DIY telematický box: 12 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:23

Telematické boxy (aka Black Boxes) se používají k záznamu a záznamu různých atributů jedoucího vozidla. Byly primárně používány v letadlech k zaznamenávání různých atributů letadla, například rychlosti vzduchu, kurzu, hladiny paliva, rádiového chvění atd. Je to první referenční bod pro jakýkoli incident s letadlem, protože obsahuje všechna data o letounu k incidentu. Tento způsob monitorování výkonu, stavu a pohybu vozidla byl od té doby přenesen do automobilů, což pojišťovnám umožňuje získat lepší odhad stylů jízdy za účelem předložení správného pojistného svým zákazníkům.

Některé společnosti požadují za instalaci dodatečný poplatek, jiné to udělají za sníženou cenu pojištění. Tento instruktáž je navržen tak, aby poskytoval podrobné pokyny, jak vytvořit vlastní telematický box pro řízení vozidel.

UPOZORNĚNÍ: Tato zakázková černá skříňka nemusí být u soudu vždy platným důkazem. Některé země/státy/místní zákony nemusejí povolit instalaci vlastních monitorovacích jednotek do jedoucích vozidel, pokud to neschválí schválený instalační tým. Z těchto důvodů a jakýchkoli dalších souvisejících s manipulací s portem OBD nenese autor (é) tohoto článku a webových stránek žádnou odpovědnost za výsledek vaší jízdy, vašeho auta, elektroniky vašeho vozu (včetně palubního počítače) a jakýchkoli k dalším incidentům došlo s namontovanou monitorovací jednotkou na míru.

AKTUALIZACE/UPOZORNĚNÍ: Odešel jsem na týden, ale nechal jsem zapojenou veškerou elektroniku. Co jsem si neuvědomil, bylo, že port OBD je vždy napájen. Protože port OBD používá port Bluetooth a Bluetooth spotřebovává značné množství energie, autobaterie se vybije …

Krok 1: Získejte materiály

Pro tento projekt budete potřebovat:

• 1x Bluetooth adaptér ELM327 OBDII - Ebay
• 1x Arduino Mega* - Ebay
• 1x Bluetooth modul HC -05 ** - Ebay
• 1x modul čtečky karet SD - Ebay
• 1x GPS modul Neo -6M - Ebay
• 1x GPS anténa (s konektorem SMA) - Ebay
• 20x propojovací vodiče 10 cm pro muže a ženy - Ebay
• 1x adaptér UFL Mini - Ebay
• 1x 3D tištěné pouzdro - (design) SketchUp, (tisk) 3D Hubs
• 6x 5mm spacery - Ebay
• 4x M3 10mm matice a šrouby - Ebay
• 6x M3 12-16mm matice a šrouby - Ebay
• 1x SD 8GB karta - Ebay
• 1x USB adaptér do auta - Ebay

Díky bohu za Ebay! Další informace o některých modulech budou podrobně popsány v dalších krocích.

* Existuje argument pro použití Uno, ale protože jsem potřeboval více sériových portů a programový prostor byl omezený, rozhodl jsem se z Uno odhlásit. Existuje také argument pro použití Due, protože je silnější. The Due používá pro své IO piny 3V3, které mohou být poškozeny jinými součástmi 5V. Proto použijte Mega.

** Nepleťte si HC-05 s HC-06! HC-06 je modul pouze pro slave a nelze jej konfigurovat jako hlavní. Získejte HC-05! DŮLEŽITÉ: ujistěte se, že modul HC-05 má klíč Pin, aby bylo možné přepnout do režimu AT, jinak celý tento projekt nebude fungovat!

Krok 2: Jak to funguje?

Jak budeme číst data z auta? Většina automobilů (ne -li všechna auta) po roce 2003 musí mít port OBD pro komunikaci s motorem (zkontrolujte před nákupem!). OBD je zkratka pro On Board Diagnostics a používá se hlavně k určení jakýchkoli závad na vozidle. Když se například rozsvítí kontrolka motoru, zaznamená se chybový kód. Když to vezmete do garáže, mechanici budou mít čtečku OBD, která načte chybový kód, takže bude vědět, co opravit.

Z portu OBD můžete také číst živá data. Živá dostupná data závisí na jednotlivých automobilech, ale většina automobilů by vám měla umožnit přečíst si základní údaje, jako je rychlost, počet otáček, ujetá vzdálenost atd. Pro účely tohoto projektu jsem zvolil čtení rychlosti vozidla, otáček motoru, a stlačení plynu.

Až dostanete ELM327, najděte svůj port OBD. To se bude lišit pro každou značku auta. U mého Fordu Fiesta to bylo mezi volantem a dveřmi řidiče. Pokud to nemůžete najít, vyhledejte [značka automobilu] [model auta] obd port na Googlu, kde by měla být řada videí/obrázků ukazujících, kde je váš port OBD. Jakmile budete nalezeni, zapojte ELM327.

Pokud máte telefon Android, můžete port OBD snadno vyzkoušet. Přejděte do Obchodu Play a stáhněte si aplikaci s názvem Torque. Existuje placená verze a bezplatná verze. Bezplatná verze bude pro demo účely stačit. Jednoduše se připojte k vašemu ELM327 pomocí Bluetooth, vyberte požadované PID, které chcete číst, a zapněte auto. Odečty byste měli okamžitě vidět na obrazovce.

Krok 3: Vytvořte krabici

Požadované materiály:

model krabice

Výsledek: 3D tištěný box a základna

Než začnete s elektronikou, doporučuji 3D tisk krabice (nebo si vyrobte vlastní!) S vlastními montážními otvory. Bude mnohem jednodušší opravit Arduino na místě, aniž by vám v cestě stály všechny součásti!

Navrhl jsem jednoduchý případ (soubory*.skp), aby držel vše na svém místě. Model je vyroben ve SketchUp a design byl vytištěn 3D pomocí služeb 3D tisku 3D Hubs, kde vám vytisknou modely v docela dobré kvalitě za relativně levné.

Vytiskněte si toto pole, abyste dovnitř mohli umístit elektroniku.

Krok 4: Sestavte základnu

Požadované materiály:

• Arduino Mega
• 3D tištěná základna
• 3x rozpěrky
• 3x matice M3
• 3x podložky M3
• 3x šrouby M3 12 mm

Výsledek: sestavená základna

Počínaje montážním otvorem číslo 1 (montážní otvor mezi 6pólovým konektorem ICSP a kolíky Comms, viz obrázek) umístěte na horní stranu desky podložku a mezi desku a základnu rozpěrku. Vložte šroub skrz podložku, montážní otvor desky, rozpěrku a ven skrz základnu. Pod základnou jsou šestihranné výřezy, do kterých se vejdou matice. Utáhněte, ale ponechte dostatek prostoru pro umístění dalších rozpěr.

Opakujte pro každý montážní otvor.

Když jsou všechny tři montážní otvory hotové, utáhněte šrouby tak, aby byla deska pevně na svém místě se základnou. Ostatní montážní otvory nejsou nutné. Nemohl jsem namontovat jiné šrouby, protože by se střetly s umístěním kolíků/komponent. Tyto tři by měly stačit, aby deska zůstala na svém místě.

Krok 5: Zapojte se

Materiály pro tento krok:

• Sestavená základna
• HC-05
• Neo-6M
• Mini adaptér UFL
• Čtečka karet SD
• 16x propojovací vodiče

Výsledek: sestava základní elektroniky

Prvním krokem je připojení všeho k Arduino Mega. Základní schéma zapojení najdete na jednom z přiložených obrázků. Budeme využívat sériové porty, sběrnici SPI a některé IO piny.

Pokud vás zajímá, jak jednotlivé moduly fungují, můžete je připojit každý zvlášť a otestovat je. V opačném případě, pokud jste si jisti, že bude vše v pořádku, stačí vše propojit.

Čtečka karet SD

Připojte následující:

• CS - kolík 53
• SCK - kolík 52
• MOSI - pin 51
• MISO - kolík 50
• Vcc - 5V pin poblíž pinu 22
• GND - zemnící kolík poblíž kolíku 52

GPS

Připojte následující:

• GPS TX - pin 15
• GPS RX - pin 14
• GPS Gnd - zemnící kolík nejblíže napájecí zásuvce
• GPS Vcc - 5V pin nejblíže k elektrické zásuvce
• Připojte mini adaptér UFL k kolíku antény modulu
• (Volitelné) GPS PPS - pin 2

Bluetooth

Připojte následující:

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

Krok 6: Zkomprimujte to

Požadované materiály:

Sestava základní elektroniky

Nyní, když je vše zapojeno, otočte moduly tak, aby se všechny vešly dovnitř hranice Mega, ale bez odpojování vodičů. Možná budete chtít zakrýt odkryté kolíky a elektrické součásti elektrickou páskou, aby nedošlo ke zkratu. Buď opatrný!

GPS

Otočte dráty tak, aby horní část modulu GPS směřovala ke komunikačním kolíkům Mega.

Čtečka karet SD

V zásadě ohněte/přeložte dráty tak, aby horní část modulu čtečky karet SD směřovala dolů přes tlačítko Reset.

Bluetooth

Modul Bluetooth se „obalí“kolem modulu GPS a skončí na druhé straně desky analogovými piny.

Krok 7: Sestavte krabici

Požadované materiály:

• Sestavená základna elektroniky
• 3D tištěný box
• 4x matice M3
• 4x podložky M3
• 4x šrouby M3 10 mm

Výsledek: Plně sestavená krabice

Získejte druhý konec mini adaptéru UFL a zasuňte otvor v krabici a zajistěte jej na místě maticí. Ujistěte se, že je těsný, protože nechceme, aby ho anténa odvrátila!

Spojte obě sestavy dohromady a ujistěte se, že se žádný z vodičů neodpojil. Vyrovnejte čtyři rohové otvory a zasuňte matice M3 do šestihranných otvorů pod základnou. Protáhněte matice M3 otvory a zašroubujte krabici dohromady.

Krok 8: ELM327

Požadované materiály:

• Kompletní montáž
• Bluetooth OBD adaptér ELM327
• Přenosný počítač

Na GitHubu najdete krátký program (BluetoothScanner), který vyhledá některá z nejbližších zařízení Bluetooth. Zobrazí MAC adresu a SSID (název) každého zařízení. Také vám umožní ručně odesílat příkazy do vašeho auta.

MAC adresa

Aby se HC-05 automaticky připojil k ELM327, budete muset najít MAC adresu adaptéru. To je obvykle pro každý modul jiné. Tím se vyhnete připojení ke špatnému zařízení!

Jednoduše nahrajte kód do Mega, zapněte auto a spusťte kód. Na výstupu terminálu byste měli vidět výsledky. Kód se pokusí modul automaticky svázat s vybranou adresou MAC, ale někdy to nefunguje. Jednoduše se ujistěte, že získáte správnou MAC adresu. Adresa by měla vypadat jako 1D, A5, 68988B. Vaše adresa MAC se může lišit, ale měla by být ve stejném formátu. Uložte si to pro další krok!

Offset odezvy

Budete také muset určit výsledný formát dat, která vycházejí z adaptéru OBDII. Pomocí kódu, který jste právě nahráli (v tomto kroku), odešlete znaky 0100. Toto je příkaz, který určuje, jaká data vám může vaše auto poslat. Úplný seznam příkazů najdete na Wikipedii.

Budete muset zkontrolovat formát vrácených dat. V mém Ford Fiesta (2012) byl příkaz zopakován před výsledky:

• Příkaz odeslán: 0100
• Přijatá odpověď: 0100BE1FA813

V Renault Clio (2006) však příkaz nezazněl:

• Příkaz odeslán: 0100
• Přijatá odpověď: BE1FA813

Odezva se může lišit v závislosti na automobilu. Z odpovědi budete muset odstranit všechny předchozí znaky. V ideálním případě by vaše odpověď měla vypadat jako výše uvedený příklad Clio. Pokud máte jiné znaky, pamatujte si počet znaků před odpovědí. Budete to potřebovat v dalším kroku!

Krok 9: Nahrajte kód

Požadované materiály:

• Zdrojový kód
• Sestavená krabice

Výsledek: vyplněný rámeček.

Úplný zdrojový kód najdete na GitHub (název projektu: SimpleArduinoObd), kde uvidíte mnoho souborů záhlaví (*.h). Stáhněte si soubory a otevřete je v Arduino IDE.

Pamatujete si MAC adresu, kterou jste si dříve uložili? Otevřete ObdHelper.h a kolem řádku 34 (název proměnné obdMacAddress) změňte tam MAC adresu pro adresu, kterou jste uložili v kroku 4. Adresa by měla být oddělena čárkami a ve stejném formátu jako 1D, A5, 68988B.

Pamatujete si posun odpovědi, který jste uložili v kroku 4? Otevřete ObdHelper.h a kolem řádku 23 (definice RESPONSE_PREFIX_OFFSET) změňte posun na jakýkoli by měl být.

Krok 10: Skryjte krabici

Požadované materiály:

• Vyplněný box
• USB kabel Arduino
• GPS anténa
• USB adaptér do auta

Výsledek: hotový projekt

Teď, když je krabice kompletní, můžeme ji dát do auta!

1. Najděte si místo, kam svou schránku umístíte. V ideálním případě by mělo být někde skryto. Dal jsem to pod sedadlo spolujezdce. Pamatujte: musí být dostatečně blízko, aby se kabel USB dostal do zásuvky automobilového zapalovače!
2. Rozmotejte anténu GPS a zasuňte ji do mezery mezi vnějším a vnitřním tělem pod gumovým těsněním. Vlečný kabel antény lze zastrčit pod sedadlo spolujezdce nebo pod koberec.
3. Umístěte „hlavu“antény GPS na místo, které snadno vidí oblohu. Dal jsem to pod přední sklo.
4. Zapojte kabel USB do krabice a poté zapojte kabel do USB adaptéru do auta.
5. Zapojte USB adaptér do auta do zásuvky zapalovače.

Nyní jste připraveni vyrazit na testovací jízdu!

Krok 11: Výsledky

Chcete -li zobrazit obsah karty SD, musíte bohužel otevřít krabici a ručně ji připojit k počítači, abyste si ji mohli přečíst. Soubory na něm však budou uloženy. Název souboru je ve formátu [rok] [měsíc] [den] [hodina]. Data souboru jsou ve formátu [datum], [čas], [zeměpisná šířka], [zeměpisná délka], [RPM], [rychlost], [akcelerátor].

Níže je ukázka toho, co je uloženo:

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

Důležité

• rychlost bude pravděpodobně v KPH (kilometry/hodinu), v závislosti na vašem vozidle.
• deprese akcelerátoru je v procentech (%) a může začínat na hodnotě vyšší než 0%.
• čas je v UTC.

Krok 12: Časté dotazy

Jak dlouho GPS získává signál GPS?

Obvykle asi 30 sekund. To závisí na umístění.

Za jak dlouho je karta SD plná?

8GB SD karta má asi 7,67 GB paměťového prostoru. Každý záznam do souboru je dlouhý 55 bajtů. Každý záznam se provádí každou sekundu aktivity GPS. Za předpokladu průměrné 2 hodiny jízdy denně máte následující vzorec:

([Available Memory Space] / ([bytes per entry] * [number of entries per day])) / 365 = time (years) into memory card is full.

Za předpokladu následujícího:

• Prostor paměti je 7 GB (7 000 000 000 000 bajtů)
• bajtů na položku je 55 bajtů
• počet záznamů je 60 sekund * 60 minut * 2 hodiny = 396 000

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

Zkrátka velmi dlouho!

Lze to odeslat na server?

K odeslání na server budete potřebovat modem. Experimentoval jsem se SIM808, která má GPS, GSM a Bluetooth v jedné čipové sadě (a je o něco levnější než hardware použitý v tomto projektu). SIM808 se spoléhá na síť 2G, která se po celém světě pomalu vyřazuje. Možná pro to budu muset najít jiné řešení.