Scatola telematica fai-da-te: 12 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:04

Le scatole telematiche (dette anche scatole nere) vengono utilizzate per registrare e registrare vari attributi di un veicolo in movimento. Sono stati utilizzati principalmente negli aeroplani per registrare vari attributi di un aeromobile, ad esempio velocità dell'aria, rotta, livelli di carburante, chat radio ecc. È il primo punto di riferimento per qualsiasi incidente aereo, poiché contiene tutti i dati dell'aeromobile che precedono all'incidente. Questo metodo di monitoraggio delle prestazioni, delle condizioni e del movimento del veicolo è stato da allora trasferito alle auto, consentendo alle compagnie assicurative di ottenere una migliore stima degli stili di guida al fine di presentare i premi corretti ai propri clienti.

Alcune aziende chiedono un costo aggiuntivo per l'installazione, altre lo faranno per un prezzo assicurativo ridotto. Questa istruzione è progettata per fornire istruzioni passo passo su come costruire una scatola telematica personalizzata per la guida di veicoli.

DISCLAIMER: questa scatola nera su misura potrebbe non essere sempre una prova valida in tribunale. Alcuni paesi/stati/leggi locali potrebbero non consentire l'installazione di unità di monitoraggio personalizzate in veicoli in movimento a meno che non siano autorizzati da un team di installazione approvato. Per questi motivi, e per qualsiasi altro associato alla manomissione della porta OBD, gli autori di questo articolo e del sito Web non sono responsabili dell'esito della tua guida, della tua auto, dell'elettronica della tua auto (compreso il computer di bordo) e di qualsiasi altri incidenti si sono verificati con un'unità di monitoraggio su misura montata.

AGGIORNAMENTO/AVVISO: sono andato via per una settimana, ma ho lasciato tutta l'elettronica collegata. Quello che non mi rendevo conto è che la porta OBD è sempre alimentata. Poiché la porta OBD utilizza una porta Bluetooth e il Bluetooth consuma una discreta quantità di energia, la batteria dell'auto si scaricherà…

Passaggio 1: acquisire materiali

Per questo progetto avrai bisogno di:

• 1x adattatore Bluetooth ELM327 OBDII - Ebay
• 1x Arduino Mega* - Ebay
• 1x modulo Bluetooth HC-05** - Ebay
• 1x modulo lettore di schede SD - Ebay
• 1x modulo GPS Neo-6M - Ebay
• 1x antenna GPS (con connettore SMA) - Ebay
• 20 cavi jumper maschio-femmina da 10 cm - Ebay
• 1x Mini adattatore UFL - Ebay
• 1x custodia stampata in 3D - (progettazione) SketchUp, (stampa) 3D Hubs
• 6x 5mm distanziali - Ebay
• 4x M3 dadi e bulloni da 10 mm - Ebay
• 6 dadi e bulloni M3 da 12-16 mm - Ebay
• 1x scheda SD da 8 GB - Ebay
• 1x adattatore USB per auto - Ebay

Grazie al cielo per Ebay! Ulteriori informazioni su alcuni dei moduli saranno dettagliate nei passaggi successivi.

* C'è un argomento per usare Uno, ma poiché avevo bisogno di più porte seriali e lo spazio del programma era limitato, ho rinunciato a Uno. C'è anche un argomento per usare il Due, in quanto è più potente. Il Due utilizza 3V3 per i suoi pin IO, che potrebbero essere danneggiati da altri componenti 5V. Quindi, usa il Mega.

** Non confondere l'HC-05 con l'HC-06! L'HC-06 è un modulo solo slave e non può essere configurato per essere un master. Prendi l'HC-05! IMPORTANTE: assicurati che il modulo HC-05 abbia un pin chiave per poter passare in modalità AT, altrimenti l'intero progetto non funzionerà!

Passaggio 2: come funziona?

Come leggeremo i dati dall'auto? La maggior parte delle auto (se non tutte le auto) dopo il 2003 deve avere una porta OBD per parlare con il motore (controllare prima dell'acquisto!). OBD è l'acronimo di On Board Diagnostics e viene utilizzato principalmente per determinare eventuali guasti dell'auto. Ad esempio, quando la spia del motore si accende, viene registrato un codice di guasto. Quando lo porti in garage, i meccanici avranno un lettore OBD che leggerà il codice di errore, così sapranno cosa riparare.

Dalla porta OBD, puoi anche leggere i dati in tempo reale. I dati in tempo reale disponibili dipendono da un'auto all'altra, ma la maggior parte delle auto dovrebbe consentire di leggere le informazioni di base come velocità, numero di giri, distanza percorsa ecc. Ai fini di questo progetto, ho scelto di leggere la velocità del veicolo, il regime del motore, e la depressione dell'acceleratore.

Quando ottieni il tuo ELM327, trova la tua porta OBD. Questo sarà diverso per ogni marca di auto. Per la mia Ford Fiesta, era tra il volante e la portiera del conducente. Se non riesci a trovarlo, cerca [marca auto] [modello auto] porta obd su Google, dove dovrebbero esserci una serie di video/immagini che mostrano dove si trova la tua porta OBD. Una volta individuato, collega il tuo ELM327.

Puoi testare facilmente la porta OBD se hai un telefono Android. Vai al Play Store e scarica un'app chiamata Torque. Esiste una versione a pagamento e una versione gratuita. La versione gratuita sarà sufficiente per scopi dimostrativi. Connettiti semplicemente al tuo ELM327 tramite Bluetooth, seleziona i PID desiderati che desideri leggere e accendi la tua auto. Dovresti vedere immediatamente le letture sullo schermo.

Passaggio 3: crea una scatola

Materiali richiesti:

un modello di scatola

Risultato: una scatola e una base stampate in 3D

Prima di iniziare con l'elettronica, consiglio di stampare in 3D una scatola (o crearne una tua!) Con i propri fori di montaggio. Sarà molto più facile riparare Arduino in posizione senza tutti i componenti che intralciano!

Ho progettato una custodia semplice (file *.skp) per tenere tutto a posto. Il modello è realizzato in SketchUp e il design è stato stampato in 3D utilizzando i servizi di stampa 3D di 3D Hubs, dove stamperanno i tuoi modelli con una qualità piuttosto buona a un prezzo relativamente basso.

Stampa questa scatola, in modo da poter inserire i tuoi dispositivi elettronici all'interno.

Passaggio 4: assemblare la base

Materiali richiesti:

• Arduino Mega
• Base stampata in 3D
• 3x distanziatori
• 3x dadi M3
• 3 rondelle M3
• 3 bulloni M3 da 12 mm

Risultato: base assemblata

A partire dal foro di montaggio numero 1 (foro di montaggio tra l'intestazione ICSP a 6 pin e i pin di comunicazione, vedere l'immagine), posizionare una rondella sul lato superiore della scheda e un distanziatore tra la scheda e la base. Metti la vite attraverso la rondella, il foro di montaggio della scheda, il distanziatore e fuori attraverso la base. Ci sono aperture esagonali sotto la base per inserire i dadi. Stringere, ma lasciare spazio sufficiente per posizionare gli altri distanziatori.

Ripetere per ogni foro di montaggio.

Quando tutti e tre i fori di montaggio sono stati eseguiti, serrare le viti in modo che la scheda sia saldamente in posizione con la base. Gli altri fori di montaggio non sono necessari. Non ho potuto inserire altre viti, poiché si scontravano con i posizionamenti dei pin/componenti. Questi tre dovrebbero essere sufficienti per mantenere la tavola in posizione.

Passaggio 5: collegare

Materiali per questo passaggio:

• Base assemblata
• HC-05
• Neo-6M
• Mini adattatore UFL
• Lettore di schede SD
• 16x ponticelli

Risultato: assemblaggio dell'elettronica di base

Il primo passo è collegare tutto ad Arduino Mega. Troverai lo schema di collegamento di base in una delle immagini allegate. Utilizzeremo le porte seriali, il bus SPI e alcuni dei pin IO.

Se sei curioso di sapere come funziona ogni modulo, puoi collegare ogni modulo singolarmente per testarlo. Altrimenti, se sei sicuro che tutto andrà bene, collega tutto.

Lettore di schede SD

Collega quanto segue:

• CS - pin 53
• SCK - perno 52
• MOSI - piedino 51
• MISO - perno 50
• Vcc - pin 5V vicino al pin 22
• Gnd - pin di massa vicino al pin 52

GPS

Collega quanto segue:

• Trasmissione GPS - pin 15
• Ricezione GPS - pin 14
• GPS Gnd - pin di massa più vicino alla presa di corrente
• GPS Vcc - Pin 5V più vicino alla presa di corrente
• Collegare il mini adattatore UFL al pin dell'antenna del modulo
• (Opzionale) GPS PPS - pin 2

Bluetooth

Collega quanto segue:

• Bluetooth TX - pin 17
• Ricezione Bluetooth - pin 16
• Chiave Bluetooth - pin 3
• Bluetooth Vcc - pin 19
• Massa Bluetooth - pin 18

Passaggio 6: comprimilo

Materiali richiesti:

Assemblaggio dell'elettronica di base

Ora che tutto è stato cablato, attorciglia i moduli in modo che entrino tutti all'interno del perimetro del Mega, ma senza scollegare i fili. Potresti voler coprire i pin esposti e i componenti elettrici con del nastro isolante per evitare cortocircuiti. Stai attento!

GPS

Attorcigliare i fili finché la parte superiore del modulo GPS non è rivolta verso i pin di comunicazione del Mega.

Lettore di schede SD

Fondamentalmente, piega/piega i fili in modo che la parte superiore del modulo del lettore di schede SD sia rivolta verso il basso sul pulsante Ripristina.

Bluetooth

Il modulo Bluetooth si "avvolgerà" attorno al modulo GPS e finirà dall'altra parte della scheda, vicino ai pin analogici.

Passaggio 7: assemblare la scatola

Materiali richiesti:

• Base elettronica assemblata
• Scatola stampata in 3D
• 4x dadi M3
• 4 rondelle M3
• 4 bulloni M3 da 10 mm

Risultato: scatola completamente assemblata

Prendi l'altra estremità del mini adattatore UFL e inseriscila attraverso il foro nella scatola, fissandola in posizione con il dado. Assicurati che sia ben stretto, perché non vogliamo che l'antenna si attorcigli!

Unisci i due gruppi insieme, assicurandoti che nessuno dei fili si sia scollegato. Allineare i quattro fori angolari e inserire i dadi M3 nei fori esagonali sotto la base. Inserire i dadi M3 attraverso i fori e avvitare insieme la scatola.

Passaggio 8: ELM327

Materiali richiesti:

• Assemblaggio completo
• Adattatore OBD Bluetooth ELM327
• Computer portatile

Su GitHub troverai un breve programma (BluetoothScanner) che cercherà alcuni dei dispositivi Bluetooth più vicini. Visualizzerà l'indirizzo MAC e l'SSID (nome) di ciascun dispositivo. Ti permetterà anche di inviare manualmente i comandi alla tua auto.

Indirizzo MAC

Affinché l'HC-05 si connetta automaticamente all'ELM327, sarà necessario trovare l'indirizzo MAC dell'adattatore. Questo di solito è diverso per ogni modulo. Questo per evitare di collegarsi al dispositivo sbagliato!

Carica semplicemente il codice sul Mega, accendi la tua auto ed esegui il codice. Nell'output del terminale, dovresti vedere i risultati. Il codice tenta di associare automaticamente il modulo all'indirizzo MAC selezionato, ma a volte ciò non funziona. Assicurati semplicemente di ottenere l'indirizzo MAC corretto. L'indirizzo dovrebbe essere 1D, A5, 68988B. Il tuo indirizzo MAC potrebbe essere diverso, ma dovrebbe essere nello stesso formato. Salva questo per il prossimo passo!

Compensazione della risposta

Dovrai anche determinare il formato risultante dei dati che escono dall'adattatore OBDII. Usando il codice che hai appena caricato (in questo passaggio), invia i caratteri 0100. È il comando per determinare quali dati la tua auto può inviarti. L'elenco completo dei comandi si trova su Wikipedia.

Dovrai controllare il formato dei dati restituiti. Nella mia Ford Fiesta (2012) il comando è stato ripetuto prima dei risultati:

• Comando inviato: 0100
• Risposta ricevuta: 0100BE1FA813

Tuttavia, in una Renault Clio (2006), il comando non ha avuto eco:

• Comando inviato: 0100
• Risposta ricevuta: BE1FA813

La risposta può essere diversa a seconda dell'auto. Dovrai rimuovere tutti i caratteri precedenti dalla risposta. Idealmente, la tua risposta dovrebbe assomigliare all'esempio Clio sopra. Se hai altri caratteri, ricorda il numero di caratteri che precedono la risposta. Ne avrai bisogno nel prossimo passaggio!

Passaggio 9: carica il codice

Materiali richiesti:

• Codice sorgente
• Scatola assemblata

Risultato: scatola completata.

Il codice sorgente completo può essere trovato su GitHub (nome del progetto: SimpleArduinoObd), dove vedrai numerosi file di intestazione (*.h). Scarica i file e aprili nell'IDE di Arduino.

Ricordi l'indirizzo MAC che hai salvato in precedenza? Apri ObdHelper.he intorno alla riga 34 (nome variabile obdMacAddress) cambia l'indirizzo MAC lì per quello che hai salvato nel passaggio 4. L'indirizzo dovrebbe essere separato da virgole e nello stesso formato di 1D, A5, 68988B.

Ricordi l'offset della risposta che hai salvato nel passaggio 4? Apri ObdHelper.he intorno alla riga 23 (definizione RESPONSE_PREFIX_OFFSET) cambia l'offset in quello che dovrebbe essere.

Passaggio 10: Nascondi la scatola

Materiali richiesti:

• Scatola completata
• Cavo USB Arduino
• Antenna GPS
• Adattatore USB per auto

Risultato: progetto finito

Ora che la scatola è completa, possiamo metterla in macchina!

1. Trova un posto dove mettere la tua scatola. Idealmente dovrebbe essere nascosto da qualche parte. L'ho messo sotto il sedile del passeggero. Ricorda: deve essere abbastanza vicino in modo che il cavo USB possa raggiungere la presa dell'accendisigari!
2. Srotola la tua antenna GPS e infilala nello spazio tra il corpo esterno e il corpo interno, sotto la guarnizione in gomma. Il cavo dell'antenna può essere nascosto sotto il sedile del passeggero o sotto il tappeto.
3. Posiziona la "testa" dell'antenna GPS in una posizione che possa facilmente vedere il cielo. L'ho messo sotto il parabrezza anteriore.
4. Collega il cavo USB alla scatola, quindi collega il cavo all'adattatore USB per auto.
5. Collega l'adattatore USB per auto alla presa dell'accendisigari.

Ora sei pronto per un giro di prova!

Passaggio 11: risultati

Sfortunatamente, per vedere il contenuto della scheda SD, devi aprire la scatola e collegare manualmente la tua scheda SD al computer per leggerla. Tuttavia, i file verranno archiviati su di esso. Il nome del file è nel formato [anno][mese][giorno][ora]. I dati del file sono nel formato [data], [ora], [latitudine], [longitudine], [RPM], [velocità], [acceleratore].

Di seguito è riportato un esempio di ciò che è memorizzato:

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

Importante

• è probabile che la velocità sia in KPH (chilometri/ora), a seconda del veicolo.
• la depressione dell'acceleratore è in percentuale (%) e può partire da un valore superiore allo 0%.
• l'ora è in UTC.

Passaggio 12: domande frequenti

Per quanto tempo il GPS acquisisce un segnale GPS?

Di solito, circa 30 secondi. Questo dipende dalla posizione.

Dopo quanto tempo la scheda SD è piena?

Una scheda SD da 8 GB ha circa 7,67 GB di spazio di memoria. Ogni voce di un file è lunga 55 byte. Ogni inserimento viene effettuato ogni secondo di attività GPS. Supponendo una media di 2 ore di guida al giorno, si ha la seguente formula:

([Spazio di memoria disponibile] / ([byte per voce] * [numero di voci al giorno])) / 365 = tempo (anni) prima che la scheda di memoria sia piena.

Assumendo quanto segue:

• Lo spazio di memoria è 7 GB (7, 000, 000, 000 byte)
• byte per voce è 55 byte
• il numero di voci è 60 secondi * 60 minuti * 2 ore = 396, 000

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

Insomma, molto tempo!

Può inviare a un server?

Per inviare a un server, avrai bisogno di un modem. Ho sperimentato un SIM808, che ha GPS, GSM e Bluetooth in un chipset (ed è leggermente più economico dell'hardware utilizzato in questo progetto). Il SIM808 si basa su una rete 2G, che viene gradualmente eliminata in tutto il mondo. Potrei dover trovare un'altra soluzione per questo.