Caixa telemàtica de bricolatge: 12 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

Les caixes telemàtiques (també conegudes com a caixes negres) s’utilitzen per enregistrar i registrar diversos atributs d’un vehicle en moviment. S'han utilitzat principalment en avions per registrar diversos atributs d'una aeronau, per exemple, velocitat de l'aire, rumb, nivells de combustible, xerrades de ràdio, etc. És el primer punt de referència per a qualsevol incident de l'avió, ja que conté totes les dades de l'avió a l’incident. Aquest mètode de control del rendiment, l’estat i el moviment dels vehicles s’ha transferit des de llavors als cotxes, cosa que permet a les companyies d’assegurances obtenir una millor estimació dels estils de conducció per presentar les primes correctes als seus clients.

Algunes empreses demanen una tarifa addicional per instal·lar-ne una, d'altres ho faran per un preu d'assegurança reduït. Aquesta instrucció està dissenyada per donar instruccions pas a pas sobre com construir una caixa telemàtica personalitzada per conduir vehicles.

EXCLUSIÓ DE RESPONSABILITAT: Aquesta caixa negra feta a mida no sempre és una prova vàlida en un jutjat. És possible que alguns països / estats / legislacions locals no permetin la instal·lació d'unitats de control personalitzades en vehicles en moviment, tret que l'autorització d'un equip d'instal·lació aprovat ho autoritzi. Per aquests motius, i qualsevol altre relacionat amb la manipulació del port OBD, l'autor (s) d'aquest article i el lloc web no tenen cap responsabilitat sobre el resultat de la vostra conducció, el vostre cotxe, l'electrònica del vostre cotxe (inclòs l'ordinador de bord) i qualsevol altres incidents es van produir amb una unitat de control a mida.

ACTUALITZACIÓ / AVÍS: Vaig marxar una setmana, però vaig deixar tota l'electrònica endollada. El que no em vaig adonar era que el port OBD sempre està alimentat. Com que el port OBD utilitza un port Bluetooth i el Bluetooth consumeix una bona quantitat d'energia, la bateria del cotxe s'esgotarà …

Pas 1: adquiriu materials

Per a aquest projecte, necessitareu:

• 1x adaptador Bluetooth ELM327 OBDII - Ebay
• 1x Arduino Mega * - Ebay
• 1 mòdul Bluetooth HC-05 ** - Ebay
• 1x mòdul lector de targetes SD - Ebay
• 1x mòdul GPS Neo-6M - Ebay
• 1x antena GPS (amb connector SMA) - Ebay
• 20x cables masculins-femenins de 10cm - Ebay
• 1 adaptador UFL Mini - Ebay
• 1x caixa impresa en 3D: SketchUp (disseny), hubs 3D (impressió)
• Espaciadors de 6x 5mm: eBay
• 4x femelles i cargols M3 de 10 mm - Ebay
• 6x perns i femelles M3 12-16mm - Ebay
• 1x targeta SD de 8 GB: eBay
• 1x adaptador USB per a cotxe: Ebay

Gràcies a Déu per Ebay! Més informació sobre alguns dels mòduls es detallarà en els passos següents.

* Hi ha un argument per utilitzar l’Uno, però com que necessitava diversos ports sèrie i l’espai del programa era limitat, vaig optar per no utilitzar l’Uno. També hi ha un argument per utilitzar el Due, ja que és més potent. El Due utilitza 3V3 per als seus pins IO, que poden ser danyats per altres components de 5V. Per tant, utilitzeu el Mega.

** No confongueu l'HC-05 amb l'HC-06. L'HC-06 és un mòdul només esclau i no es pot configurar per ser mestre. Aconsegueix l'HC-05! IMPORTANT: assegureu-vos que el mòdul HC-05 tingui un pin clau per poder canviar al mode AT, en cas contrari, tot aquest projecte no funcionarà.

Pas 2: Com funciona?

Com llegirem les dades del cotxe? La majoria de cotxes (si no tots els cotxes) posteriors al 2003 han de tenir un port OBD per parlar amb el motor (comproveu-ho abans de comprar!). OBD significa On Board Diagnostics (Diagnòstic a bord) i s’utilitza principalment per determinar qualsevol fallada al cotxe. Per exemple, quan el llum del motor s'encén, es registra un codi d'error. Quan el porteu al garatge, els mecànics disposaran d’un lector OBD que llegirà el codi de falla, de manera que sabran què solucionar.

Des del port OBD, també podeu llegir dades en directe. Les dades disponibles disponibles en temps real depenen d’un cotxe a un altre, però la majoria de vehicles us han de permetre llegir les coses bàsiques, com ara la velocitat, el recompte de revolucions, la distància recorreguda, etc., i la depressió de l'accelerador.

Quan obtingueu el vostre ELM327, cerqueu el port OBD. Això serà diferent per a cada marca de cotxes. Per al meu Ford Fiesta, estava entre el volant i la porta del conductor. Si no el trobeu, cerqueu el port obd [marca de cotxe] [model de cotxe] a Google, on hi hauria d’haver una sèrie de vídeos / imatges on es trobi el vostre port OBD. Un cop localitzat, connecteu el vostre ELM327.

Podeu provar el port OBD fàcilment si teniu un telèfon Android. Aneu a Play Store i descarregueu una aplicació anomenada Torque. Hi ha una versió de pagament i una versió gratuïta. La versió gratuïta serà suficient per a demostracions. Simplement connecteu-vos al vostre ELM327 mitjançant Bluetooth, seleccioneu els PID que voleu llegir i engegueu el cotxe. Hauríeu de veure instantàniament les lectures a la pantalla.

Pas 3: fes una caixa

Materials necessaris:

un model de caixa

Resultat: una caixa i una base impreses en 3D

Abans d’iniciar l’electrònica, recomano imprimir en 3D una caixa (o fer-ne la vostra!) Amb els seus propis forats de muntatge. Serà molt més fàcil arreglar l'Arduino al seu lloc sense que hi hagi cap component en el camí.

Vaig dissenyar una caixa senzilla (fitxers *.skp) per mantenir tot al seu lloc. El model es fabrica a SketchUp i el disseny es va imprimir en 3D mitjançant els serveis d’impressió 3D de 3D Hubs, on imprimiran els vostres models amb una qualitat bastant bona per un preu relativament barat.

Imprimiu aquesta caixa perquè pugueu col·locar els vostres productes electrònics a l'interior.

Pas 4: Munteu la base

Materials necessaris:

• Arduino Mega
• Base impresa en 3D
• 3x separadors
• 3x femelles M3
• 3x rentadores M3
• 3 cargols M3 de 12 mm

Resultat: base muntada

Començant pel forat de muntatge número 1 (forat de muntatge entre la capçalera ICSP de 6 pins i els pins Comms, vegeu la imatge), col·loqueu una rentadora a la part superior del tauler i un separador entre el tauler i la base. Introduïu el cargol a través de la volandera, el forat de muntatge del tauler, el separador i sortiu per la base. Hi ha sortides hexagonals sota la base per encabir les femelles. Estrenyiu-les, però deixeu prou espai per col·locar els altres separadors.

Repetiu per a cada forat de muntatge.

Quan els tres forats de muntatge estiguin acabats, estreneu els cargols de manera que el tauler quedi ferm al seu lloc amb la base. Els altres forats de muntatge no són necessaris. No podria cabre altres cargols, ja que xocarien amb la col·locació de pins / components. Aquests tres haurien de ser suficients per mantenir el tauler al seu lloc.

Pas 5: connecteu-vos

Materials per a aquest pas:

• Base muntada
• HC-05
• Neo-6M
• Mini adaptador UFL
• Lector de targetes SD
• 16x cables de pont

Resultat: muntatge de l'electrònica base

El primer pas és connectar-ho tot a l’Arduino Mega. Trobareu l’esquema bàsic de connexió en una de les imatges adjuntes. Farem ús dels ports sèrie, el bus SPI i alguns dels pins IO.

Si teniu curiositat per saber com funciona cada mòdul, podeu connectar-los individualment per provar-los. En cas contrari, si teniu confiança que tot estarà bé, connecteu-ho tot.

Lector de targetes SD

Connecteu el següent:

• CS: pin 53
• SCK: pin 52
• MOSI: pin 51
• MISO: pin 50
• Vcc: pin de 5 V a prop del pin 22
• Gnd - pin terra a prop del pin 52

GPS

Connecteu el següent:

• GPS TX - pin 15
• GPS RX: pin 14
• GPS Gnd: pin de terra més proper a la presa de corrent
• GPS Vcc: pin de 5 V més proper a la presa de corrent
• Connecteu el mini adaptador UFL al pin d'antena del mòdul
• (Opcional) GPS PPS: pin 2

Bluetooth

Connecteu el següent:

• Bluetooth TX: pin 17
• Bluetooth RX: pin 16
• Clau Bluetooth: pin 3
• Bluetooth Vcc: pin 19
• Bluetooth Gnd: pin 18

Pas 6: comprimeix-lo

Materials necessaris:

Muntatge d'electrònica base

Ara que tot està connectat, torceu els mòduls perquè encaixin tots dins del límit del Mega, però sense desconnectar els cables. És possible que vulgueu cobrir els pins i components elèctrics exposats amb cinta elèctrica per evitar curtcircuits. Ves amb compte!

GPS

Gireu els cables fins que la part superior del mòdul GPS quedi cap als pins de comunicació del Mega.

Lector de targetes SD

Bàsicament, doblegueu / plegueu els cables de manera que la part superior del mòdul del lector de targetes SD quedi cap avall sobre el botó Restableix.

Bluetooth

El mòdul Bluetooth s'enrotllarà al voltant del mòdul GPS i acabarà a l'altre costat de la placa, mitjançant els pins analògics.

Pas 7: munteu la caixa

Materials necessaris:

• Base electrònica muntada
• Caixa impresa en 3D
• 4x femelles M3
• 4x rentadores M3
• 4x perns M3 de 10 mm

Resultat: caixa totalment muntada

Obteniu l’altre extrem del mini adaptador UFL i connecteu-lo pel forat de la caixa, fixant-lo al lloc amb la femella. Assegureu-vos que estigui ajustada, ja que no volem que l’antena la torci.

Combineu els dos conjunts i assegureu-vos que cap dels cables no s'hagi desconnectat. Alineeu els quatre forats de cantonada i introduïu les femelles M3 als forats hexagonals que hi ha a sota de la base. Col·loqueu les femelles M3 pels forats i cargoleu la caixa.

Pas 8: ELM327

Materials necessaris:

• Muntatge complet
• Adaptador OBD Bluetooth ELM327
• Ordinador portàtil

A GitHub, trobareu un programa curt (BluetoothScanner) que buscarà alguns dels dispositius Bluetooth més propers. Es mostrarà l'adreça MAC i el SSID (nom) de cada dispositiu. També us permetrà enviar ordres manualment al vostre cotxe.

Adreça MAC

Perquè l'HC-05 es connecti automàticament a l'ELM327, haureu de trobar l'adreça MAC de l'adaptador. Això sol ser diferent per a cada mòdul. Això és per evitar la connexió al dispositiu equivocat.

Simplement pengeu el codi al Mega, engegueu el cotxe i executeu el codi. A la sortida del terminal, hauríeu de veure els resultats. El codi intenta lligar automàticament el mòdul a l'adreça MAC seleccionada, però de vegades això no funciona. Simplement assegureu-vos d’obtenir l’adreça MAC correcta. L'adreça hauria de ser semblant a 1D, A5, 68988B. La vostra adreça MAC pot ser diferent, però hauria de tenir el mateix format. Deseu-ho per al següent pas.

Offset de resposta

També haureu de determinar el format resultant de les dades que surten de l’adaptador OBDII. Mitjançant el codi que acabeu de penjar (en aquest pas), envieu els caràcters 0100. És l'ordre per determinar quines dades us pot enviar el cotxe. La llista completa d’ordres es troba a Wikipedia.

Haureu de comprovar el format de les dades retornades. Al meu Ford Fiesta (2012) es va fer ressò de l’ordre abans dels resultats:

• Ordre enviat: 0100
• Resposta rebuda: 0100BE1FA813

No obstant això, en un Renault Clio (2006), l'ordre no es va fer ressò:

• Ordre enviat: 0100
• Resposta rebuda: BE1FA813

La resposta pot ser diferent segons el cotxe. Haureu d’eliminar de la resposta els caràcters anteriors. Idealment, la vostra resposta hauria de semblar a l’exemple de Clio anterior. Si teniu altres caràcters, recordeu el nombre de caràcters anteriors a la resposta. Ho necessitareu al següent pas.

Pas 9: pengeu el codi

Materials necessaris:

• Codi font
• Caixa muntada

Resultat: quadre completat.

El codi font complet es pot trobar a GitHub (nom del projecte: SimpleArduinoObd), on veureu nombrosos fitxers de capçalera (*.h). Descarregueu els fitxers i obriu-los a l'IDE Arduino.

Recordeu l'adreça MAC que vau desar abans? Obriu ObdHelper.h i al voltant de la línia 34 (nom de la variable obdMacAddress) hi canvieu l'adreça MAC per la que heu desat al pas 4. L'adreça ha d'estar separada per comes i en el mateix format que 1D, A5, 68988B.

Recordeu la compensació de resposta que vau desar al pas 4? Obriu ObdHelper.h i al voltant de la línia 23 (definició RESPONSE_PREFIX_OFFSET) canvieu el desplaçament pel que sigui.

Pas 10: amaga la caixa

Materials necessaris:

• Quadre completat
• Cable USB Arduino
• Antena GPS
• Adaptador USB per a cotxe

Resultat: projecte acabat

Ara que la caixa està completa, la podem posar al cotxe.

1. Cerqueu una ubicació per posar la vostra caixa. L’ideal seria que s’amagués en algun lloc. La vaig posar sota el seient del passatger. Recordeu: ha d’estar prou a prop perquè el cable USB pugui arribar a la presa de l’encenedor del cotxe.
2. Desfeu l'antena GPS i col·loqueu-la a la bretxa entre el cos exterior i el cos interior, sota el segellat de goma. El cable de l'antena posterior es pot col·locar sota el seient del passatger o sota la catifa.
3. Col·loqueu l'antena GPS "cap" en un lloc que pugui veure fàcilment el cel. El vaig posar sota el parabrisa frontal.
4. Connecteu el cable USB a la caixa i, a continuació, connecteu-lo a l’adaptador USB del cotxe.
5. Connecteu l'adaptador USB del cotxe a la presa d'encenedor.

Ja esteu a punt per provar-ho.

Pas 11: Resultats

Malauradament, per veure el contingut de la targeta SD, heu d’obrir la caixa i connectar manualment la targeta SD a l’ordinador per llegir-la. No obstant això, els fitxers s'emmagatzemaran en ell. El nom del fitxer té el format [any] [mes] [dia] [hora]. Les dades del fitxer tenen el format [data], [hora], [latitud], [longitud], [RPM], [velocitat], [accelerador].

A continuació es mostra una mostra del que s’emmagatzema:

25/05/18, 12:41:06, 51.569889, -2.658524, 01819, 0037, 004125/05/18, 12:41:07, 51.569817, -2.658419, 01841, 0038, 004325/05/18, 12:41:08, 51.569736, -2.658341, 01867, 0038, 0043

Important

• és probable que la velocitat sigui en KPH (quilòmetres / hora), segons el vostre vehicle.
• la depressió de l’accelerador és en percentatge (%) i pot començar amb un valor superior al 0%.
• l'hora és en UTC.

Pas 12: preguntes més freqüents

Quant de temps fa que el GPS adquireixi un senyal GPS?

Normalment, uns 30 segons. Això depèn de la ubicació.

Quant de temps s’omple la targeta SD?

Una targeta SD de 8 GB té uns 7,67 GB d’espai de memòria. Cada entrada d’un fitxer té una longitud de 55 bytes. Cada entrada es fa cada segon d'activitat GPS. Suposant una mitjana de 2 hores de conducció diàries, teniu la fórmula següent:

([Espai de memòria disponible] / ([bytes per entrada] * [nombre d'entrades al dia])) / 365 = temps (anys) fins que la targeta de memòria està plena.

Suposant el següent:

• L'espai de memòria és de 7 GB (7, 000, 000, 000 bytes)
• els bytes per entrada són de 55 bytes
• el nombre d’entrades és de 60 segons * 60 minuts * 2 hores = 396.000

(7, 000, 000, 000 / (55 * 396, 000)) / 365 = 48,4 anys

En resum, molt de temps!

Es pot enviar a un servidor?

Per enviar a un servidor, necessiteu un mòdem. He experimentat amb un SIM808, que té GPS, GSM i Bluetooth en un conjunt de xips (i és una mica més barat que el maquinari utilitzat en aquest projecte). El SIM808 es basa en una xarxa 2G, que a poc a poc s’està eliminant a tot el món. Potser hauria de trobar una altra solució per a això.