Caja telemática de bricolaje: 12 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

Las cajas telemáticas (también conocidas como cajas negras) se utilizan para registrar y registrar varios atributos de un vehículo en movimiento. Se han utilizado principalmente en aviones para registrar varios atributos de un avión, por ejemplo, velocidad del aire, rumbo, niveles de combustible, charla de radio, etc. Es el primer punto de referencia para cualquier incidente de avión, ya que contiene todos los datos de la aeronave previos al incidente. Este método de monitorear el desempeño, el estado y el movimiento del vehículo se ha transferido desde entonces a los automóviles, lo que permite a las compañías de seguros obtener una mejor estimación de los estilos de conducción para presentar las primas correctas a sus clientes.

Algunas empresas piden una tarifa adicional por instalar uno, otras lo hacen por un precio de seguro reducido. Este instructivo está diseñado para brindar instrucciones paso a paso sobre cómo construir una caja telemática personalizada para conducir vehículos.

DESCARGO DE RESPONSABILIDAD: Es posible que esta caja negra hecha a medida no siempre sea una prueba válida en un tribunal de justicia. Es posible que algunas leyes de países / estados / locales no permitan la instalación de unidades de monitoreo personalizadas en vehículos en movimiento a menos que lo autorice un equipo de instalación aprobado. Por estas razones, y cualquier otra relacionada con la manipulación del puerto OBD, los autores de este artículo y el sitio web no tienen responsabilidad sobre el resultado de su conducción, su automóvil, los componentes electrónicos de su automóvil (incluida la computadora de a bordo) y cualquier otros incidentes ocurrieron con una unidad de monitoreo hecha a medida instalada.

ACTUALIZACIÓN / ADVERTENCIA: Me fui por una semana, pero dejé todos los componentes electrónicos enchufados. Lo que no me di cuenta fue que el puerto OBD siempre está encendido. Debido a que el puerto OBD usa un puerto Bluetooth y Bluetooth consume una buena cantidad de energía, la batería del automóvil se agotará …

Paso 1: ¡Adquiera materiales

Para este proyecto, necesitará:

• 1x adaptador Bluetooth ELM327 OBDII - Ebay
• 1x Arduino Mega * - Ebay
• 1x módulo Bluetooth HC-05 ** - Ebay
• 1x módulo lector de tarjetas SD - Ebay
• 1x módulo GPS Neo-6M - Ebay
• 1x antena GPS (con conector SMA) - Ebay
• 20 cables de puente macho-hembra de 10 cm - Ebay
• 1x Mini adaptador UFL - Ebay
• 1x estuche impreso en 3D - (diseño) SketchUp, (impresión) 3D Hubs
• 6 espaciadores de 5 mm - Ebay
• 4 tuercas y pernos M3 de 10 mm - Ebay
• 6 tornillos y tuercas M3 de 12-16 mm - Ebay
• 1x tarjeta SD de 8GB - Ebay
• 1x adaptador USB para coche - Ebay

¡Gracias a Dios por Ebay! En los próximos pasos se detallará más información sobre algunos de los módulos.

* Existe un argumento para usar el Uno, pero debido a que necesitaba varios puertos serie y el espacio del programa era limitado, opté por no usar el Uno. También hay un argumento para usar Due, ya que es más poderoso. El Due usa 3V3 para sus pines IO, que pueden resultar dañados por otros componentes de 5V. Por lo tanto, use el Mega.

** ¡No confunda el HC-05 con el HC-06! El HC-06 es un módulo solo esclavo y no se puede configurar como maestro. ¡Consiga el HC-05! IMPORTANTE: asegúrese de que el módulo HC-05 tenga un pin de llave para poder cambiar al modo AT, de lo contrario, ¡todo este proyecto no funcionará!

Paso 2: ¿Cómo funciona?

¿Cómo vamos a leer los datos del coche? La mayoría de los automóviles (si no todos) después de 2003 deben tener un puerto OBD para comunicarse con el motor (¡verifique antes de comprar!). OBD son las siglas de On Board Diagnostics y se usa principalmente para determinar cualquier falla en el automóvil. Por ejemplo, cuando se enciende la luz del motor, se registra un código de falla. Cuando lo lleves al garaje, los mecánicos tendrán un lector OBD que leerá el código de falla, para que sepan qué arreglar.

Desde el puerto OBD, también puede leer datos en vivo. Los datos en vivo disponibles dependen de un automóvil a otro, pero la mayoría de los automóviles deberían permitirle leer las cosas básicas como la velocidad, el recuento de revoluciones, la distancia recorrida, etc. Para los propósitos de este proyecto, elegí leer la velocidad del vehículo, las RPM del motor., y la depresión del acelerador.

Cuando obtenga su ELM327, busque su puerto OBD. Esto será diferente para cada marca de automóvil. Para mi Ford Fiesta, estaba entre el volante y la puerta del conductor. Si no puede encontrarlo, busque el puerto obd de [marca de automóvil] [modelo de automóvil] en Google, donde debería haber una serie de videos / imágenes que muestren dónde está su puerto OBD. Una vez ubicado, conecte su ELM327.

Puede probar el puerto OBD fácilmente si tiene un teléfono Android. Vaya a Play Store y descargue una aplicación llamada Torque. Hay una versión de pago y una versión gratuita. La versión gratuita será suficiente para fines de demostración. Simplemente conéctese a su ELM327 por Bluetooth, seleccione los PID que desee leer y encienda su automóvil. Debería ver instantáneamente las lecturas en su pantalla.

Paso 3: ¡Haz una caja

Materiales necesarios:

un modelo de una caja

Resultado: una caja y una base impresas en 3D

Antes de comenzar con la electrónica, recomiendo imprimir en 3D una caja (¡o hacer la suya propia!) Con sus propios orificios de montaje. ¡Será mucho más fácil arreglar el Arduino en su lugar sin todos los componentes en el camino!

Diseñé un caso simple (archivos *.skp) para mantener todo en su lugar. El modelo está hecho en SketchUp y el diseño se imprimió en 3D utilizando los servicios de impresión 3D de 3D Hubs, donde imprimirán sus modelos con una calidad bastante buena por un precio relativamente bajo.

Imprima esta caja para que pueda colocar sus dispositivos electrónicos dentro.

Paso 4: ensamble la base

Materiales necesarios:

• Arduino Mega
• Base impresa en 3D
• Espaciadores 3x
• 3x tuercas M3
• 3 arandelas M3
• 3 tornillos M3 de 12 mm

Resultado: base ensamblada

Comenzando con el orificio de montaje número 1 (orificio de montaje entre el cabezal ICSP de 6 pines y los pines de comunicaciones, vea la imagen), coloque una arandela en la parte superior de la placa y un espaciador entre la placa y la base. Coloque el tornillo a través de la arandela, el orificio de montaje de la placa, el espaciador y sáquelo por la base. Hay salidas hexagonales debajo de la base para encajar las tuercas. Apriete, pero deje suficiente espacio para colocar los otros espaciadores.

Repita para cada orificio de montaje.

Cuando los tres orificios de montaje estén hechos, apriete los tornillos para que la placa esté firmemente en su lugar con la base. Los otros orificios de montaje no son necesarios. No pude colocar otros tornillos, ya que chocarían con la ubicación de los pines / componentes. Estos tres deberían ser suficientes para mantener la tabla en su lugar.

Paso 5: ¡Conéctese

Materiales para este paso:

• Base ensamblada
• HC-05
• Neo-6M
• Mini adaptador UFL
• Lector de tarjetas SD
• Cables de puente 16x

Resultado: conjunto de electrónica base

El primer paso es conectar todo al Arduino Mega. Encontrará el diagrama de conexión básico en una de las imágenes adjuntas. Utilizaremos los puertos serie, el bus SPI y algunos de los pines IO.

Si tiene curiosidad por saber cómo funciona cada módulo, puede conectar cada módulo individualmente para probarlos. De lo contrario, si está seguro de que todo estará bien, simplemente conecte todo.

Lector de tarjetas SD

Conecte lo siguiente:

• CS - patilla 53
• SCK - patilla 52
• MOSI - pin 51
• MISO - pin 50
• Vcc - Pin 5V cerca del pin 22
• Gnd - pin de tierra cerca del pin 52

GPS

Conecte lo siguiente:

• GPS TX - pin 15
• GPS RX - pin 14
• GPS Gnd - pin de tierra más cercano a la toma de corriente
• GPS Vcc - Pin 5V más cercano a la toma de corriente
• Conecte el mini adaptador UFL al pin de antena del módulo
• (Opcional) GPS PPS - pin 2

Bluetooth

Conecte lo siguiente:

• Bluetooth TX - pin 17
• Bluetooth RX - patilla 16
• Clave de Bluetooth - pin 3
• Bluetooth Vcc - patilla 19
• Gnd Bluetooth - patilla 18

Paso 6: ¡Comprímalo

Materiales necesarios:

Ensamblaje de electrónica base

Ahora que todo está cableado, gire los módulos para que quepan dentro del límite del Mega, pero sin desconectar los cables. Es posible que desee cubrir los pines expuestos y los componentes eléctricos con cinta aislante para evitar cortocircuitos. ¡Ten cuidado!

GPS

Tuerza los cables hasta que la parte superior del módulo GPS esté frente a los pines de comunicación del Mega.

Lector de tarjetas SD

Básicamente, doble / doble los cables de modo que la parte superior del módulo del lector de tarjetas SD quede hacia abajo sobre el botón de reinicio.

Bluetooth

El módulo Bluetooth se "envolverá" alrededor del módulo GPS y terminará en el otro lado de la placa, por los pines analógicos.

Paso 7: ensamble la caja

Materiales necesarios:

• Base electrónica ensamblada
• Caja impresa en 3D
• 4x tuercas M3
• 4 arandelas M3
• 4 tornillos M3 de 10 mm

Resultado: caja completamente ensamblada

Tome el otro extremo del mini adaptador UFL y conéctelo a través del orificio de la caja, asegurándolo en su lugar con la tuerca. ¡Asegúrate de que esté apretado, ya que no queremos que la antena se tuerza!

Combine los dos conjuntos, asegurándose de que ninguno de los cables se haya desconectado. Alinee los cuatro orificios de las esquinas y coloque las tuercas M3 en los orificios hexagonales debajo de la base. Coloque las tuercas M3 a través de los orificios y atornille la caja.

Paso 8: ELM327

Materiales necesarios:

• Montaje completo
• Adaptador OBD Bluetooth ELM327
• Ordenador portátil

En GitHub, encontrará un programa corto (BluetoothScanner) que buscará algunos de los dispositivos Bluetooth más cercanos. Mostrará la dirección MAC y el SSID (nombre) de cada dispositivo. También le permitirá enviar comandos manualmente a su automóvil.

Dirección MAC

Para que el HC-05 se conecte automáticamente al ELM327, deberá encontrar la dirección MAC del adaptador. Esto suele ser diferente para cada módulo. ¡Esto es para evitar conectarse al dispositivo incorrecto!

Simplemente cargue el código en Mega, encienda su automóvil y ejecute el código. En la salida del terminal, debería ver los resultados. El código intenta vincular automáticamente el módulo a la dirección MAC seleccionada, pero a veces esto no funciona. Simplemente asegúrese de obtener la dirección MAC correcta. La dirección debe verse como 1D, A5, 68988B. Su dirección MAC puede ser diferente, pero debe tener el mismo formato. ¡Guarde esto para el siguiente paso!

Compensación de respuesta

También deberá determinar el formato resultante de los datos que salen del adaptador OBDII. Con el código que acaba de cargar (en este paso), envíe los caracteres 0100. El es el comando para determinar qué datos puede enviarle su automóvil. La lista completa de comandos se encuentra en Wikipedia.

Deberá verificar el formato de los datos devueltos. En mi Ford Fiesta (2012), el comando se repitió antes de los resultados:

• Comando enviado: 0100
• Respuesta recibida: 0100BE1FA813

Sin embargo, en un Renault Clio (2006), el comando no se repitió:

• Comando enviado: 0100
• Respuesta recibida: BE1FA813

La respuesta puede ser diferente según el coche. Deberá eliminar los caracteres anteriores de la respuesta. Idealmente, su respuesta debería parecerse al ejemplo de Clio anterior. Si tiene otros caracteres, recuerde el número de caracteres que preceden a la respuesta. ¡Lo necesitará en el siguiente paso!

Paso 9: Cargue el código

Materiales necesarios:

• Código fuente
• Caja ensamblada

Resultado: cuadro completo.

El código fuente completo se puede encontrar en GitHub (nombre del proyecto: SimpleArduinoObd), donde verá numerosos archivos de encabezado (*.h). Descargue los archivos y ábralos en el IDE de Arduino.

¿Recuerda la dirección MAC que guardó anteriormente? Abra ObdHelper.hy alrededor de la línea 34 (nombre de variable obdMacAddress) cambie la dirección MAC allí por la que guardó en el Paso 4. La dirección debe estar separada por comas y en el mismo formato que 1D, A5, 68988B.

¿Recuerda la compensación de respuesta que guardó en el paso 4? Abra ObdHelper.hy alrededor de la línea 23 (definición RESPONSE_PREFIX_OFFSET) cambie el desplazamiento a lo que debería ser.

Paso 10: Ocultar la caja

Materiales necesarios:

• Caja completa
• Cable USB Arduino
• Antena GPS
• Adaptador USB para coche

Resultado: proyecto terminado

Ahora que la caja está completa, ¡podemos ponerla en el auto!

1. Encuentra una ubicación para poner tu caja. Idealmente, debería estar escondido en algún lugar. Lo puse debajo de mi asiento del pasajero. Recuerde: debe estar lo suficientemente cerca para que el cable USB pueda llegar a la toma del encendedor del automóvil.
2. Desenrede su antena GPS y colóquela en el espacio entre el cuerpo exterior y el interior, debajo del sello de goma. El cable de la antena trasera se puede colocar debajo del asiento del pasajero o debajo de la alfombra.
3. Coloque la "cabeza" de la antena GPS en un lugar que pueda ver el cielo con facilidad. Lo puse debajo del parabrisas delantero.
4. Conecte el cable USB a la caja, luego conecte el cable al adaptador USB para automóvil.
5. Enchufe el adaptador USB para automóvil en el enchufe del encendedor.

¡Ahora está listo para probarlo!

Paso 11: Resultados

Desafortunadamente, para ver el contenido de la tarjeta SD, debe abrir la caja y conectar manualmente su tarjeta SD en su computadora para leerla. Sin embargo, los archivos se almacenarán en él. El nombre del archivo tiene el formato [año] [mes] [día] [hora]. Los datos del archivo tienen el formato [fecha], [hora], [latitud], [longitud], [RPM], [velocidad], [acelerador].

A continuación se muestra una muestra de lo que se almacena:

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

• es probable que la velocidad esté en KPH (kilómetros / hora), dependiendo de su vehículo.
• la depresión del acelerador está en porcentaje (%) y puede comenzar con un valor superior al 0%.
• la hora está en UTC.

Paso 12: preguntas frecuentes

¿Cuánto tiempo tarda el GPS en adquirir una señal de GPS?

Por lo general, unos 30 segundos. Depende de la ubicación.

¿Cuánto tiempo hasta que la tarjeta SD esté llena?

Una tarjeta SD de 8 GB tiene aproximadamente 7,67 GB de espacio de memoria. Cada entrada de un archivo tiene una longitud de 55 bytes. Cada entrada se realiza cada segundo de actividad del GPS. Suponiendo un promedio de 2 horas de conducción por día, tiene la siguiente fórmula:

([Espacio de memoria disponible] / ([bytes por entrada] * [número de entradas por día])) / 365 = tiempo (años) hasta que la tarjeta de memoria está llena.

Asumiendo lo siguiente:

• El espacio de memoria es de 7 GB (7, 000, 000, 000 bytes)
• bytes por entrada son 55 bytes
• el número de entradas es 60 segundos * 60 minutos * 2 horas = 396, 000

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

En resumen, ¡mucho tiempo!

¿Se puede enviar a un servidor?

Para enviar a un servidor, necesitará un módem. He experimentado con un SIM808, que tiene GPS, GSM y Bluetooth en un chipset (y es un poco más barato que el hardware utilizado en este proyecto). El SIM808 se basa en una red 2G, que se está eliminando gradualmente en todo el mundo. Puede que tenga que encontrar otra solución para esto.