Caixa de telemática DIY: 12 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:38

As caixas de telemática (também conhecidas como Caixas Pretas) são usadas para registrar e registrar vários atributos de um veículo em movimento. Eles têm sido usados principalmente em aviões para registrar vários atributos de uma aeronave, por exemplo, velocidade do ar, rumo, níveis de combustível, vibração do rádio, etc. É o primeiro ponto de referência para qualquer incidente de aeronave, uma vez que contém todos os dados da aeronave anteriores para o incidente. Esse método de monitoramento do desempenho, condição e movimento do veículo foi transferido para os carros, permitindo que as seguradoras obtenham uma estimativa melhor dos estilos de direção para apresentar os prêmios corretos aos seus clientes.

Algumas empresas cobram uma taxa adicional para instalar um, outras o farão por um preço de seguro reduzido. Este instrutível é projetado para fornecer uma instrução passo a passo sobre como construir uma caixa de telemática personalizada para a condução de veículos.

ISENÇÃO DE RESPONSABILIDADE: Esta caixa preta personalizada nem sempre é uma prova válida em um tribunal. Alguns países / estados / leis locais podem não permitir a instalação de unidades de monitoramento personalizadas em veículos em movimento, a menos que autorizado por uma equipe de instalação aprovada. Por essas razões, e qualquer outra associada à adulteração da porta OBD, o (s) autor (es) deste artigo e do site não têm responsabilidade sobre o resultado de sua condução, seu carro, os componentes eletrônicos do seu carro (incluindo o computador de bordo), e qualquer outros incidentes ocorreram com uma unidade de monitoramento feita sob medida.

ATUALIZAÇÃO / AVISO: Fui embora por uma semana, mas deixei todos os componentes eletrônicos conectados. O que não percebi é que a porta OBD está sempre ligada. Como a porta OBD usa uma porta Bluetooth e o Bluetooth consome uma boa quantidade de energia, a bateria do carro se esgota …

Etapa 1: Adquira Materiais

Para este projeto, você precisará de:

• Adaptador 1x ELM327 OBDII Bluetooth - Ebay
• 1x Arduino Mega * - Ebay
• 1 módulo Bluetooth HC-05 ** - Ebay
• 1x módulo leitor de cartão SD - Ebay
• 1 módulo GPS Neo-6M - Ebay
• 1 antena GPS (com conector SMA) - Ebay
• Fios de jumper 20x Macho-Fêmea de 10 cm - Ebay
• 1x adaptador UFL Mini - Ebay
• 1x estojo impresso em 3D - (design) SketchUp, (imprimir) Hubs 3D
• Espaçadores 6x 5 mm - Ebay
• 4x parafusos e porcas M3 de 10 mm - Ebay
• 6x M3 12-16mm porcas e parafusos - Ebay
• 1x cartão SD de 8 GB - Ebay
• 1x adaptador USB para carro - Ebay

Graças a Deus pelo Ebay! Mais informações sobre alguns dos módulos serão detalhadas nas próximas etapas.

* Há um argumento para usar o Uno, mas como eu precisava de várias portas seriais e o espaço do programa era limitado, optei por não usar o Uno. Há também um argumento para usar o Devido, pois é mais poderoso. O Due usa 3V3 para seus pinos IO, que podem ser danificados por outros componentes de 5V. Portanto, use o Mega.

** Não confunda o HC-05 com o HC-06! O HC-06 é um módulo somente escravo e não pode ser configurado para ser um mestre. Obtenha o HC-05! IMPORTANTE: certifique-se de que o módulo HC-05 possui um pino de chave para poder alternar para o modo AT, caso contrário, todo o projeto não funcionará!

Etapa 2: Como funciona?

Como vamos ler os dados do carro? A maioria dos carros (senão todos os carros) após 2003 deve ter uma porta OBD para falar com o motor (verifique antes de comprar!). OBD significa On Board Diagnostics, e é usado principalmente para determinar quaisquer falhas no carro. Por exemplo, quando a luz do motor acende, um código de falha é registrado. Quando você o levar para a garagem, os mecânicos terão um leitor OBD que lerá o código da falha, para saber o que corrigir.

Da porta OBD, você também pode ler dados ativos. Os dados ao vivo disponíveis dependem de carro para carro, mas a maioria dos carros deve permitir que você leia as coisas básicas como velocidade, contagem de rotações, distância percorrida, etc. Para os fins deste projeto, eu escolhi ler a velocidade do veículo, a rotação do motor, e a depressão do acelerador.

Quando você conseguir seu ELM327, encontre sua porta OBD. Isso será diferente para cada marca de carro. No meu Ford Fiesta, ficava entre o volante e a porta do motorista. Se você não conseguir encontrá-lo, procure a porta obd de [marca do carro] [modelo do carro] no Google, onde deve haver uma série de vídeos / fotos mostrando onde está a porta OBD. Uma vez localizado, conecte seu ELM327.

Você pode testar a porta OBD facilmente se tiver um telefone Android. Acesse a Play Store e baixe um aplicativo chamado Torque. Existe uma versão paga e uma versão gratuita. A versão gratuita será suficiente para fins de demonstração. Basta conectar ao seu ELM327 por Bluetooth, selecionar os PIDs desejados que deseja ler e ligar o carro. Você deve ver instantaneamente as leituras em sua tela.

Etapa 3: Faça uma caixa

Materiais requisitados:

um modelo de uma caixa

Resultado: caixa e base impressas em 3D

Antes de começar na eletrônica, recomendo imprimir uma caixa 3D (ou fazer a sua própria!) Com seus próprios orifícios de montagem. Será muito mais fácil consertar o Arduino no lugar sem todos os componentes no caminho!

Projetei uma caixa simples (arquivos *.skp) para manter tudo no lugar. O modelo é feito no SketchUp, e o design foi impresso em 3D usando os serviços de impressão 3D dos Hubs 3D, onde eles imprimirão seus modelos com qualidade bastante boa por um preço relativamente barato.

Imprima esta caixa, para que você possa colocar seus eletrônicos dentro.

Etapa 4: montar a base

Materiais requisitados:

• Arduino Mega
• Base impressa em 3D
• 3 espaçadores
• 3 porcas M3
• 3 arruelas M3
• 3 parafusos M3 de 12 mm

Resultado: base montada

Começando com o orifício de montagem número 1 (orifício de montagem entre o cabeçalho ICSP de 6 pinos e os pinos de comunicação, veja a imagem), coloque uma arruela na parte superior da placa e um espaçador entre a placa e a base. Passe o parafuso pela arruela, orifício de montagem da placa, espaçador e pela base. Existem ressaltos hexagonais sob a base para encaixar as porcas. Aperte, mas deixe espaço suficiente para colocar os outros espaçadores.

Repita para cada orifício de montagem.

Quando todos os três orifícios de montagem estiverem prontos, aperte os parafusos de forma que a placa fique firmemente no lugar com a base. Os outros orifícios de montagem não são necessários. Não consegui encaixar outros parafusos, pois eles não combinariam com o posicionamento dos pinos / componentes. Esses três devem ser suficientes para manter a placa no lugar.

Etapa 5: Conecte

Materiais para esta etapa:

• Base montada
• HC-05
• Neo-6M
• Mini adaptador UFL
• Leitor de cartão SD
• Fios de jumper 16x

Resultado: conjunto de componentes eletrônicos de base

O primeiro passo é conectar tudo ao Arduino Mega. Você encontrará o diagrama básico de conexão em uma das fotos em anexo. Estaremos utilizando as portas seriais, o barramento SPI e alguns dos pinos IO.

Se você está curioso para saber como cada módulo funciona, você pode conectar cada módulo individualmente para testá-los. Caso contrário, se você tiver certeza de que tudo ficará bem, apenas conecte tudo.

Leitor de cartão SD

Conecte o seguinte:

• CS - pino 53
• SCK - pino 52
• MOSI - pino 51
• MISO - pino 50
• Vcc - pino de 5 V próximo ao pino 22
• Gnd - pino de aterramento próximo ao pino 52

GPS

Conecte o seguinte:

• GPS TX - pino 15
• GPS RX - pino 14
• GPS Gnd - pino de aterramento mais próximo da tomada
• GPS Vcc - pino 5V mais próximo da tomada
• Conecte o mini adaptador UFL ao pino da antena do módulo
• (Opcional) GPS PPS - pino 2

Bluetooth

Conecte o seguinte:

• Bluetooth TX - pino 17
• Bluetooth RX - pino 16
• Chave Bluetooth - pino 3
• Bluetooth Vcc - pino 19
• Bluetooth Gnd - pino 18

Etapa 6: Compactar

Materiais requisitados:

Conjunto de eletrônica de base

Agora que tudo foi conectado, gire os módulos para que todos caibam dentro dos limites do Mega, mas sem desconectar os fios. Você pode querer cobrir os pinos e componentes elétricos expostos com fita isolante para evitar curto-circuito. Tome cuidado!

GPS

Torça os fios até que a parte superior do módulo GPS esteja voltada para os pinos de comunicação do Mega.

Leitor de cartão SD

Basicamente, dobre / dobre os fios de modo que a parte superior do módulo do leitor de cartão SD fique voltada para baixo sobre o botão Reset.

Bluetooth

O módulo Bluetooth vai "enrolar" em torno do módulo GPS, e terminar do outro lado da placa, pelos pinos analógicos.

Etapa 7: montar a caixa

Materiais requisitados:

• Base eletrônica montada
• Caixa impressa em 3D
• 4x porcas M3
• 4 arruelas M3
• 4 parafusos M3 de 10 mm

Resultado: caixa totalmente montada

Pegue a outra extremidade do mini adaptador UFL e conecte-o através do orifício da caixa, prendendo-o no lugar com a porca. Certifique-se de que está apertado, pois não queremos que a antena o torça!

Junte os dois conjuntos, certificando-se de que nenhum dos fios foi desconectado. Alinhe os quatro orifícios dos cantos e encaixe as porcas M3 nos orifícios hexagonais abaixo da base. Coloque as porcas M3 nos orifícios e aparafuse a caixa.

Etapa 8: ELM327

Materiais requisitados:

• Montagem completa
• Adaptador ELM327 Bluetooth OBD
• Computador portatil

No GitHub, você encontrará um pequeno programa (BluetoothScanner) que fará a varredura de alguns dos dispositivos Bluetooth mais próximos. Ele exibirá o endereço MAC e o SSID (nome) de cada dispositivo. Ele também permitirá que você envie comandos manualmente para o seu carro.

Endereço MAC

Para que o HC-05 se conecte automaticamente ao ELM327, você precisará encontrar o endereço MAC do adaptador. Isso geralmente é diferente para cada módulo. Isso evita conectar ao dispositivo errado!

Basta fazer upload do código para o Mega, ligar o carro e executar o código. Na saída do terminal, você deve ver os resultados. O código tenta vincular automaticamente o módulo ao endereço MAC selecionado, mas às vezes isso não funciona. Certifique-se de obter o endereço MAC correto. O endereço deve ser semelhante a 1D, A5, 68988B. Seu endereço MAC pode ser diferente, mas deve estar no mesmo formato. Salve para a próxima etapa!

Compensação de resposta

Você também precisará determinar o formato resultante dos dados que estão saindo do adaptador OBDII. Usando o código que você acabou de enviar (nesta etapa), envie os caracteres 0100. Este é o comando para determinar quais dados seu carro pode enviar de volta para você. A lista completa de comandos pode ser encontrada na Wikipedia.

Você precisará verificar o formato dos dados retornados. No meu Ford Fiesta (2012) o comando ecoou antes dos resultados:

• Comando Enviado: 0100
• Resposta recebida: 0100BE1FA813

No entanto, em um Renault Clio (2006), o comando não foi ecoado:

• Comando Enviado: 0100
• Resposta recebida: BE1FA813

A resposta pode ser diferente dependendo do carro. Você precisará remover todos os caracteres anteriores da resposta. Idealmente, sua resposta deve ser semelhante ao exemplo do Clio acima. Se você tiver outros caracteres, lembre-se do número de caracteres que precede a resposta. Você precisará disso na próxima etapa!

Etapa 9: Faça upload do código

Materiais requisitados:

• Código fonte
• Caixa montada

Resultado: caixa preenchida.

O código-fonte completo pode ser encontrado no GitHub (nome do projeto: SimpleArduinoObd), onde você verá vários arquivos de cabeçalho (*.h). Baixe os arquivos e abra-os no IDE do Arduino.

Lembra do endereço MAC que você salvou anteriormente? Abra ObdHelper.h e próximo à linha 34 (nome da variável obdMacAddress) altere o endereço MAC para aquele que você salvou na Etapa 4. O endereço deve ser separado por vírgulas e no mesmo formato que 1D, A5, 68988B.

Lembra-se do deslocamento de resposta que você salvou na Etapa 4? Abra ObdHelper.h e próximo à linha 23 (definição RESPONSE_PREFIX_OFFSET) altere o deslocamento para o que deveria ser.

Etapa 10: ocultar a caixa

Materiais requisitados:

• Caixa preenchida
• Cabo USB Arduino
• Antena GPS
• Adaptador USB para carro

Resultado: projeto concluído

Agora que a caixa está completa, podemos colocá-la no carro!

1. Encontre um local para colocar sua caixa. O ideal é que ele esteja escondido em algum lugar. Coloquei embaixo do banco do passageiro. Lembre-se: deve estar perto o suficiente para que o cabo USB alcance o isqueiro do carro!
2. Desenrole sua antena GPS e coloque-a no espaço entre o corpo externo e interno, sob a vedação de borracha. O cabo da antena pode ser colocado sob o banco do passageiro ou sob o carpete.
3. Coloque a "cabeça" da antena GPS em um local que possa ver o céu facilmente. Coloquei sob o para-brisa dianteiro.
4. Conecte o cabo USB na caixa e, em seguida, conecte o cabo no adaptador USB do carro.
5. Conecte o adaptador USB do carro na tomada do isqueiro.

Agora você está pronto para fazer um test drive!

Etapa 11: Resultados

Infelizmente, para ver o conteúdo do cartão SD, você deve abrir a caixa e conectar manualmente o cartão SD no computador para lê-lo. No entanto, os arquivos serão armazenados nele. O nome do arquivo está no formato [ano] [mês] [dia] [hora]. Os dados do arquivo estão no formato [data], [hora], [latitude], [longitude], [RPM], [velocidade], [acelerador].

Abaixo está um exemplo do que é armazenado:

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

• a velocidade provavelmente será em KPH (quilômetros / hora), dependendo do seu veículo.
• a depressão do acelerador é em porcentagem (%) e pode iniciar em um valor superior a 0%.
• a hora está em UTC.

Etapa 12: Perguntas frequentes

Quanto tempo leva para o GPS adquirir um sinal GPS?

Normalmente, cerca de 30 segundos. Isso depende da localização.

Quanto tempo até o cartão SD ficar cheio?

Um cartão SD de 8 GB tem cerca de 7,67 GB de espaço de memória. Cada entrada em um arquivo tem 55 bytes de comprimento. Cada entrada é feita a cada segundo de atividade do GPS. Presumindo uma média de 2 horas de condução por dia, você tem a seguinte fórmula:

([Espaço disponível na memória] / ([bytes por entrada] * [número de entradas por dia])) / 365 = tempo (anos) até o cartão de memória ficar cheio.

Supondo o seguinte:

• O espaço de memória é de 7 GB (7.000.000.000 bytes)
• bytes por entrada são 55 bytes
• o número de entradas é 60 segundos * 60 minutos * 2 horas = 396.000

(7.000.000.000 / (55 * 396.000)) / 365 = 48,4 anos

Em suma, muito tempo!

Ele pode enviar para um servidor?

Para enviar para um servidor, você precisará de um modem. Eu experimentei um SIM808, que tem GPS, GSM e Bluetooth em um chipset (e é um pouco mais barato do que o hardware usado neste projeto). O SIM808 depende de uma rede 2G, que está sendo gradualmente desativada em todo o mundo. Posso ter que encontrar outra solução para isso.