания системы).
9. При пропадании напряжения на входе «ACC» через заданное «время сна» (задается программно в секундах от 1 до 255) БП переводит систему в спящий режим. Отсчет времени перехода в сон отображается на LCD дисплее БП. Сначала отключает выход управления внешними усилителями и выход внешнего монитора. Потом отключает подсветку собственного LCD дисплея, только подсветку, сами данные продолжают выводится на LCD, отключает выход подсветки LED2. Далее отключается питание USB хаба.
10. После того как система перешла в сон, БП отсчитывает время полного выключения системы после выключения зажигания (в МИНУТАХ от 1 до 25599). Отсчет отображается на LCD дисплее БП без подсветки.
11. Если отсчет времени полного выключения закончился, то БП выключает всю систему (алгоритм выключения настроен так чтобы сначала выключались усилители, потом через 2 секунды уже завершает работу компьютера и выключает питание внешнего монитора и хаба. Если по какой то причине компьютер не выключается, то через 10 секунд идет жесткое выключение питания системы).
12. Если появилось напряжение на входе «ACC» до того как отсчет времени полного выключения закончился, БП «будит» всю систему. А именно, включает подсветку LCD дисплея, включает выход питания внешнего монитора и выход подсветки LED2, затем включает USB хаб и только после этого включает выход управления внешними усилителями. При этом LCD дисплей БП отображает отчет времени включения выходов.
Функции кнопки «POWER»:
1. При кратковременном нажатии (до 2 секунд удержание) — отключается/включается подсветка LCD дисплея БП (вдруг ночью слепить будет).
2. При удержании на 5 секунды — включается функция отключения на 2 секунды USB хаба (реализовано для оперативной перезагрузки 3g модема включенного в хаб). Внимание! Дополнительно обеспечено отключение выхода remote_OUT чтобы исключить вероятность возникновения щелчков в динамиках (т.к. USB звуковая карта тоже может быть подключена в хаб). Remote_OUT отключается на r_aft (см. ниже в параметрах) секунд раньше USB хаба, и включается через r_aft (см. ниже в параметрах) секунды после включения питания USB хаба. Все процессы включения/выключения отображаются на LCD экране. Для МОДИФИКАЦИИ №2 реализовано отключение хаба и rem_OUT не на 2 секунды а постоянно, пока повторно не будет нажата кнопка «POWER» на 5 секунд.
3. При удержании на 8 секунд — включается функция завершения работы Android по двум алгоритмам:
— если ACC включено, то питание ПС отключается сразу (жесткое отключение без завершения работы, на случай если ПС завил). Remote_OUT и USB хаб перед выключением так же заблаговременно отключается с интервалом времени r_aft (см. ниже в параметрах). Питание внешнего монитора не снимается. При повторном удержании на 7 секунд — происходит включение ПС. Данная функция реализована для оперативной перезагрузка зависшего компьютера.
— если ACC выключено, то блок питание отправляет команду ПС на завершение работы, питание ПС отключается после того как ПС завершит работу или через 30секунд (в зависимости оттого что наступит ранее).Remote_OUT и USB хаб перед выключением так же заблаговременно отключается с интервалом времени r_aft (см. ниже в параметрах). Данная функция реализована для правильного выключения ПС не дожидаясь пока кончится заданное время сна, например при оставлении автомобиля на ночную стоянку, когда нет смысла в том, чтобы Пс работал еще несколько часов в режиме сна.
4. При удержании на 15 секунд — включается функция настройки БП по ЮСБ. На LCD экран БП выводятся все текущие настройки. Включается ком.порт и БП готов к приему новых настроек. При повторном удержании на 15 секунд — БП выходит из режима настройки.
5. При удержании на 20 секунд — включается функция сброса настроек БП по-умолчанию. И после этого БП переходит в рабочий режим.
Режим настройки параметров БП.
Для перехода в режим настройки параметров БП необходимо удерживать кнопку «POWER» 15 секунд, после чего на LCD экран БП будет выводятся все текущие настройки. Блок питания должен быть подключен по USB к компьютеру или android устройству.
Номер параметра считается слева направо, сверху вниз на LCD:
Восьмое значение — это текущее значение напряжения бортовой сети (это не параметр!), отображается для правильного подбора критического напряжения.
Смена параметров блока питания осуществляется с помощью отправки сообщений в сом порт устройства. А именно:
1. Если меняем параметры из Windows, то необходимо сначала определить какой номер сом порта ему присвоился через панель управления. Далее зная номер порта (например COM8) необходимо через любую программу работу с com портом (например putty), выставив скорость обмена с портом 9600кб/с, отправлять сообщения блоку питания. При этом в com порт уже будут выдаваться текущие параметры БП.
2. Если меняем параметры из Android, то необходимо определить номер присвоенного порта. В android блок питания определяется как ttyACM, а вот цифру необходимо определить например через terminal командой «ls ttyACM» пр подключенном к USB БП и при отключенном USB. И порт который пропадет и будет блок питания. Обычно если других устройств «ACM» нет, то он определяется как первый, т.е. ttyACM0. Чтобы посмотреть текущие параметры, необходимо отправить команду «cat /dev/ttyACM0», после чего начнут отображаться сообщения с параметрами БП. Далее открываем новое окно terminal и с помощью команды «echo «параметр» >> /dev/ttyACM0″, слово «параметр» необходимо заменить на нужные Вам цифры, показанные ниже в пункте Параметры сообщения.
Параметры сообщения отправляемого в БП для смены настроек:
Параметры сообщения отправляемого в БП для смены настроек:
Формат сообщения представляет собой набор из шести цифр, где первая цифра — это номер изменяемого параметра, а остальные пять цифр — это само значение параметра.
1 — «sleep» — время перехода в сон (в секундах от 1 до 255), т.е. при отправке параметра «100255» — система будет переходить в сон через 255 секунд, а при при отправке параметра «100003» — система будет переходить в сон через 3 секунды;
2 — «t_off» — время полного отключения системы после пропадания напряжения АСС (в минутах от 1 до 25599), т.е. при отправке параметра «201000» — система будет переходить в сон через 1000 минут, а при при отправке параметра «200010» — система будет переходить в сон через 10 минут;
3 — «rem_UP» — время задержки включения Remote_OUT после выхода из сна (в секундах от 1 до 255), т.е. при отправке параметра «300255» — выход управления усилителями будет включен через 255 секунд после выхода из сна, а при при отправке параметра «300003» — выход управления усилителями будет включен через 3 секунды;
4 — «r_aft» — время выжидания отключения устройств Remote_OUT (т.е пауза после отключения усилителей) (в секундах от 1 до 255), т.е. при отправке параметра «400255» — пауза перед отключением выхода выхода питания USB хаба будет 255 секунд, а при при отправке параметра «400002» — пауза равна 2 секундам;
5 — «hub» — время задержки включения USBhub при включении компа (не при выходе из сна!) (в секундах от 1 до 255), т.е. при отправке параметра «500255» — выход питания USB хаба будет включен через 255 секунд после включения компьютера, а при при отправке параметра «500010» — выход питания USB хаба будет включен через 10 секунд;
6 — «remOUT» — время задержки включения Remote_OUT при включении компа (не при выходе из сна!) (в секундах от 1 до 255), т.е. при отправке параметра «600255» — выход управления усилителями будет включен через 255 секунд после включения компьютера, а при при отправке параметра «600015» — выход управления усилителями будет включен через 15 секунд;
7 — «U_off» — критическое значение напряжения, при котором происходит аварийное завершение работы, чтобы не разрядить аккумулятор (в десятых Вольта от 1 до 255), т.е. при отправке параметра «700255» — значение критического напряжения составит 25,5 Вольта, а при при отправке параметра «700100» — значение критического напряжения составит 10,0 Вольт. Т.е. при напряжении питания на входе БП ниже заданного, БП не будет запускать систему если она не была включена или безопасно завершит работу уже включенной системы.
Если введенный параметр не соответствует разрешенным диапазонам, то будет выдано сообщение об ошибке. Если соответствует, то будет выдано сообщение о успешном сохранении параметра.
Nexus 7 / CarPC. Блок питания и управления (часть 2)
В первой части я рассказывал о том, что хочу получить, и что я для этого купил, а сейчас пришло время перейти к практической реализации и начать стоит с блока питания.
Сразу оговорюсь, что запись довольно техническая и несмотря на то, что я попытался максимально подробно описать многие нюансы, нужно иметь хотя бы базовые предоставления о чем идет речь и интересоваться темой CarPC, иначе вам будет неинтересно.
Как я уже писал, в Чип-Дип был куплен блок питания с гальванической развязкой NSD15-12S5 и задача стояла запитать от него планшет и всю периферию. При этом важно было, что бы все узлы системы включая сам планшет, хаб, кнопки на руле и даже камера заднего вида, работали за гальваникой, т.е. от этого блока питания, иначе сама задача развязки земли машины и земли планшета теряла свой смысл.
Постараюсь объяснить на пальцах кому интересно:
Гальваническая развязка в моем случае — это развязка минуса машины с минусом планшета, т.е. после блока питания идет абсолютно чистая земля, она не будет прозваниваться на кузов, она лишена помех от генератора и прочего «электрического мусора». Что это значит на практике: помехи генератора, при заведенной машине, не будут влиять на звук и не будут искажать любой аналоговый сигнал (например изображение с камеры запитанной от БП с гальваникой). К слову говоря, гальваническая развязка имеется у любого приличного усилителя или магнитолы и именно поэтому можно замечать эффект, когда мы подключаем смарфтон/планшет к AUX входу магнитолы и звук чистый, а затем ставим гаджет на зарядку от борт.сети и появляются трески и шипение.
Что же произойдет, если мы запитаем, скажем, планшет от БП с развязкой по земле, а к планшету подключим, например, камеру заднего вида запитанную напрямую из борт.сети автомобиля? Земля машины, через камеру, придет на подключенный к камере планшет и таким образом объединится с «правильной» землёй планшета. Чистота будет нарушена и могут появится помехи. Именно поэтому система питания всей системы должна быть замкнута только на саму себя, камера должна запитываться от того же БП, что и планшет, и т.д.
Конечно гальваника — не залог чистого эфира, многое зависит от проводов, от оборудования, но это важный шаг к этому.
Ну и вернемся к БП. Для начала стоит определиться, как будем запитывать планшет — заряжать через USB или подавать напряжение напрямую минуя батарею? Мнений множество, поэтому я поделюсь своим тезисно:
После того, как с этим разобрались, перейдем к схеме:
Схема простенькая, без особого изящества, никаких микроконтроллеров и транзисторных ключей.)) На входе имеем элементарный фильтр помех с защитой от просадок в виде «бочки» на 10к мкФ и дросселя. Второй такой же кондер стоит на реле, которое коммутирует питание хаба, он отвечает за выключение хаба с задержкой при пропадании АСС.
С блока питания выходит 5.2В, напряжение блока регулируется через подстроечный резистор между его управляющей ногой и Out+ или Out- (1-100кОм), 5.2В нужны для запитки хаба — запас в 0.2В от стандартного заложен для компенсации потерь на проводах и просадок при подключении и первичной инициализации устройств в хабе. Но на планшет 5.2 подавать не стоит, т.к. штатная батарея кормит его от 4.2-4.3В. Тем не менее, Нексус7 прекрасно запитывается и от большего напряжения, не стоит лишь злоупотреблять, поэтому на выход к планшету я кинул пару диодов Шоттки на 5А тем самым скинув напряжение примерно до 4.7В. Можно было скинуть и до 4.2, но это +1 лишний диод, а лишний диод — это +1 греющийся элемент на плате, который к тому же крадет у БП ватты полезной нагрузки. Были случаи, когда люди именно на этом спотыкались, посадив огород диодов на плату, к тому же неправильного номинала, и планшет начинал работать нестабильно — доходило до того, что покупали второй БП — по одному на хаб и планшет, но это дорого нецелесообразно.
Перед реле2 стоит схема включения реле с задержкой на одном биполярнике (взята отсюда), она служит для правильной инициализации хаба после ухода планшета в сон, ну и соответственно управляет включением/выключением планшета по АСС.
В целом вся схема работает таким образом:
1. Появляется АСС (заводим двигатель)
2. Включается хаб (подается питание)
3. Через 6сек включается экран планшета и он переходит в режим OTG/USB-хоста (подключается к хабу и подхватывает устройства)
4. На этом этапе работа схемы закончена, планшет ждет 4сек, когда с хаба подцепится USB-звуковуха и включает музыку)
5. Выключаем АСС (глушим мотор)
6. Планшет тут же гаснет и отключается от хаба
7. Через 7сек выключается хаб (пропадает питание)
8 Планшет уходит в летаргический сон
Кто будет строить CarPC на Nexus7 2012 — запомните, важно, чтоб была задержка между включением хаба и планшета, при этом практически обязательно нужно рвать OTG, иначе велика вероятность, что устройства не будут подхватываться правильно. OTG — это пятый контакт в разъеме microUSB планшета и его коммутация на землю говорит устройству, что нужно перейти в режим USB-хоста и пообщаться с клавиатурами, звуковухами, камерами и прочей периферией подключенной к хабу.
И вот еще какой нюанс, который редко озвучивают на карписишных форумах, но он есть: планшеты Нексус7 2012 3G не будут корректно работать с USB-устройствами, если во время включения/перезагрузки на них активен USB-хост (провод OTG замкнут на землю) — активировать хост можно только после включения устройства. В особенности это касается камеры заднего хода.
Про сам хаб и то, как правильно его запитать я напишу в отдельной записи, а сейчас вернемся к БП — была нарисована плата:
Питание планшета в авто
Привет!
На днях писал в сообщество по поводу фильтра по питанию планшета. Всем ОГРОМНОЕ СПАСИБО за ответы и советы!
Сегодня побывал в гараже, провел все эксперименты.
Итак, хронология экспериментов:
1. Ничего не разбирая включил ACC, магнитолу в режим AUX и громкость на максимум. Включаем планшет и появляется шум в колонках, включаем зажигание, шум усиливается вдвое, включаем климат, ещё усиливается, заводим машину, добавляется ещё и свист от работы двигателя.
2.Может быть это наводки на AUX, подумал я, и отключил его от планшета и вставил в телефон, шум сразу пропал, нет никакой реакции на зажигание или обороты.
3. Установил фильтр по питанию на оба DC-DC, и никакой разницы! вообще! Сразу же отключил его.
4. Подал питание от аккумулятора другой машины (не заведенной), звук чистейший, включил зажигание — никакой реакции, завел её, тоже тишина! Всему виной токовые петли — Ч.Т.Д.
Как я понял гальванически развязать планшет с магнитолой можно либо по питанию, либо по сигнальному проводу.
DC-DC stap down с гальванической развязкой мне советовали вот такой: meanwell nsd15-12s5, стоимость 900 р. в китае и 1300 на чип и дип.
сигнальный кабель с гальванической развязкой нашелся только вот такой: SUPRA SAD GL, стоимость 300 р.
Думаю не только мне будет интересно:
1. поможет ли этот чудо кабель с двумя трансформаторами внутри?
2. существуют ли другие преобразователи с гальванической развязкой и где их лучше купить?
Поиском пользоваться умею, но ничего вразумительного не нашёл, на алиэкспресс таких преобразователей продано всего один, ни отзывав, ни рейтингов, ничего. Такое ощущение, что я первый кому он так понадобился)))