Главная » Строительство » Ардуино бортовой компьютер карбюратор

Ардуино бортовой компьютер карбюратор

Содержание

Immediately I wanted to publish a series of these articles in the logbook of my car, but the device will be universal and suitable for other cars, so I will post it on the blog!

In view of the death of BC, I have long wanted to make a worthy replacement with advanced functionality and beautiful appearance on my car.
To consider expensive multitroniki did not even become because the functionality for this money is none the same as the flawed appearance.

The choice fell on the BC based on arduino. It was ordered from China Arduino Mega 2560 motherboard for only $ 14 which has already come to me and I feel it safely.

This way you can see that you can connect to it a bunch of sensors such as analog and digital atk, display, many buttons and other nishtyaki.

First of all, of course I tried to flash the LED and display the readings on the display — everything works, I didn’t even fotkal, because it’s not interesting and not informative.

The first step was to connect the Arduino to the car and search for the corresponding sketch (software) for the Arduin. Read about it in the next section.

Write in the comments what functionality you are interested in, the cost of the BC according to my calculations will not exceed $ 50-80 for self-assembly!

Как вы помните, предыдущую запись в своем блоге про круиз-контроль я закончил фотографией, на которой были запечатлены компоненты моей будущей игрушки. Следующие 2 недели я провел за изучением абсолютно новой для себя сферы, и стоит сказать наперед, что давно я так ничем не увлекался…
Не буду кривить душой, я всего несколько раз в своей жизни за 30 лет паял проводки и почти ничего не понимал в электронике на предметном уровне. Сам я по профессии программист, имею прикладное математическое образование. Программирование полюбил еще с детства, когда отец (ведущий инженер-электронщик, работающий на закрытом военном НИИ) принес нам домой собранную собственноручно вариацию популярного в 80-х — 90-х компьютера ZX-Spectrum. Отец подключил его к телевизору и показал простейшие команды на встроенном в Спектрум языке Бейсик — как заливать цветом экран телевизора, как рисовать круги, прямоугольники, овалы и прочее. Мне было 5 лет, был 90-й год и все это казалось безумно интересными вещами. Вот тогда я просто стал бредить компьютерными играми. Кто в теме, тот наверное помнит потрясающую ауру загрузки игр с кассет, помнит незабываемый скрипучий звук и медленно появляющееся изображение заставки игры. А игры… до сих пор скучаю по той атмосфере необычности некоторых игрушек, часы, проведенные за игрой Elite, которая дала огромный толчок к развитию космических симуляторов… Эта сфера так сильно меня очаровала, что свою первую игру я написал в 11 лет на языке Logo, который изучают в младших классах для "вдалбливания" основ программирования малолетним чадам. В то время как остальные рисовали простейшие фигуры, учили циклы, рекурсии меня влекло создание компьютерных игр. На зимних каникулах была написана игра-стратегия "Сечь" о запорожских казаках, которые отбивают землю у поляков и турков ) Потом футбольный симулятор, оболочку наподобие Norton Commander (помните такое? )))). Затем любовь к футбольному клубу Шахтер сподвигла на написание футбольного менеджера клуба и с этой игрой я уже ездил на Всеукраинскую Малую Академию Наук, что помогло затем поступить в универ на бюджет… Уже студентом я выбрал для себя Java как главный язык программирования и узнал, что на нем можно писать мобильные игры. А дальше пошло как по накатанной. Я был молод, у нас с моей будущей женой были общие интересы, она неплохо рисовала, мне хотелось что-то делать, мою игру заметили, позвали работать в большую как для студента компанию в Украине, а уж тем более в Донецке. Спустя год пошла переквалификация в веб-программиста и в данной сфере остаюсь и поныне.

Однако все это время меня не покидало желание пойти еще дальше и писать не только код в редакторе, но и работать непосредственно с железом. Именно поэтому у меня все время владением машины был постоянный зуд влезть то в один, то в другой узел автомобиля, что-то делать не только виртуально, но и руками.

Поставив почти все, что можно найти в Украине и не только на нашу машину, стал думать, а что еще можно сделать. И тут мой взгляд зацепился за Ардуино и я понял, это оно )

Если вы еще не слышали об Arduino, то вот вам маленький ликбез с офиц. сайта:

Arduino — это платформа с открытым исходным кодом, созданная для быстрой и легкой разработки разнообразных электронных устройств. Ардуино может получать данные об окружающем мире благодаря датчикам и реагировать, управляя светом, моторчиками и другими приводами. Микроконтроллер на плате программируется с помощью языка программирования Arduino и среды разработки Arduino. Для программирования не требуется программатор, программа зашивается через порт USB. Для начала работы понадобится только сама плата Arduino и компьютер с установленной средой разработки Arduino.

По сути ничего нового. Мой отец уже давно прошивает микроконтроллеры, проектирует платы, собирает устройства и все это известно и применяется многими радиолюбителями. Однако меня привлекла простота старта освоения этой сферы, доступность компонентов, хорошая документация и куча, нет не так, миллионы примеров в сети. Есть еще один плюс для наших итальянских машин — платформа итальянская. А уж тюнить итальянцев мы умеем )

Как человек сугубо практичный и не желающий практиковаться на абстрактных примерах, сразу решил делать реальную вещь, причем такую, которую можно использовать в машине. Свой рассказ я разобью на две части, которые будут связаны между собой и будут описывать то, что получилось в итоге.

В качестве первой вещи, которую хотелось бы сделать я выбрал проект бортового компьютера нашего драйвовчанина horhomun , отлично описанный в статье на Хабрахабр. Пользуясь статьей были куплены необходимые на первый взгляд компоненты:

А именно модуль Bluetooth HC-5, LCD экран 20×4, платку Arduino Uno, макетку и кучу перемычек. Ну а потом пошло-поехало ) Нашелся старый паяльник, отец прислал припой, инструменты, на местном радио рынке были куплены корпус, коннекторы, провода, кнопки и прочая хрень, на которую раньше просто не обращал внимания )

Остановимся немного на проекте. Проект представляет собой устройство, которое без проводов подсоединяется к бортовой сети машины через диагностический разъем OBD-II. Вы спросите, а чем родной то не устраивает? ) А я вам отвечу, а вы сможете в родной компьютер запихнуть новые функции, которые ограничиваются лишь вашей фантазией? ) Расход, скорость и пройденный путь это хорошо, но этого мало. Я знаю одного человека, который перепрограммировал родную приборку на пунто и смог выводить туда все, что хочет используя OBD и CAN. Но своим ноу хау он не захотел делиться. Также вы спросите, а как же твоя диагностика по wifi? Будете правы, все тоже самое я могу смотреть со своего айфона. Но вот, а если я хочу добавить что-то свое? Программу на айфоне я не переделаю, а тут свободное поле для творчества. При этом телефон при связи по wifi греется и быстро расходует заряд аккумулятора. А телефон, сами знаете, может сесть в самый неподходящий момент. Поэтому автономное удобно расположенное устройство, которые при необходимости покажет полезную информацию по машине в том виде, в каком я сам захочу — очень полезный в хозяйстве инструмент. А уж тем более — это отличный полигон для изучения новой для меня сферы, а также замечательный плацдарм для дальнейшего тюнинга.

Первой сложностью для меня стала настройка модуля блютуза:

Данная модель умеет работать в двух режимах master/slave, и чтобы она без пароля подсоединялась к адаптеру Bluetooth ELM 327 нужно было прописать в нее с помощью AT-команд MAC-адрес адаптера и перевести в режим master. Пару слов о bluetooth адаптере ELM 327. Как вы помните у меня стояла на постоянке wife версия ELM 327. Однако проект был заточен под bluetooth, поэтому встал вопрос поиска донгла. В современных донецких условиях это нереально. Поэтому окольными путями в ближайшем селе Селидово был куплен такой вот красивый донгл:

Удобной его фишкой является автоотключение от питания и наличие кнопки включения/выключения. Забегая вперед скажу, что вырезав небольшое отверстие в крышке обшивки удалось очень удобно расположить адаптер в диагностическом разъеме и иметь возможность быстро его включать/выключать:

Далее взяв ноут с виндой удалось найти MAC-адрес адаптера и добавить его в модуль блютуз для ардуино:

Далее пошло подключение экрана и прочих компонентов:

Примерно за 25 долларов мы сможем сделать бортовой компьютер, умеющий считать расход топлива, показывать температуру охлаждающей жидкости, скорость авто, расстояние поездки, потраченный за поездку бензин, обороты двигателя, давление во впускном коллекторе, температуру впускного коллектора, УОЗ, коррекции топлива, вольтаж датчиков кислорода, нагрузку двигателя и многое другое. Сброс ошибок доступен в режиме «recovery» (как зайти написано ниже). Общий цикл работы с запросом всех данных из эбу происходит примерно раз в 750 мс. (при условии паузы между запросами в 65 мс, так по умолчанию)

Список требуемых деталей для сборки БК

1) Arduino Uno R3 — 1 шт.

2) LCD2004 жк-модуль

3) Модуль Bluetooth HC-05

4) OBD ELM327 Bluetooth сканер

5) Резистор 10 кОм подстроечный, бипер для звука, 2 кнопки для смены экранов, провода для соединений, корпус

Настройка блютуз модуля HC-05 для работы

Подпаиваем провода к пинам блютуза: (картинку с выходами смотреть в описании требуемых деталей)

1 — это TX
2 — это RX
12 — это 3.3V
13 — это GND
34 — на этот вход тоже кидаем 3,3 V (нужен для перевода модуля в режим настройки с помощью AT команд).

Подключаем блютуз модуль к ардуине для его настройки

1 — TX модуля в 6 пин ардуины. (внимание будет TX в TX это не ошибка!)
2 — RX модуля в 7 пин ардуины. (аналогично не ошибка!)
12 — и 34 пин к 3,3V ардуины.
13 — GND ардуины.

1 — TX модуля в 6 пин ардуины. (внимание будет TX в TX это не ошибка!)
2 — RX модуля в 7 пин ардуины. (аналогично не ошибка!)
12 — и 34 пин к 3,3V ардуины.
13 — GND ардуины.

Открываем Aduino IDE 1.0.6 (использовал эту версию) и заливаем скетч через USB порт в плату.

#include
SoftwareSerial BTSerial(6, 7); // TX | RX
void setup()
<
Serial.begin(9600);
Serial.println(«Enter AT commands:»);
BTSerial.begin(38400);
>

void loop()
<
if (BTSerial.available())
Serial.write(BTSerial.read());
if (Serial.available())
BTSerial.write(Serial.read());
>

После успешной загрузки скетча открываем: Сервис->Монитор порта. Далее снизу ставим скорость 9600 бод и NL+CR вместе.

Далее вводим команды по одной и нажимаем [Послать]. После каждого ввода должен быть ответ ok.

AT // (возможно 1 раз вылетит Error, не пугайтесь… это нормально, повторите опять)
AT+NAME=Car //Присваиваем имя модулю Car
AT+ROLE=1 // Переводим модуль в режим Мастер
AT+PSWD=1234 // Ставим пароль 1234 как на OBD ELM327
AT+BIND=AABB,CC,112233 //Прописываем Mac адрес OBD ELM327.
AT+CMODE=1 // Подключение модуля с фиксированным адресом

Заметьте, что mac-адрес вида: «AA:BB:CC:11:22:33» вводится как «AABB,CC,112233». MAC- адрес своего модуля ELM327 можете посмотреть, подключившись для начала на него со своего мобильника. (Стандартные пароли обычно: 1234, 6789, 0000).

Всё, настройка модуля Bluetooth закончена.

Теперь нужно собрать схему Arduino + блютуз + LCD-экран

1.Начнем с подключения HC-05 Bluetooth модуля.

1 — TX модуля засовываем в 7 Pin (Rx) арудины (именно TX в RX, не так как ранее);
2 — RX модуля засовываем в 8 Pin (Tx) арудины;
12 — Pin (3,3V) модуля в Pin 3,3V ардуины;
13 — Pin (Gnd) в Gnd арудуины;
34 — Pin мы никуда не подключаем (заизолируйте или отпаяйте).

2. Подключаем монитор LCD.

VSS экрана к GND ардуины;
VDD экрана к 5V ардуины;
V0 экрана к центральному выходу резистора;
RS экрана к 12 пину ардуины;
RW экрана к GND ардуины;
E экрана к 11 пину ардуины;
DB4 экрана к 5 пину ардуины;
DB5 экрана к 4 пину ардуины;
DB6 экрана к 3 пину ардуины;
DB7 экрана к 2 пину ардуины;
A — к 5V ардуины;
K — GND ардуины.

Одну из оставшихся ног потенциометра пустить на GND ардуины.

Переменный резистор на 10кОм нужен, чтобы управлять контрастностью монитора, так что если при первом включении вы включите и ничего не увидите, попробуйте отрегулировать контрастность шрифта поворотом резистора.

3. Подключаем дополнительную кнопку для переключения экранов с данными.

[1 кнопка]: один конец от нормально-открытой кнопки подключаем в GND ардуино, а второй конец в пин 10.
[2 кнопка]: GND + пин 9.

Бипер для звуковых предупреждений подключить по следующей схеме «+» к пину 13, а минус к GND ардуино.

Заливаем скетч в Arduino с помощью Aduino IDE 1.0.6 (использовал эту версию).

Единственное, в скетче присутствуют переменные, которую нужно подправить.

Нужно будет обязательно учесть три переменных:

1) ED=1.998 Например объем двигателя в литрах 1.398;
2) VE_correct=1.0; Корректировка объёмного КПД ДВС по таблице: (если расход реально меньше — то уменьшаем значение в процентном соотношении). Если не хотите калибровать добейтесь чтобы при прогретом двигателе мгновенный расход в л/час был в районе половины обьема двигателя;
3) tcorrect=1.014 (калибровка времени).
4) delay_var=65 Время паузы между запросами в ЭБУ, в дастере например все работает уже на 65 мс, а в старом chrysler cirrus надо аж 235 мс ставить.
5)speed_korrect_val=1; Корректировка скорости машины, смотреть по GPS/

Возможно, Arduino будет не точно считать время с помощью комманды millis()… Тут только вручную корректировать значение. На экране «технологический 2» будет указаны секунды: например, time_start: 23. Сравните значение с реальным. Для примера засеките 10 минут, когда значение time_start будет, например, равно 23. И выйдет, что через 600 секунд реально покажет 605. Итого 623-605=18 секунд отставание в ардуинке. То есть поправочный коэффициент tcorrect будет равен 623/605=1,02975.

Управление

[Кнопка 1], [кнопка 2] — листать экран вперед назад.
При включении при надписи «Connecting»… держать [кнопку 1] вход в режим показывания технологических экранов и параметров отдаваемых ЭБУ в 16-чном формате. Если будете включать БК не в машине то нужно отключить функцию опроса блютуз, надо продолжать держать две кнопки при надписи «Recovery»… до появлении надписи «All off»… а то экран будет все время пустой.

[Кнопка 1] + [кнопка 2]: 4 секунды — Сброс журнала общего пробега и потраченного бензина на втором экране, также это сброс ошибок на экране информации об ошибках.

Скетч:

(по умолчанию настройки в скетче на Рено Дастер 2.0)

Все, идем в машину, вставляем ELM327 в порт, ардуину в зарядку для авто и проверяем.

UPD 06.02.15: Обновлен расчет MAF по изменяемой объемной эффективности VE согласно графика при которое VE зависит от оборотов двигателя.
UPD 05.03.15: Переделан режим записи в EEPROM данных журнала пробега и расхода. Теперь данные записывает при низкой скорости от 1 до 9 км/час раз в 30 секунд, а при заведенном двигателе но скорости 0 км/час, раз в 10 секунд.
UPD 04.03.15: Обновлен режим «торможение двигателем», теперь срабатывает по нагрузке двигателя, работает корректнее чем по Fuel System Status. Расход топлива теперь изменяется по топливным коррекциям Long и Short. Также добавлено множество других правок.
UPD 26.02.15: Добавлен звуковой бипер. Если температура двигателя выше 102 градусов то вывести предупреждение о высокой температуре на экран и прогудеть бипером, так же будет звук при появлении ДжекиЧана
UPD 25.02.15: Добавлены экраны датчиков кислорода B1S1, B1S2.
UPD 24.02.15: При включении БК проверяет есть ли ошибки двигателя. При их наличии пишет сколько ошибок в двигателе, и показывает код ошибки. Сброс доступен в режиме рекавери.
UPD 23.02.15: Добавлен экран топливной коррекции.
UPD 22.02.15: Добавлен экран очистки ошибок в режиме recovery. Для очистки ошибок зажать обе кнопки на 4 секунды.
UPD 19.02.15: Добавил журнал общего пробега и потраченного бензина. Сброс — обе кнопки подержать 3 секунды.

Про параметр Fuel system status:

Для него нормальные показания это Closed loop (2).
Но иногда можно увидеть там open loop (1). Это значение можно увидеть в трех случаях:
1) автомобиль холодный и датчик кислорода еще не прогрелся
2) сильное нажатие на педаль газа и прекращение коррекции по ДК с целью достижения макс. мощности
3) прекращение подачи топлива при отпускании педали газа на скорости на передаче.

Про Обьемный КПД двигателя

Объёмный КПД двигателя внутреннего сгорания отражает эффективность всасывания в цилиндр и выпуска из цилиндра рабочей среды (то есть, топливо-воздушной смеси или выхлопных газов). Говоря более строго, объёмный КПД — это отношение (или процентное соотношение) количества рабочей среды, фактически всасываемой в цилиндр, к объёму самого цилиндра (при неизменных условиях). Поэтому те двигатели, которые могут создавать давления на входах в трубопроводы выше давления окружающей среды, могут иметь объёмный КПД больший 100 %.

VE изменяется в зависимости от оборотов, и дроссельной заслонке согласно найденной информации и в машинах для него вообще есть настоящие 3D таблицы: