DIY-Telematikbox - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:20

Telematikboxen (auch bekannt als Black Boxes) werden verwendet, um verschiedene Attribute eines fahrenden Fahrzeugs aufzuzeichnen und zu protokollieren. Sie wurden hauptsächlich in Flugzeugen verwendet, um verschiedene Attribute eines Flugzeugs zu protokollieren, z. B. Fluggeschwindigkeit, Kurs, Treibstoffstand, Funkgespräche usw. Es ist der erste Referenzpunkt für jeden Flugzeugvorfall, da er alle Flugzeugdaten enthält, die nach oben führen zum Vorfall. Diese Methode zur Überwachung der Leistung, des Zustands und der Bewegung von Fahrzeugen wurde inzwischen auf Autos übertragen und ermöglicht es Versicherungsunternehmen, den Fahrstil besser einzuschätzen, um ihren Kunden die richtigen Prämien zu präsentieren.

Einige Unternehmen verlangen eine zusätzliche Gebühr für die Installation, andere tun dies zu einem reduzierten Versicherungspreis. Diese Anleitung soll eine Schritt-für-Schritt-Anleitung zum Bau einer benutzerdefinierten Telematikbox zum Fahren von Fahrzeugen geben.

HAFTUNGSAUSSCHLUSS: Diese maßgeschneiderte Blackbox ist möglicherweise nicht immer ein gültiger Beweis vor Gericht. Einige Länder/Staaten/örtliche Gesetze erlauben den Einbau von benutzerdefinierten Überwachungseinheiten in fahrende Fahrzeuge möglicherweise nicht, es sei denn, dies wurde von einem zugelassenen Installationsteam genehmigt. Aus diesen und anderen Gründen, die mit der Manipulation des OBD-Ports verbunden sind, übernehmen die Autoren dieses Artikels und der Website keine Verantwortung für das Ergebnis Ihrer Fahrt, Ihres Autos, der Elektronik Ihres Autos (einschließlich des Bordcomputers) und anderer andere Vorfälle ereigneten sich mit einer maßgeschneiderten Überwachungseinheit.

UPDATE/WARNUNG: Ich war eine Woche weg, habe aber die gesamte Elektronik eingesteckt. Was mir nicht bewusst war, war, dass der OBD-Port immer mit Strom versorgt wird. Da der OBD-Port einen Bluetooth-Port verwendet und Bluetooth ziemlich viel Strom verbraucht, wird die Autobatterie entladen…

Schritt 1: Materialien erwerben

Für dieses Projekt benötigen Sie:

• 1x ELM327 OBDII Bluetooth-Adapter - Ebay
• 1x Arduino Mega* - Ebay
• 1x HC-05 Bluetooth-Modul** - Ebay
• 1x SD-Kartenlesermodul - Ebay
• 1x Neo-6M GPS-Modul - Ebay
• 1x GPS-Antenne (mit SMA-Anschluss) - Ebay
• 20x männlich-weiblich 10cm Überbrückungsdrähte - Ebay
• 1x UFL Mini-Adapter - Ebay
• 1x 3D gedruckte Hülle - (Design) SketchUp, (Druck) 3D Hubs
• 6x 5mm Abstandshalter - Ebay
• 4x M3 10mm Schrauben und Muttern - Ebay
• 6x M3 12-16mm Schrauben und Muttern - Ebay
• 1x SD 8GB Karte - Ebay
• 1x Auto-USB-Adapter - Ebay

Gott sei Dank für Ebay! Weitere Informationen zu einigen Modulen finden Sie in den nächsten Schritten.

* Es gibt ein Argument, Uno zu verwenden, aber da ich mehrere serielle Ports benötigte und der Programmplatz begrenzt war, habe ich mich gegen Uno entschieden. Es gibt auch ein Argument für die Verwendung des Due, da es leistungsfähiger ist. Der Due verwendet 3V3 für seine IO-Pins, die durch andere 5V-Komponenten beschädigt werden können. Verwenden Sie daher den Mega.

** Verwechseln Sie den HC-05 nicht mit dem HC-06! Das HC-06 ist ein reines Slave-Modul und kann nicht als Master konfiguriert werden. Holen Sie sich den HC-05! WICHTIG: Stellen Sie sicher, dass das HC-05-Modul einen Key-Pin hat, um in den AT-Modus wechseln zu können, sonst funktioniert das ganze Projekt nicht!

Schritt 2: Wie funktioniert es?

Wie werden wir Daten aus dem Auto auslesen? Die meisten Autos (wenn nicht alle Autos) nach 2003 müssen einen OBD-Anschluss haben, um mit dem Motor zu kommunizieren (vor dem Kauf überprüfen!). OBD steht für On Board Diagnostics und wird hauptsächlich verwendet, um eventuelle Fehler am Fahrzeug festzustellen. Wenn sich beispielsweise Ihre Motorleuchte einschaltet, wird ein Fehlercode protokolliert. Wenn Sie es in die Werkstatt bringen, haben die Mechaniker einen OBD-Leser, der den Fehlercode liest, damit sie wissen, was zu beheben ist.

Über den OBD-Port können Sie auch Live-Daten auslesen. Die verfügbaren Live-Daten hängen von Auto zu Auto ab, aber die meisten Autos sollten es Ihnen ermöglichen, die grundlegenden Dinge wie Geschwindigkeit, Drehzahl, zurückgelegte Strecke usw. zu lesen. Für die Zwecke dieses Projekts habe ich mich dafür entschieden, die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Motordrehzahl zu lesen, und die Drosselklappe.

Wenn Sie Ihren ELM327 erhalten, suchen Sie Ihren OBD-Port. Das wird bei jeder Automarke anders sein. Bei meinem Ford Fiesta war es zwischen Lenkrad und Fahrertür. Wenn Sie es nicht finden können, suchen Sie bei Google nach [Automarke] [Automodell] OBD-Port, wo es eine Reihe von Videos/Bildern geben sollte, die zeigen, wo sich Ihr OBD-Port befindet. Sobald Sie Ihren ELM327 gefunden haben, schließen Sie ihn an.

Sie können den OBD-Port einfach testen, wenn Sie ein Android-Telefon haben. Gehen Sie zum Play Store und laden Sie eine App namens Torque herunter. Es gibt eine kostenpflichtige Version und eine kostenlose Version. Für Demozwecke reicht die kostenlose Version. Verbinden Sie sich einfach über Bluetooth mit Ihrem ELM327, wählen Sie die gewünschten PIDs aus, die Sie lesen möchten, und schalten Sie Ihr Auto ein. Sie sollten die Messwerte sofort auf Ihrem Bildschirm sehen.

Schritt 3: Machen Sie eine Schachtel

Benötigte Materialien:

ein Modell einer Kiste

Ergebnis: eine 3D-gedruckte Box und Basis

Bevor Sie mit der Elektronik beginnen, empfehle ich den 3D-Druck einer Box (oder die Herstellung Ihrer eigenen!) Mit eigenen Befestigungslöchern. Es wird viel einfacher sein, den Arduino zu befestigen, ohne dass alle Komponenten im Weg sind!

Ich habe ein einfaches Gehäuse (*.skp-Dateien) entworfen, um alles an seinem Platz zu halten. Das Modell wird in SketchUp erstellt und das Design wurde mit den 3D-Druckdiensten von 3D Hubs in 3D gedruckt, wo Ihre Modelle in ziemlich guter Qualität und relativ günstig gedruckt werden.

Drucken Sie diese Box aus, damit Sie Ihre Elektronik darin platzieren können.

Schritt 4: Montieren Sie die Basis

Benötigte Materialien:

• Arduino Mega
• 3D gedruckte Basis
• 3x Abstandshalter
• 3x M3-Muttern
• 3x M3-Unterlegscheiben
• 3x M3 12mm Schrauben

Ergebnis: montierte Basis

Beginnen Sie mit Montageloch Nummer 1 (Montageloch zwischen dem 6-poligen ICSP-Header und den Comms-Pins, siehe Bild), legen Sie eine Unterlegscheibe auf die Oberseite der Platine und einen Abstandshalter zwischen Platine und Basis. Führen Sie die Schraube durch die Unterlegscheibe, das Platinenmontageloch, den Abstandshalter und durch die Basis. Unter der Basis befinden sich sechseckige Aussparungen, in die die Muttern passen. Ziehen Sie sie fest, aber lassen Sie genügend Platz zum Platzieren der anderen Distanzstücke.

Wiederholen Sie dies für jedes Befestigungsloch.

Wenn alle drei Montagelöcher fertig sind, ziehen Sie die Schrauben fest, so dass die Platine fest mit der Basis verbunden ist. Die anderen Befestigungslöcher sind nicht erforderlich. Ich konnte keine anderen Schrauben montieren, da sie mit der Pin- / Komponentenplatzierung kollidieren würden. Diese drei sollten ausreichen, um das Board an Ort und Stelle zu halten.

Schritt 5: Verdrahten

Materialien für diesen Schritt:

• Montierter Sockel
• HC-05
• Neo-6M
• UFL-Mini-Adapter
• SD-Kartenleser
• 16x Überbrückungsdrähte

Ergebnis: Basiselektronikbaugruppe

Der erste Schritt besteht darin, alles mit dem Arduino Mega zu verbinden. Den grundsätzlichen Anschlussplan finden Sie in einem der beigefügten Bilder. Wir werden die seriellen Ports, den SPI-Bus und einige der IO-Pins verwenden.

Wenn Sie wissen möchten, wie jedes Modul funktioniert, können Sie jedes Modul einzeln anschließen, um es zu testen. Andernfalls, wenn Sie sicher sind, dass alles in Ordnung ist, schließen Sie einfach alles an.

SD-Kartenleser

Verbinden Sie Folgendes:

• CS - Stift 53
• SCK - Stift 52
• MOSI - Stift 51
• MISO - Stift 50
• Vcc - 5V-Pin in der Nähe von Pin 22
• Gnd - Massestift in der Nähe von Pin 52

Geographisches Positionierungs System

Verbinden Sie Folgendes:

• GPS-TX - Stift 15
• GPS-Empfang - Stift 14
• GPS Gnd - Erdungsstift am nächsten zur Steckdose
• GPS Vcc - 5V-Pin am nächsten zur Steckdose
• Verbinden Sie den UFL-Mini-Adapter mit dem Antennenpin des Moduls
• (Optional) GPS PPS - Pin 2

Bluetooth

Verbinden Sie Folgendes:

• Bluetooth-TX - Stift 17
• Bluetooth RX - Stift 16
• Bluetooth-Schlüssel - Stift 3
• Bluetooth Vcc - Stift 19
• Bluetooth Masse - Stift 18

Schritt 6: Komprimieren Sie es herunter

Benötigte Materialien:

Basiselektronikbaugruppe

Nachdem alles verkabelt wurde, drehen Sie die Module so, dass sie alle in die Begrenzung des Mega passen, aber ohne die Kabel zu trennen. Sie können freiliegende Pins und elektrische Komponenten mit Isolierband abdecken, um Kurzschlüsse zu vermeiden. Vorsichtig sein!

Geographisches Positionierungs System

Verdrehen Sie die Drähte, bis die Oberseite des GPS-Moduls den Kommunikationsstiften des Mega zugewandt ist.

SD-Kartenleser

Grundsätzlich biegen / falten Sie die Drähte so, dass die Oberseite des SD-Kartenlesermoduls nach unten über die Reset-Taste zeigt.

Bluetooth

Das Bluetooth-Modul "wickelt" sich selbst um das GPS-Modul und landet auf der anderen Seite der Platine durch die analogen Pins.

Schritt 7: Montieren Sie die Box

Benötigte Materialien:

• Montierter Elektroniksockel
• 3D gedruckte Box
• 4x M3-Muttern
• 4x M3-Unterlegscheiben
• 4x M3 10mm Schrauben

Ergebnis: Fertig montierte Box

Holen Sie sich das andere Ende des UFL-Miniadapters und stecken Sie es durch das Loch in der Box, indem Sie es mit der Mutter befestigen. Stellen Sie sicher, dass es fest sitzt, da wir nicht möchten, dass die Antenne es abdreht!

Führen Sie die beiden Baugruppen zusammen und stellen Sie sicher, dass keines der Drähte getrennt wurde. Richten Sie die vier Ecklöcher aus und passen Sie die M3-Muttern in die sechseckigen Löcher unter der Basis an. Stecken Sie die M3-Muttern durch die Löcher und schrauben Sie die Box zusammen.

Schritt 8: ELM327

Benötigte Materialien:

• Vollständige Montage
• ELM327 Bluetooth-OBD-Adapter
• Tragbarer Computer

Auf GitHub finden Sie ein kurzes Programm (BluetoothScanner), das nach einigen der nächstgelegenen Bluetooth-Geräte sucht. Es zeigt die MAC-Adresse und die SSID (Name) jedes Geräts an. Es ermöglicht Ihnen auch, manuell Befehle an Ihr Auto zu senden.

MAC-Adresse

Damit sich der HC-05 automatisch mit dem ELM327 verbindet, müssen Sie die MAC-Adresse des Adapters ermitteln. Dies ist in der Regel für jedes Modul unterschiedlich. Dies dient dazu, eine Verbindung mit dem falschen Gerät zu vermeiden!

Laden Sie einfach den Code auf den Mega hoch, schalten Sie Ihr Auto ein und führen Sie den Code aus. Auf der Terminalausgabe sollten Sie die Ergebnisse sehen. Der Code versucht, das Modul automatisch an die ausgewählte MAC-Adresse zu binden, aber manchmal funktioniert dies nicht. Stellen Sie einfach sicher, dass Sie die richtige MAC-Adresse erhalten. Die Adresse sollte wie folgt aussehen: 1D, A5, 68988B. Ihre MAC-Adresse kann unterschiedlich sein, sollte aber das gleiche Format haben. Speichern Sie dies für den nächsten Schritt!

Antwort-Offset

Sie müssen auch das resultierende Format der Daten bestimmen, die aus dem OBDII-Adapter kommen. Senden Sie mit dem Code, den Sie gerade hochgeladen haben (in diesem Schritt), die Zeichen 0100. Dies ist der Befehl, um zu bestimmen, welche Daten Ihr Auto an Sie zurücksenden kann. Die vollständige Liste der Befehle ist auf Wikipedia zu finden.

Sie müssen das Format der zurückgegebenen Daten überprüfen. In meinem Ford Fiesta (2012) wurde der Befehl vor den Ergebnissen wiederholt:

• Befehl gesendet: 0100
• Antwort erhalten: 0100BE1FA813

In einem Renault Clio (2006) wurde der Befehl jedoch nicht wiederholt:

• Befehl gesendet: 0100
• Antwort erhalten: BE1FA813

Die Reaktion kann je nach Auto unterschiedlich sein. Sie müssen alle vorangehenden Zeichen aus der Antwort entfernen. Idealerweise sollte Ihre Antwort wie im obigen Clio-Beispiel aussehen. Wenn Sie andere Zeichen haben, merken Sie sich die Anzahl der Zeichen vor der Antwort. Das brauchst du im nächsten Schritt!

Schritt 9: Laden Sie den Code hoch

Benötigte Materialien:

• Quellcode
• Zusammengebauter Karton

Ergebnis: fertige Kiste.

Den vollständigen Quellcode finden Sie auf GitHub (Projektname: SimpleArduinoObd), wo Sie zahlreiche Header-Dateien (*.h) sehen. Laden Sie die Dateien herunter und öffnen Sie sie in der Arduino IDE.

Erinnern Sie sich an die zuvor gespeicherte MAC-Adresse? Öffnen Sie ObdHelper.h und ändern Sie in Zeile 34 (Variablenname obdMacAddress) die MAC-Adresse dort für die, die Sie in Schritt 4 gespeichert haben. Die Adresse sollte durch Kommas getrennt sein und das gleiche Format wie 1D, A5, 68988B haben.

Erinnern Sie sich an den Antwort-Offset, den Sie in Schritt 4 gespeichert haben? Öffnen Sie ObdHelper.h und ändern Sie in Zeile 23 (Definition RESPONSE_PREFIX_OFFSET) den Offset auf einen beliebigen Wert.

Schritt 10: Verstecken Sie die Box

Benötigte Materialien:

• Fertige Kiste
• Arduino-USB-Kabel
• GPS-Antenne
• Auto USB-Adapter

Ergebnis: fertiges Projekt

Jetzt, da die Box komplett ist, können wir sie ins Auto stellen!

1. Finden Sie einen Ort, an dem Sie Ihre Box aufstellen können. Idealerweise sollte es irgendwo versteckt sein. Ich habe es unter meinen Beifahrersitz gelegt. Denken Sie daran: Es muss nah genug sein, damit das USB-Kabel die Steckdose des Autoanzünders erreichen kann!
2. Entwirren Sie Ihre GPS-Antenne und stecken Sie sie in den Spalt zwischen dem Außengehäuse und dem Innengehäuse unter der Gummidichtung. Das Schleppantennenkabel kann unter dem Beifahrersitz oder unter dem Teppich verstaut werden.
3. Platzieren Sie den "Kopf" der GPS-Antenne an einer Stelle, die den Himmel gut sehen kann. Ich habe es unter die Frontscheibe gelegt.
4. Stecken Sie das USB-Kabel in die Box und dann das Kabel in den Auto-USB-Adapter.
5. Stecken Sie den Auto-USB-Adapter in die Feuerzeugbuchse.

Sie sind jetzt bereit für eine Probefahrt!

Schritt 11: Ergebnisse

Um den Inhalt der SD-Karte zu sehen, müssen Sie leider die Schachtel öffnen und Ihre SD-Karte manuell in Ihren Computer stecken, um sie zu lesen. Trotzdem werden die Dateien darauf gespeichert. Der Dateiname hat das Format [Jahr][Monat][Tag][Stunde]. Die Dateidaten haben das Format [Datum], [Uhrzeit], [Breitengrad], [Längengrad], [RPM], [Geschwindigkeit], [Beschleuniger].

Unten sehen Sie ein Beispiel für das, was gespeichert wird:

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

Wichtig

• die Geschwindigkeit wird je nach Fahrzeug wahrscheinlich in KPH (Kilometer/Stunde) angegeben.
• das Niederdrücken des Gaspedals wird in Prozent (%) angegeben und kann bei einem Wert von mehr als 0% beginnen.
• die Zeit ist in UTC.

Schritt 12: Häufig gestellte Fragen

Wie lange dauert es, bis das GPS ein GPS-Signal erfasst?

Normalerweise etwa 30 Sekunden. Dies hängt vom Standort ab.

Wie lange dauert es, bis die SD-Karte voll ist?

Eine 8-GB-SD-Karte bietet etwa 7,67 GB Speicherplatz. Jeder Eintrag in eine Datei ist 55 Byte lang. Jeder Eintrag erfolgt jede Sekunde der GPS-Aktivität. Bei einer durchschnittlichen Fahrzeit von 2 Stunden pro Tag ergibt sich folgende Formel:

([Verfügbarer Speicherplatz] / ([Bytes pro Eintrag] * [Anzahl Einträge pro Tag])) / 365 = Zeit (Jahre) bis Speicherkarte voll ist.

Folgendes vorausgesetzt:

• Der Speicherplatz beträgt 7 GB (7 000 000 000 Byte)
• Byte pro Eintrag sind 55 Byte
• Anzahl der Einträge beträgt 60 Sekunden * 60 Minuten * 2 Stunden = 396.000

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

Kurz gesagt, eine sehr lange Zeit!

Kann es an einen Server senden?

Um an einen Server zu senden, benötigen Sie ein Modem. Ich habe mit einem SIM808 experimentiert, der GPS, GSM und Bluetooth in einem Chipsatz hat (und etwas billiger ist als die in diesem Projekt verwendete Hardware). Der SIM808 basiert auf einem 2G-Netz, das weltweit langsam auslaufen wird. Dafür muss ich wohl eine andere Lösung finden.