DIY telematikkboks: 12 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:24

Telematikkbokser (aka Black Boxes) brukes til å registrere og logge forskjellige attributter til et kjøretøy i bevegelse. De har hovedsakelig blitt brukt i fly for å logge forskjellige attributter til et fly, for eksempel lufthastighet, kurs, drivstoffnivåer, radioprat etc. Det er det første referansepunktet for enhver flyhendelse, ettersom den inneholder alle flydataene som fører opp til hendelsen. Denne metoden for å overvåke kjøretøyets ytelse, tilstand og bevegelse har siden blitt overført til biler, slik at forsikringsselskaper kan få et bedre estimat av kjørestiler for å presentere de riktige premiene for kundene.

Noen selskaper ber om en ekstra avgift for å installere en, andre vil gjøre det for en redusert forsikringspris. Denne instruksjonsboken er designet for å gi en trinnvis instruksjon om hvordan du bygger en tilpasset telematikkboks for å kjøre kjøretøy.

ANSVARSFRASKRIVELSE: Denne skreddersydde sorte boksen er ikke alltid gyldig bevis for en domstol. Noen land/stater/lokale lover tillater kanskje ikke installasjon av tilpassede overvåkingsenheter i kjøretøy i bevegelse, med mindre det er godkjent av et godkjent installasjonsteam. Av disse grunner og andre ting som er forbundet med manipulering med OBD -porten, har forfatteren (e) til denne artikkelen og nettstedet ikke noe ansvar for utfallet av kjøringen, bilen din, bilens elektronikk (inkludert omborddatamaskin) og evt. andre hendelser skjedde med en skreddersydd overvåkingsenhet montert.

OPPDATERING/ADVARSEL: Jeg gikk bort i en uke, men lot all elektronikken være plugget inn. Det jeg ikke skjønte var at OBD -porten alltid er drevet. Fordi OBD -porten bruker en Bluetooth -port og Bluetooth bruker en god del strøm, tømmes bilbatteriet …

Trinn 1: Skaff materialer

For dette prosjektet trenger du:

• 1x ELM327 OBDII Bluetooth -adapter - Ebay
• 1x Arduino Mega* - Ebay
• 1x HC -05 Bluetooth -modul ** - Ebay
• 1x SD -kortlesermodul - Ebay
• 1x Neo -6M GPS -modul - Ebay
• 1x GPS -antenne (med SMA -kontakt) - Ebay
• 20x Mann -Kvinne 10cm jumperwires - Ebay
• 1x UFL Mini -adapter - Ebay
• 1x 3D -trykt eske - (design) SketchUp, (print) 3D -hubber
• 6x 5 mm avstandsstykker - Ebay
• 4x M3 10 mm muttere og bolter - Ebay
• 6x M3 12-16mm muttere og bolter - Ebay
• 1x SD 8GB -kort - Ebay
• 1x bil -USB -adapter - Ebay

Takk og lov for Ebay! Mer informasjon om noen av modulene vil bli detaljert i de neste trinnene.

* Det er et argument for å bruke Uno, men fordi jeg trengte flere serielle porter, og programplassen var begrenset, valgte jeg bort Uno. Det er også et argument for å bruke Due, ettersom den er kraftigere. Due bruker 3V3 for sine IO -pinner, som kan bli skadet av andre 5V -komponenter. Derfor, bruk Mega.

** Ikke misforstå HC-05 med HC-06! HC-06 er en slave-modul, og kan ikke konfigureres til å være en master. Få HC-05! VIKTIG: Sørg for at HC-05-modulen har en nøkkelpinne for å kunne bytte til AT-modus, ellers fungerer ikke hele prosjektet!

Trinn 2: Hvordan fungerer det?

Hvordan skal vi lese data fra bilen? De fleste biler (om ikke alle biler) etter 2003 må ha og OBD -port for å snakke med motoren (sjekk før du kjøper!). OBD står for On Board Diagnostics, og brukes hovedsakelig for å fastslå eventuelle feil med bilen. For eksempel, når motorlyset slås på, logges en feilkode. Når du tar den med til garasjen, vil mekanikerne ha en OBD -leser som vil lese feilkoden, slik at de vet hva de skal fikse.

Fra OBD -porten kan du også lese live data. De levende dataene som er tilgjengelige, avhenger fra bil til bil, men de fleste biler bør tillate deg å lese de grunnleggende tingene som hastighet, turtall, tilbakelagt distanse osv. I forbindelse med dette prosjektet valgte jeg å lese kjøretøyets hastighet, motorens turtall, og gassdepresjonen.

Når du får ELM327, finner du OBD -porten. Dette vil variere for alle bilmerker. For min Ford Fiesta var det mellom rattet og førerdøren. Hvis du ikke finner den, kan du slå opp [bilmerke] [bilmodell] obd -port på Google, der det bør være en rekke videoer/bilder som viser hvor OBD -porten din er. Når du har funnet den, kobler du ELM327 til.

Du kan enkelt teste OBD -porten hvis du har en Android -telefon. Gå til Play Store, og last ned en app som heter Torque. Det er en betalt versjon og en gratis versjon. Gratisversjonen vil være tilstrekkelig for demo -formål. Bare koble til ELM327 med Bluetooth, velg de ønskede PID -ene du vil lese, og slå på bilen. Du bør umiddelbart se avlesningene på skjermen.

Trinn 3: Lag en boks

Materialer som kreves:

en modell av en eske

Resultat: en 3D -trykt eske og base

Før du begynner på elektronikken, anbefaler jeg at du skriver ut en eske i 3D (eller lager din egen!) Med egne monteringshull. Det vil være mye lettere å fikse Arduino på plass uten alle komponentene i veien!

Jeg designet en enkel sak (*. Skp -filer) for å holde alt på plass. Modellen er laget i SketchUp, og designet ble 3D -trykt ved hjelp av 3D -utskriftstjenestene til 3D Hubs, hvor de vil skrive ut modellene dine i ganske god kvalitet til relativt billige.

Skriv ut denne boksen, slik at du kan plassere elektronikken din inne.

Trinn 4: Monter basen

Materialer som kreves:

• Arduino Mega
• 3D -trykt base
• 3x avstandsstykker
• 3x M3 nøtter
• 3x M3 skiver
• 3x M3 12 mm bolter

Resultat: samlet base

Start med monteringshull nummer 1 (monteringshull mellom 6-pinners ICSP-topptekst og Comms-pinnene, se bildet), legg en skive på oversiden av brettet og et avstandsstykke mellom brettet og basen. Sett skruen gjennom skiven, hullet på brettet, avstandsstykket og ut gjennom sokkelen. Det er sekskantede ut-outs under basen for å passe mutrene i. Stram til, men la det være nok plass til å plassere de andre distansene.

Gjenta for hvert monteringshull.

Når alle tre monteringshullene er ferdige, strammer du til skruene slik at brettet sitter godt på plass med basen. De andre monteringshullene er ikke nødvendige. Jeg kunne ikke passe til andre skruer, ettersom de ville kollidere med plassering av pinner/komponenter. Disse tre burde være nok til å holde brettet på plass.

Trinn 5: Wire Up

Materialer for dette trinnet:

• Montert base
• HC-05
• Neo-6M
• UFL mini -adapter
• SD -kortleser
• 16x jumper ledninger

Resultat: grunnelektronikk

Det første trinnet er å koble alt til Arduino Mega. Du finner det grunnleggende tilkoblingsdiagrammet på et av bildene som er vedlagt. Vi kommer til å benytte oss av serieportene, SPI -bussen og noen av IO -pinnene.

Hvis du er nysgjerrig på å vite hvordan hver modul fungerer, kan du koble hver modul individuelt for å teste dem. Hvis ikke, er du sikker på at alt kommer til å gå bra. Bare koble til alt.

SD -kortleser

Koble til følgende:

• CS - pin 53
• SCK - pinne 52
• MOSI - pin 51
• MISO - pin 50
• Vcc - 5V pin nær pin 22
• Gnd - slipt pin nær pin 52

GPS

Koble til følgende:

• GPS TX - pin 15
• GPS RX - pinne 14
• GPS Gnd - bakkenål nærmest stikkontakten
• GPS Vcc - 5V pin nærmest stikkontakten
• Koble UFL mini -adapteren til modulens antennestift
• (Valgfritt) GPS PPS - pin 2

blåtann

Koble til følgende:

• Bluetooth TX - pin 17
• Bluetooth RX - pin 16
• Bluetooth -nøkkel - pin 3
• Bluetooth Vcc - pin 19
• Bluetooth Gnd - pin 18

Trinn 6: Komprimer det

Materialer som kreves:

Baselektronikk

Nå som alt er koblet til, vri modulene slik at de alle passer innenfor Mega -grensen, men uten å koble fra ledningene. Det kan være lurt å dekke synlige pinner og elektriske komponenter med elektrisk tape for å unngå kortslutning. Vær forsiktig!

GPS

Vri ledningene til toppen av GPS -modulen vender mot kommunikasjonspinnene på Mega.

SD -kortleser

I utgangspunktet bøy/brett ledningene over slik at toppen av SD -kortlesermodulen vender nedover Reset -knappen.

blåtann

Bluetooth -modulen vil "vikle" seg rundt GPS -modulen og ende opp på den andre siden av brettet ved de analoge pinnene.

Trinn 7: Monter esken

Materialer som kreves:

• Montert elektronikkbase
• 3D -trykt eske
• 4x M3 nøtter
• 4x M3 skiver
• 4x M3 10 mm bolter

Resultat: Ferdigmontert eske

Ta den andre enden av UFL mini -adapteren og plugg gjennom hullet i esken, og fest den på plass med mutteren. Pass på at den er tett, da vi ikke vil at antennen skal vri den av!

Slå sammen de to enhetene, og pass på at ingen av ledningene er koblet fra. Juster de fire hjørnehullene og sett M3 -mutterne inn i de sekskantede hullene under sokkelen. Plasser M3 -mutrene gjennom hullene og skru esken sammen.

Trinn 8: ELM327

Materialer som kreves:

• Full montering
• ELM327 Bluetooth OBD -adapter
• Bærbar datamaskin

På GitHub finner du et kort program (BluetoothScanner) som søker etter noen av de nærmeste Bluetooth -enhetene. Den viser MAC -adressen og SSID (navn) på hver enhet. Det lar deg også manuelt sende kommandoer til bilen din.

MAC -adresse

For at HC-05 automatisk skal koble seg til ELM327, må du finne adapterens MAC-adresse. Dette er vanligvis forskjellig for hver modul. Dette er for å unngå å koble til feil enhet!

Bare last opp koden til Mega, slå på bilen og kjør koden. På terminalutgangen bør du se resultatene. Koden prøver å binde modulen automatisk til den valgte MAC -adressen, men noen ganger fungerer dette ikke. Bare sørg for at du får riktig MAC -adresse. Adressen skal se ut som 1D, A5, 68988B. MAC -adressen din kan være annerledes, men bør være i samme format. Lagre dette til neste trinn!

Svarforskyvning

Du må også bestemme det resulterende formatet for dataene som kommer ut av OBDII -adapteren. Ved å bruke koden du nettopp har lastet opp (i dette trinnet), sender du ned tegnene 0100. Dette er kommandoen for å finne ut hvilke data bilen din kan sende tilbake til deg. Den komplette listen over kommandoer finnes på Wikipedia.

Du må sjekke formatet på de returnerte dataene. I min Ford Fiesta (2012) ble kommandoen gjentatt før resultatene:

• Kommando sendt: 0100
• Svar mottatt: 0100BE1FA813

Men i en Renault Clio (2006) ble kommandoen ikke gjentatt:

• Kommando sendt: 0100
• Svar mottatt: BE1FA813

Responsen kan være forskjellig avhengig av bilen. Du må fjerne alle foregående tegn fra svaret. Ideelt sett bør svaret ditt se ut som Clio -eksemplet ovenfor. Hvis du har andre tegn, husk antall tegn før svaret. Du trenger dette i neste trinn!

Trinn 9: Last opp koden

Materialer som kreves:

• Kildekode
• Montert eske

Resultat: ferdig boks.

Hele kildekoden finner du på GitHub (prosjektnavn: SimpleArduinoObd), hvor du vil se mange topptekster (*.h) -filer. Last ned filene, og åpne dem i Arduino IDE.

Husker du MAC -adressen du lagret tidligere? Åpne ObdHelper.h og rundt linje 34 (variabelnavn obdMacAddress) endre MAC-adressen der for den du lagret i trinn 4. Adressen skal være komma-adskilt og i samme format som 1D, A5, 68988B.

Husker du svarforskyvningen du lagret i trinn 4? Åpne ObdHelper.h og rundt linje 23 (definisjon RESPONSE_PREFIX_OFFSET) endre forskyvningen til hva den skal være.

Trinn 10: Skjul boksen

Materialer som kreves:

• Fullført eske
• Arduino USB -kabel
• GPS -antenne
• Bilens USB -adapter

Resultat: ferdig prosjekt

Nå som esken er komplett, kan vi sette den i bilen!

1. Finn et sted å sette boksen din. Ideelt sett bør det være gjemt bort et sted. Jeg la den under passasjersetet. Husk: den må være nær nok til at USB -kabelen kan nå bilstikkontakten!
2. Løsne GPS -antennen din og legg den inn i gapet mellom utkroppen og den indre kroppen, under gummitetningen. Den bakre antennekabelen kan gjemmes under passasjersetet eller under teppet.
3. Plasser GPS -antennen "hodet" på et sted som lett kan se himmelen. Jeg la den under frontruten.
4. Koble USB -kabelen til esken, og koble deretter kabelen til bilens USB -adapter.
5. Koble bilens USB -adapter til den lette kontakten.

Du er nå klar til å ta den for en prøvekjøring!

Trinn 11: Resultater

Dessverre, for å se innholdet på SD -kortet, må du åpne esken og koble SD -kortet manuelt til datamaskinen for å lese det. Likevel vil filene lagres på den. Filnavnet er i formatet [år] [måned] [dag] [time]. Fildataene er i formatet [dato], [tid], [breddegrad], [lengdegrad], [o / min], [hastighet], [akselerator].

Nedenfor er et eksempel på det som er lagret:

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

Viktig

• hastigheten er sannsynligvis i KPH (kilometer/time), avhengig av kjøretøyet ditt.
• akseleratordepresjonen er i prosent (%) og kan starte med en verdi som er høyere enn 0%.
• klokken er i UTC.

Trinn 12: Vanlige spørsmål

Hvor lenge skal GPS -en få et GPS -signal?

Vanligvis ca 30 sekunder. Dette avhenger av beliggenhet.

Hvor lenge er det til SD -kortet er fullt?

Et 8 GB SD -kort har omtrent 7,67 GB minne. Hver oppføring i en fil er 55 byte lang. Hver oppføring gjøres hvert sekund av GPS -aktivitet. Forutsatt gjennomsnittlig 2 timers kjøring per dag, har du følgende formel:

([Tilgjengelig minneplass] / ([byte per oppføring] * [antall oppføringer per dag])) / 365 = tid (år) til minnekortet er fullt.

Forutsatt følgende:

• Minneplass er 7 GB (7, 000, 000, 000 byte)
• byte per oppføring er 55 byte
• antall oppføringer er 60 sekunder * 60 minutter * 2 timer = 396 000

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

Kort sagt, veldig lang tid!

Kan den sende til en server?

For å sende til en server trenger du et modem. Jeg har eksperimentert med et SIM808, som har GPS, GSM og Bluetooth i ett brikkesett (og er litt billigere enn maskinvaren som ble brukt i dette prosjektet). SIM808 er avhengig av et 2G -nettverk, som sakte blir under utfasing rundt om i verden. Jeg må kanskje finne en annen løsning på dette.