自制可以显示启动时电瓶最低电压的小模块

我的电脑!

       自从换了电瓶后，就一直很好奇，车辆启动时，电瓶电压会掉到多少。用万用表量基本没法看出，一来万用表的刷新频率太慢，二来万用表没有记忆最低数值的功能。当时就打算自己做一下电压表，还能记录最低电压的。刚好看到有款0.91寸的OLED单色显示屏，觉得放在双闪灯开关旁边那个位置会比较合适。但拖延症外加后来工作上比较忙，就一直没有空搞了。
       盘算着写程序可以还要花点时间，于是先把核心的零件买回来了。
       主控核心用STM32103C8T6的最小系统板，如下图。



      0.91寸的OLED单色显示屏。这个显示屏的效果还是很不错的，由于是黑色底的，所以在阳光下也不会不清晰，而晚上黑暗的环境下，光线也不会刺眼。



      STM32单片机的性能很强大，电压测量跟显示的程序也很快就写好了，跟万用表对比一下，精度还是很不错的。



      这时又想，只是显示个电压，那也太单调了吧，系统板上还有这么多的扩展接口可用，要不多加个温度传感器，可以显示一下车内的温度吧。查了一下有什么比较好的传感器，发现了一款性能指标等参数很不错的传感器，而且是可以测量出温度跟相对湿度。



       尽管价格不算便宜，但为了满足好奇心，也买回来了。



       同样，写程序驱动一下这个传感器，还好，很容易就写出来了。



      整个程序的思路就是，系统上电，20秒内显示电压，用于看启动前的电瓶电压，若20秒内电压没有低于11.5V（即没有启动发动机），就转为显示温度跟相对湿度。在任何时候，如果检测到电压低于11.5V后，就转为显示电压值，当电压回升到12V或以上时，闪烁显示测得的电压最低值，然后返回显示温度跟湿度。
       因为ACC电源跟ON电压在启动时是没有电压输出的（自动启停生效的启动除外），所以这个小模块要接常电，为免接常电造成车子的静态电流增加，所以要另加了一个延时断开电路，这个以前有介绍过，就是当ACC电断开后，继续用常电的线供给模块工作15秒左右，然后继电器断开，整个模块断电，实现0待机电流
       这样做了一个试装板，看了效果以后，有几个车友都说感兴趣希望也帮做一个，凑了一下人数，可以分担一下打版的费用，于是就去打版制作了。在决定打板制作后，设计上要更加严谨了，原本设计上的那些BUG，自己用的话没所谓，这次可以借打版的机会一并解决。原本的设计，测量电压的基准是用STM32内部的基准做参考，实际使用上，这个基准会有点轻微的飘移，造成最后测量的电压最大会有0.2V左右偏差，新的设计改用了外接TL431做基准电压，这样稳定性就提高了不少了，基本上最大只有0.03V的偏差了。不过，为了防止TL431出故障时系统还能继续使用，所以增加了检测TL431是否工作正常，如果不正常，就改回使用STM32的内部基准电压做参考。接着是使用温湿度传感器DHT22，原程序里面没做负温度的处理，考虑到有北方的车友使用，所以程序上要增加负温度的处理了，还有原程序中，如果DHT22传感器出现故障，就会出现显示卡死的现像，新程序就改进了，若传感器故障，就提示传感器故障，并改为显示电压值。程序的最后改进，就是STM32工常工作时，在后台每秒进行20次电压检测，若发现低于11.5V，则改为显示电压值。程序接近是推倒重写了，代码多了非常多，不过估计这里对源程序感兴趣的车友不多，所以就不贴出来了。
        过了一个星期，打板就发回来了，先焊好一块测试一下，通过没有问题。



      着手开始程序的重写，首先是较简单的基准电压转换，用TL431做基准时，电压测量值可以达到很高的精确度。



      一但外部基准电压出故障了，就自动转为使用内部基准电压，这时的测量电压精确度会降低一点。



       接着是负温度下的显示，花了点时间，还是可以达到效果的。



       如果温湿度传感器出了故障，就改为显示电压值。



       最后成品如图。需要接上三条线，常电、ACC、地线。当ACC线断电后，模块继续工作15秒，然后继电器断开，整机断电，实现0待机电流。



       在车上安装OLED显示屏，之前再多买了一个双闪灯开关，打算开个好看点的孔，再在外面盖上一块透明的亚克力板，感觉这样子会好看点。拿着去问了一下激光开孔的人，价格吓退，只得买了点工具回来，再次用自己的手艺试试。其实就是美工刀、小电磨、什锦挫。



       手艺不精，花了近半天时间才开好孔，卡上了亚克力板。



      把OLED显示屏装上去，调整好位置，打上胶水，看了一下，效果还是可以接受的。





    下一步就是开拆双闪开关了。长安铃木维特拉的双闪开关的内部是这个样子的





       电磨在这里发挥了非常大的作用，各种改，再难看也不怕，显示板的盖子盖上了，就看不见了。线就从后端引出来。



      穿好线打磨好安装位置后，把双闪开关组装好，通电看看效果







最后安装回车上，效果：



       整体的效果，可以参看视频： https://v.youku.com/v_show/id_XNDc3NjQzODU4MA==.html

fanerna

创意挺好，动手能力强大！必须点赞！

sxsxsxh

精彩制作。赞一个。

richard1984

怎么样把启动瞬间的电压被单片机AD采样捕捉到？

jiachangchun

能否加上一个水温报警，声音报警，这个可是有大用处的

我的电脑!

jiachangchun 发表于 2020-8-5 20:18
能否加上一个水温报警，声音报警，这个可是有大用处的

买个OBD显示仪，大都有水温过高报警的设置了。

我的电脑!

richard1984 发表于 2020-8-5 19:52
怎么样把启动瞬间的电压被单片机AD采样捕捉到？

方法很多种呀，我就是用定时器中断方法，每50ms进行一次电压取样，记录最低电压值即可。

清风高节

做的很不错。赞一个。

yu258gk

创意很好，可以给汽车厂家做配套了

lw86

给楼主提个建议，平时正常工作时可以温、湿度和电压轮流显示，这样车辆发动后可以观察发电机电压是否正常，最好再加上时钟功能（利用STM32的实时钟功能），加个纽扣电池给实时钟供电，然后显示屏一行显示时钟，另一行轮流显示电压、温度、湿度。
以上纯属个人见解

我的电脑!

lw86 发表于 2020-8-6 21:22
给楼主提个建议，平时正常工作时可以温、湿度和电压轮流显示，这样车辆发动后可以观察发电机电压是否正常， ...

谢谢建议。因为起初设计的目的是看启动时电瓶的最低电压，我车子的点烟口上也插着电压显示器了，所以轮流显示这块就没有做了，当然要改也是非常容易的事情。时间的显示起初也想过，但带来两个问题，一个是时间的调整，要另外增加按钮，在我的车上难找合适的位置（另外我的车中控台上原车也自带时钟了）。二来我测试过买来的几块STM32最小系统板，内部的实时时钟似乎都不怎么稳定，而且偏差也比较大，基本只能用于实验用途，以前也试过几款实时时钟芯片，基本不带温度补偿的，精度都不能令人满意。

sandan

楼主搞的电路我真不懂，谢谢分享，学习了

应该测启动电流才有实际意义吧？
测电瓶带载下降电压（启动电流引起的）， 万用表的最小值可测、可记忆、可更新的。
要正确可用万用表的DCV峰值档或示波器。

我的电脑!

sandan 发表于 2020-8-6 22:27
楼主搞的电路我真不懂，谢谢分享，学习了

应该测启动电流才有实际意义吧？

手头上的万用表没有这个功能呀，示波器公司里有，但体积大且要用220V电，带不出来。其实去朋友的修车档接上电瓶检测仪也是可以测到启动时的电压，还能测出内阻跟电瓶的CCA值，只是这些都只能是单次操作，达不到我想要的看每次启动时的电压，记录一下电瓶的老化过程的想法。

bg6idr

楼主做一批造福坛友。