"Вежливое" освещение салона для автомобиля VW Sharan

Вадим Колесник, Тирасполь

Во многих автомобилях, как известно, заводом изготовителем предусмотрено управление освещением салона. В основном это управление сводится к включению освещения при открывании любой двери автомобиля и выключению при закрытии всех дверей. В современных автомобилях управление освещением салона осуществляет отдельная бортовая система или бортовой компьютер. Поэтому салонное освещение автомобиля стало более гибким, функциональным и практичным. Помимо внедрения «мягкого» или плавного включения/выключения подсветки, производители автомобилей стараются повысить удобство водителя и пассажиров: подсветка выключается с задержкой, выключается моментально после включения зажигания (если все двери закрыты), включается сразу после выключения зажигания. Кроме того, если водитель или пассажиры забыли закрыть дверь (или дверь закрыта неплотно), то через некоторое время подсветка выключается автоматически, чтобы не разряжать аккумулятор.

Автомобиль VW Sharan 1.9TDI 1998 г. оборудован штатным блоком управления функциями комфорта (его часто называют блок «Комфорта» и находится он под водительским сиденьем), который, наряду с выполнением множества других важных функций, управляет освещением салона и порогов. Для освещения салона автомобиля VW Sharan установлены два верхних плафона с лампами накаливания (Рисунок 1). Немного ранее я заменил лампы накаливания светодиодами белого цвета свечения. В плафоны установил отрезки светодиодной ленты со светодиодами типоразмера 5050.

Штатная функция управления освещением работает следующим образом. При открывании любой двери включается освещение салона. При закрытии всех дверей и выключенном зажигании освещение выключается примерно через 15 секунд. После включения зажигания, если все двери уже закрыты (но салонная подсветка еще отрабатывает свой 15 секундный интервал), подсветка выключается сразу. После выключения зажигания освещение включается сразу. Я считаю, что это очень практично и удобно.

Управление освещением происходит замыканием/размыканием «общего» провода, проще говоря, для отключения освещения блок комфорта размыкает электрическую цепь «минусового» провода, а для включения освещения замыкает ее.

Именно после замены ламп накаливания светодиодами белого цвета свечения я решил добавить функцию «мягкого» (плавного) включения/выключения освещения. Резкое включение яркого белого света в темное время суток (особенно после длительной поездки) неприятно для глаз.

Рисунок 1.	Верхние плафоны освещения салона автомобиля VW Sharan. Вместо ламп накаливания установлены светодиоды.

Сразу оговорюсь, в сети можно найти много подобных конструкций, от простых (на транзисторах) до сложных (на микроконтроллерах) с дополнительными полезными функциями. Очень часто такие устройства называют «вежливая» подсветка. Но все дело в том, что почти все они реализуют функцию задержки и «плавного» выключения освещения, отслеживая состояние концевиков дверей и замка зажигания. В моем автомобиле все это делает блок «Комфорта» и мне остается только контролировать один штатный сигнал управления и соответственно управлять яркостью подсветки.

Принципиальная схема

За основу схемы взял свой диммер светодиодной подсветки компьютерного стола. Схема немного сложнее, т.к. требуется регулятор напряжения 5 В и контроль сигнала управления от бортовой электроники. Алгоритм работы, естественно, тоже изменился.

Схема устройства изображена на Рисунке 2. Основным элементом является микроконтроллер Atmel ATtiny13a, он самый дешевый и его ресурсов для нашей задачи более чем достаточно. Для питания микроконтроллера используется регулятор напряжения серии 78L05, на выходе которого установлена фильтрующая емкость 33 мкФ 16 В. Сигнал управления (активный низкий уровень) подключается к порту PB4 через диод 1N4148 (КД522). В качестве силового ключа использовал MOSFET NIKKO P3055LD (25 В/ 12 А).

Рисунок 2.	Принципиальная схема контроллера «вежливой» подсветки.

Плавное включение/выключение реализуется с помощью ШИМ (режим fast PWM таймера/счетчика 0 микроконтроллера). Микроконтроллер имеет два канала ШИМ, но используется только канал OC0A (вывод 5). Отслеживание сигнала управления осуществляется с помощью прерывания по изменению логического уровня на выводе порта PB4.

Исходный код программы микроконтроллера хорошо прокомментирован, однако следует отметить несколько моментов. Изначально настраиваем порты ввода/вывода, разрешаем использование режимов пониженного энергопотребления, настраиваем регистр прерываний по изменению логического уровня на выводе порта PB4, отключаем аналоговый компаратор и АЦП. Затем инициализируем таймер/счетчик 0 в режим быстрого ШИМ с выходом на порт OC0A и устанавливаем флаг глобального прерывания в регистре SREG. В основном цикле программы лишь одна команда – перевод микроконтроллера в спящий режим. В обработчике прерывания определяется состояние сигнала управления и выполняется соответствующее управление ШИМ: низкий логический уровень (штатная цепь «минусового» провода подсветки замкнута) – включить освещение, высокий уровень – отключить освещение.

Микроконтроллер работает от внутреннего осциллятора 9.6 МГц. При программировании микроконтроллера необходимо установить следующую конфигурацию Fuse-битов: младший байт 7A, старший байт FF. На Рисунке 3 изображена конфигурация микроконтроллера при использовании калькулятора Fuse-битов. Другими словами, установка Fuse-битов сводится к отключению внутреннего делителя тактовой частоты на 8 (Fuse-бит CKDIV8=1, не запрограммирован).

Рисунок 3.	Конфигурация Fuse-битов микроконтроллера.

Большую часть времени микроконтроллер находится в спящем режиме. Ток потребления схемы при работающем ШИМ (подсветка включена) составляет 5.5 мА, при выключенном ШИМ (подсветка выключена) – 4.3 мА. Я не исключаю возможности более тонкой настройки микроконтроллера и оптимизации алгоритма работы программы с целью еще большего снижения энергопотребления.

Печатную плату для схемы не проектировал, для монтажа использовал кусочек фольгированного стеклотекстолита, на котором вручную нарезал дорожки. Элементы применил в корпусе для поверхностного монтажа (за исключением диода D1, регулятора напряжения U2 и конденсаторов С1 и С3). Плату поместил в компактный пластиковый корпус (Рисунок 4, 5).

Рисунок 4.	Внешний вид макетной платы с установленными элементами.

Рисунок 5.	Плата в компактном пластиковом корпусе.

Подключение в автомобиле

Особых трудностей при подключении в автомобиле не возникло. Плата достаточно компактная и может поместиться в переднем плафоне освещения салона или рядом под обшивкой. Мне это место установки показалось не совсем удачным ввиду труднодоступности электропроводки, и устройство было помещено в нишу под пластиковой накладкой с левой стороны на торпедо (Рисунок 6).

Рисунок 6.	Место установки схемы «плавного» включения/выключения освещения салона.

В этой нише располагается разъем, в котором доступен сигнал управления освещением (Рисунок 7), также с этого разъема можно подключить и питание схемы (контакты в разъеме для питания часов). Я взял питание с разъема с предохранителем за приборной доской, к которому у меня подключается автомобильная сигнализация.

Рисунок 7.	Под пластиковой накладкой достаточно места для установки платы.

Схема включается в разрыв провода штатного сигнала управления подсветкой салона (коричневый с белой полосой) после разъема, как указано на Рисунке 8.

Рисунок 8.	Подключение сигнала управления и ШИМ выхода на подсветку.

Демонстрационное видео

Загрузки

Принципиальная схема (Proteus), исходный код на Си (AVR Studio) и прошивка микроконтроллера – скачать