DIY Telematics Box: 12 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

Skrzynki telematyczne (znane również jako czarne skrzynki) służą do rejestrowania i rejestrowania różnych atrybutów poruszającego się pojazdu. Były używane przede wszystkim w samolotach do rejestrowania różnych atrybutów samolotu, na przykład prędkości lotu, kursu, poziomu paliwa, rozmów radiowych itp. Jest to pierwszy punkt odniesienia dla każdego incydentu lotniczego, ponieważ zawiera wszystkie dane samolotu prowadzące do do incydentu. Ta metoda monitorowania osiągów, stanu i ruchu pojazdów została od tego czasu przeniesiona do samochodów, umożliwiając firmom ubezpieczeniowym lepsze oszacowanie stylu jazdy w celu przedstawienia klientom właściwych składek.

Niektóre firmy proszą o dodatkową opłatę za zainstalowanie jednego, inne zrobią to za obniżoną cenę ubezpieczenia. Ta instrukcja ma na celu dostarczenie instrukcji krok po kroku, jak zbudować niestandardową skrzynkę telematyczną do prowadzenia pojazdów.

OŚWIADCZENIE: Ta wykonana na zamówienie czarna skrzynka nie zawsze może być ważnym dowodem w sądzie. Niektóre kraje/stany/prawo lokalne mogą nie zezwalać na instalację niestandardowych jednostek monitorujących w poruszających się pojazdach bez upoważnienia upoważnionego zespołu instalacyjnego. Z tych powodów i wszelkich innych związanych z manipulowaniem portem OBD autor (autorzy) tego artykułu i strony internetowej nie ponoszą żadnej odpowiedzialności za wynik jazdy, samochód, elektronikę samochodu (w tym komputer pokładowy) i jakiekolwiek inne incydenty miały miejsce z zamontowaną na zamówienie jednostką monitorującą.

AKTUALIZACJA/OSTRZEŻENIE: Wyjechałem na tydzień, ale pozostawiłem całą elektronikę podłączoną. Nie zdawałem sobie sprawy, że port OBD jest zawsze zasilany. Ponieważ port OBD korzysta z portu Bluetooth, a Bluetooth zużywa sporo energii, akumulator samochodowy rozładowuje się…

Krok 1: Zdobądź materiały

Do tego projektu będziesz potrzebować:

• 1x adapter ELM327 OBDII Bluetooth - Ebay
• 1x Arduino Mega* - Ebay
• 1x moduł Bluetooth HC-05** - Ebay
• 1x moduł czytnika kart SD - Ebay
• 1x Moduł GPS Neo-6M - Ebay
• 1x antena GPS (ze złączem SMA) - Ebay
• 20x Przewody męskie-żeńskie 10cm - Ebay
• 1x mini adapter UFL - Ebay
• 1x drukowana obudowa 3D - (projekt) SketchUp, (druk) 3D Hubs
• 6x 5mm dystanse - Ebay
• 4x nakrętki i śruby M3 10mm - Ebay
• 6x M3 12-16mm nakrętki i śruby - Ebay
• 1x karta SD 8GB - Ebay
• 1x Adapter samochodowy USB - Ebay

Dzięki Bogu za Ebay! Więcej informacji na temat niektórych modułów zostanie podanych w kolejnych krokach.

* Istnieje argument za używaniem Uno, ale ponieważ potrzebowałem wielu portów szeregowych, a przestrzeń programowa była ograniczona, zrezygnowałem z Uno. Istnieje również argument, aby użyć Due, ponieważ jest potężniejszy. Due używa 3V3 dla swoich pinów IO, które mogą zostać uszkodzone przez inne komponenty 5V. Dlatego użyj Mega.

** Nie pomyl HC-05 z HC-06! HC-06 jest modułem tylko podrzędnym i nie może być skonfigurowany jako nadrzędny. Zdobądź HC-05! WAŻNE: upewnij się, że moduł HC-05 ma Key pin, aby móc przełączyć się w tryb AT, w przeciwnym razie cały projekt nie zadziała!

Krok 2: Jak to działa?

Jak odczytamy dane z samochodu? Większość aut (jeśli nie wszystkie) po 2003 roku musi mieć port OBD do komunikacji z silnikiem (sprawdź przed zakupem!). OBD to skrót od On Board Diagnostics i służy głównie do wykrywania usterek w samochodzie. Na przykład, gdy włącza się lampka silnika, rejestrowany jest kod błędu. Gdy zawieziesz go do warsztatu, mechanicy będą mieli czytnik OBD, który odczyta kod usterki, dzięki czemu będą wiedzieć, co naprawić.

Z portu OBD można również odczytywać dane na żywo. Dostępne dane w czasie rzeczywistym zależą od samochodu do samochodu, ale większość samochodów powinna umożliwiać odczyt podstawowych informacji, takich jak prędkość, liczba obrotów, przebyty dystans itp. Na potrzeby tego projektu wybrałem odczyt prędkości pojazdu, obrotów silnika i depresji przepustnicy.

Kiedy otrzymasz ELM327, znajdź swój port OBD. To będzie inne dla każdej marki samochodu. W moim Fordzie Fiesta znajdował się między kierownicą a drzwiami kierowcy. Jeśli nie możesz go znaleźć, wyszukaj port obd [marka samochodu] [model samochodu] w Google, gdzie powinna znajdować się liczba filmów/zdjęć pokazujących, gdzie znajduje się port OBD. Po zlokalizowaniu podłącz ELM327.

Możesz łatwo przetestować port OBD, jeśli masz telefon z Androidem. Przejdź do Sklepu Play i pobierz aplikację o nazwie Torque. Dostępna jest wersja płatna i darmowa. Darmowa wersja wystarczy do celów demonstracyjnych. Po prostu połącz się z ELM327 przez Bluetooth, wybierz żądane PID, które chcesz odczytać, i włącz samochód. Powinieneś natychmiast zobaczyć odczyty na ekranie.

Krok 3: Zrób pudełko

Wymagane materiały:

model pudełka

Wynik: pudełko i podstawa wydrukowane w 3D

Przed przystąpieniem do elektroniki polecam wydrukować pudełko (lub zrobić własne!) 3D z własnymi otworami montażowymi. O wiele łatwiej będzie naprawić Arduino bez przeszkadzających elementów!

Zaprojektowałem prostą obudowę (pliki *.skp), aby wszystko było na swoim miejscu. Model jest wykonany w SketchUp, a projekt został wydrukowany w 3D przy użyciu usług drukowania 3D 3D Hubs, gdzie będą drukować Twoje modele w całkiem dobrej jakości za stosunkowo tanio.

Wydrukuj to pudełko, aby móc w nim umieścić elektronikę.

Krok 4: Złóż podstawę

Wymagane materiały:

• Arduino Mega
• Podstawa drukowana w 3D
• 3x przekładki
• 3x nakrętki M3
• 3x podkładki M3
• 3x śruby M3 12mm

Wynik: zmontowana podstawa

Zaczynając od otworu montażowego nr 1 (otwór montażowy między 6-stykowym złączem ICSP a pinami komunikacyjnymi, patrz ilustracja), umieść podkładkę na górnej stronie płyty i przekładkę między płytą a podstawą. Przełóż śrubę przez podkładkę, otwór montażowy płyty, przekładkę i wyciągnij przez podstawę. Pod podstawą znajdują się sześciokątne wypusty, w które można włożyć nakrętki. Dokręć, ale zostaw wystarczająco dużo miejsca na umieszczenie pozostałych elementów dystansowych.

Powtórz dla każdego otworu montażowego.

Po wykonaniu wszystkich trzech otworów montażowych dokręć śruby tak, aby płyta mocno przylegała do podstawy. Pozostałe otwory montażowe nie są potrzebne. Nie mogłem dopasować innych śrub, ponieważ kolidowałyby z rozmieszczeniem pinów/komponentów. Te trzy powinny wystarczyć, aby utrzymać deskę na miejscu.

Krok 5: Podłącz przewód

Materiały na ten krok:

• Zmontowana podstawa
• HC-05
• Neo-6M
• Mini adapter UFL
• Czytnik kart SD
• 16x przewody połączeniowe

Wynik: podstawowy montaż elektroniki

Pierwszym krokiem jest podłączenie wszystkiego do Arduino Mega. Podstawowy schemat połączeń znajdziesz na jednym z załączonych zdjęć. Będziemy korzystać z portów szeregowych, magistrali SPI i niektórych pinów IO.

Jeśli chcesz wiedzieć, jak działa każdy moduł, możesz podłączyć każdy moduł osobno, aby je przetestować. W przeciwnym razie, jeśli masz pewność, że wszystko będzie w porządku, po prostu podłącz wszystko.

Czytnik kart SD

Połącz następujące elementy:

• CS - pin 53
• SCK - pin 52
• MOSI - pin 51
• MISO - pin 50
• Vcc - pin 5 V w pobliżu pinu 22
• Gnd - pin uziemiający w pobliżu pinu 52

GPS

Połącz następujące elementy:

• GPS TX - pin 15
• GPS RX - pin 14
• GPS Gnd - pin uziemienia najbliżej gniazda zasilania
• GPS Vcc - pin 5 V najbliżej gniazda zasilania
• Podłącz mini adapter UFL do pinu antenowego modułu
• (Opcjonalnie) GPS PPS - styk 2

Bluetooth

Połącz następujące elementy:

• Bluetooth TX - pin 17
• Bluetooth RX - pin 16
• Klucz Bluetooth - pin 3
• Bluetooth Vcc - pin 19
• Uziemienie Bluetooth - pin 18

Krok 6: Skompresuj to

Wymagane materiały:

Podstawowy montaż elektroniki

Teraz, gdy wszystko jest już okablowane, przekręć moduły tak, aby wszystkie mieściły się w granicach Mega, ale bez odłączania przewodów. Możesz zakryć odsłonięte styki i elementy elektryczne taśmą elektryczną, aby uniknąć zwarcia. Bądź ostrożny!

GPS

Skręć przewody, aż górna część modułu GPS będzie skierowana w stronę styków komunikacyjnych Mega.

Czytnik kart SD

Zasadniczo zagnij / złóż przewody tak, aby górna część modułu czytnika kart SD była skierowana w dół nad przyciskiem Reset.

Bluetooth

Moduł Bluetooth „owinie się” wokół modułu GPS i wyląduje po drugiej stronie płytki, za pinami analogowymi.

Krok 7: Złóż pudełko

Wymagane materiały:

• Zmontowana podstawa elektroniki
• Pudełko z nadrukiem 3D
• 4x nakrętki M3
• 4x podkładki M3
• 4x śruby M3 10mm

Wynik: w pełni zmontowane pudełko

Weź drugi koniec mini adaptera UFL i włóż go przez otwór w pudełku, zabezpieczając go nakrętką. Upewnij się, że jest ciasny, ponieważ nie chcemy, aby antena go odkręciła!

Połącz ze sobą dwa zespoły, upewniając się, że żaden z przewodów nie został odłączony. Dopasuj cztery otwory narożne i włóż nakrętki M3 do sześciokątnych otworów pod podstawą. Przełóż nakrętki M3 przez otwory i skręć pudełko razem.

Krok 8: ELM327

Wymagane materiały:

• Pełny montaż
• ELM327 adapter Bluetooth OBD
• Komputer przenośny

Na GitHub znajdziesz krótki program (BluetoothScanner), który skanuje niektóre z najbliższych urządzeń Bluetooth. Wyświetli adres MAC i SSID (nazwę) każdego urządzenia. Umożliwi również ręczne wysyłanie poleceń do Twojego samochodu.

Adres MAC

Aby HC-05 automatycznie łączył się z ELM327, musisz znaleźć adres MAC adaptera. Zwykle jest to inne dla każdego modułu. Ma to na celu uniknięcie połączenia z niewłaściwym urządzeniem!

Po prostu prześlij kod do Mega, włącz samochód i uruchom kod. Na wyjściu terminala powinieneś zobaczyć wyniki. Kod próbuje automatycznie powiązać moduł z wybranym adresem MAC, ale czasami to nie działa. Po prostu upewnij się, że masz poprawny adres MAC. Adres powinien wyglądać jak 1D, A5, 68988B. Twój adres MAC może być inny, ale powinien mieć ten sam format. Zachowaj to na następny krok!

Przesunięcie odpowiedzi

Będziesz także musiał określić wynikowy format danych wychodzących z adaptera OBDII. Używając kodu, który właśnie przesłałeś (w tym kroku), wyślij w dół znaki 0100. Jest to polecenie określające, jakie dane Twój samochód może Ci przesłać z powrotem. Pełna lista poleceń znajduje się na Wikipedii.

Będziesz musiał sprawdzić format zwróconych danych. W moim Fordzie Fiesta (2012) komenda została powtórzona przed wynikami:

• Polecenie wysłane: 0100
• Otrzymana odpowiedź: 0100BE1FA813

Jednak w Renault Clio (2006) polecenie nie zostało powtórzone:

• Polecenie wysłane: 0100
• Otrzymano odpowiedź: BE1FA813

Odpowiedź może być różna w zależności od samochodu. Musisz usunąć wszystkie poprzedzające znaki z odpowiedzi. Idealnie Twoja odpowiedź powinna wyglądać jak w powyższym przykładzie Clio. Jeśli masz inne znaki, zapamiętaj liczbę znaków poprzedzających odpowiedź. Będziesz tego potrzebować w następnym kroku!

Krok 9: Prześlij kod

Wymagane materiały:

• Kod źródłowy
• Zmontowane pudełko

Wynik: wypełnione pudełko.

Pełny kod źródłowy można znaleźć na GitHub (nazwa projektu: SimpleArduinoObd), gdzie zobaczysz liczne pliki nagłówkowe (*.h). Pobierz pliki i otwórz je w Arduino IDE.

Pamiętasz zapisany wcześniej adres MAC? Otwórz ObdHelper.h i około linii 34 (nazwa zmiennej obdMacAddress) zmień tam adres MAC na ten, który zapisałeś w kroku 4. Adres powinien być oddzielony przecinkami i mieć taki sam format jak 1D, A5, 68988B.

Pamiętasz przesunięcie odpowiedzi zapisane w kroku 4? Otwórz ObdHelper.h i około linii 23 (definicja RESPONSE_PREFIX_OFFSET) zmień przesunięcie na takie, jakie powinno być.

Krok 10: Ukryj pudełko

Wymagane materiały:

• Gotowe pudełko
• Kabel USB Arduino
• Antena GPS
• Samochodowy adapter USB

Wynik: ukończony projekt

Teraz, gdy pudełko jest kompletne, możemy je włożyć do samochodu!

1. Znajdź miejsce, w którym możesz umieścić swoje pudełko. Idealnie powinno być gdzieś ukryte. Położyłem go pod siedzeniem pasażera. Pamiętaj: musi być wystarczająco blisko, aby kabel USB mógł dotrzeć do gniazda zapalniczki samochodowej!
2. Rozwiń antenę GPS i wsuń ją w szczelinę między korpusem zewnętrznym a korpusem wewnętrznym pod gumową uszczelką. Kabel anteny wleczonej można schować pod siedzeniem pasażera lub pod dywan.
3. Umieść „głowicę” anteny GPS w miejscu, z którego łatwo widać niebo. Włożyłem go pod przednią szybę.
4. Podłącz kabel USB do pudełka, a następnie podłącz kabel do samochodowego adaptera USB.
5. Podłącz samochodowy adapter USB do gniazda zapalniczki.

Teraz jesteś gotowy na jazdę próbną!

Krok 11: Wyniki

Niestety, aby zobaczyć zawartość karty SD, musisz otworzyć pudełko i ręcznie podłączyć kartę SD do komputera, aby ją odczytać. Niemniej jednak pliki będą na nim przechowywane. Nazwa pliku ma format [rok][miesiąc][dzień][godzina]. Dane pliku są w formacie [data], [godzina], [szerokość], [długość], [RPM], [prędkość], [akcelerator].

Poniżej znajduje się próbka tego, co jest przechowywane:

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

Ważny

• prędkość prawdopodobnie będzie w KPH (kilometrach/godzinę), w zależności od pojazdu.
• depresja akceleratora jest wyrażona w procentach (%) i może zaczynać się od wartości wyższej niż 0%.
• czas jest w UTC.

Krok 12: Często zadawane pytania

Jak długo GPS odbierze sygnał GPS?

Zwykle około 30 sekund. To zależy od lokalizacji.

Jak długo do zapełnienia karty SD?

Karta SD o pojemności 8 GB ma około 7,67 GB pamięci. Każdy wpis do pliku ma długość 55 bajtów. Każdy wpis jest dokonywany w każdej sekundzie aktywności GPS. Zakładając średnio 2 godziny jazdy dziennie, masz następujący wzór:

([Dostępne miejsce w pamięci] / ([bajty na wpis] * [liczba wpisów dziennie])) / 365 = czas (lata) do zapełnienia karty pamięci.

Zakładając, że:

• Miejsce w pamięci to 7 GB (7 000 000 000 bajtów)
• bajtów na wpis to 55 bajtów
• liczba wpisów to 60 sekund * 60 minut * 2 godziny = 396 000

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

Krótko mówiąc, bardzo długo!

Czy może wysłać na serwer?

Aby wysłać na serwer, potrzebujesz modemu. Eksperymentowałem z SIM808, który ma GPS, GSM i Bluetooth w jednym chipsecie (i jest nieco tańszy niż sprzęt używany w tym projekcie). SIM808 opiera się na sieci 2G, która jest powoli wycofywana na całym świecie. Być może będę musiał znaleźć inne rozwiązanie tego problemu.