Hộp tin học tự làm: 12 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:34

Hộp tin học (hay còn gọi là Hộp đen) được sử dụng để ghi lại và ghi lại các thuộc tính khác nhau của một chiếc xe đang di chuyển. Chúng chủ yếu được sử dụng trong máy bay để ghi lại các thuộc tính khác nhau của máy bay, ví dụ, tốc độ không khí, hướng đi, mức nhiên liệu, cuộc trò chuyện vô tuyến, v.v. Đây là điểm tham chiếu đầu tiên cho bất kỳ sự cố máy bay nào, vì nó chứa tất cả dữ liệu máy bay. đến sự cố. Phương pháp giám sát hiệu suất, tình trạng và chuyển động của xe từ đó đã được chuyển sang xe hơi, cho phép các công ty bảo hiểm ước tính tốt hơn phong cách lái xe để đưa ra mức phí bảo hiểm chính xác cho khách hàng của họ.

Một số công ty yêu cầu một khoản phí bổ sung để cài đặt một, những người khác sẽ làm điều đó với giá bảo hiểm giảm. Tài liệu hướng dẫn này được thiết kế để cung cấp hướng dẫn từng bước về cách xây dựng hộp Tin học tùy chỉnh để lái xe.

KHUYẾN CÁO: Hộp đen làm theo yêu cầu này có thể không phải lúc nào cũng là bằng chứng hợp lệ trước tòa án pháp luật. Một số quốc gia / tiểu bang / luật pháp địa phương có thể không cho phép lắp đặt thiết bị giám sát tùy chỉnh vào các phương tiện di chuyển trừ khi được sự cho phép của nhóm lắp đặt đã được phê duyệt. Vì những lý do này và bất kỳ lý do nào khác liên quan đến việc giả mạo cổng OBD, (các) tác giả của bài viết và trang web này không chịu trách nhiệm về kết quả lái xe của bạn, ô tô của bạn, thiết bị điện tử trên ô tô của bạn (bao gồm cả máy tính trên máy bay) và bất kỳ các sự cố khác xảy ra với một thiết bị giám sát tùy chỉnh được trang bị.

CẬP NHẬT / CẢNH BÁO: Tôi đã đi xa một tuần, nhưng vẫn cắm tất cả các thiết bị điện tử vào. Điều tôi không nhận ra là cổng OBD luôn được cấp nguồn. Vì cổng OBD sử dụng cổng Bluetooth và Bluetooth tiêu thụ một lượng điện năng hợp lý, nên pin ô tô sẽ hết…

Bước 1: Nhận nguyên liệu

Đối với dự án này, bạn sẽ cần:

• 1x Bộ chuyển đổi Bluetooth ELM327 OBDII - Ebay
• 1x Arduino Mega * - Ebay
• 1x mô-đun Bluetooth HC-05 ** - Ebay
• 1x mô-đun đầu đọc thẻ SD - Ebay
• 1x Mô-đun GPS Neo-6M - Ebay
• 1x ăng ten GPS (với đầu nối SMA) - Ebay
• 20x Dây nhảy Nam-Nữ 10cm - Ebay
• 1x UFL Mini adapter - Ebay
• Hộp đựng in 3D 1x - (thiết kế) SketchUp, (in) 3D Hubs
• Miếng đệm lót 6x 5mm - Ebay
• Đai ốc và bu lông 4x M3 10mm - Ebay
• Đai ốc và bu lông 6x M3 12-16mm - Ebay
• 1x thẻ SD 8GB - Ebay
• 1x Bộ chuyển đổi USB trên ô tô - Ebay

Cảm ơn trời đất cho Ebay! Thông tin thêm về một số mô-đun sẽ được trình bày chi tiết trong các bước tiếp theo.

* Có một lập luận để sử dụng Uno, nhưng vì tôi cần nhiều cổng nối tiếp và không gian chương trình bị hạn chế, tôi đã chọn không sử dụng Uno. Cũng có một lập luận để sử dụng Due, vì nó mạnh hơn. Do sử dụng 3V3 cho các chân IO của nó, chân này có thể bị hỏng bởi các thành phần 5V khác. Do đó, hãy sử dụng Mega.

** Đừng nhầm HC-05 với HC-06! HC-06 là một mô-đun chỉ dành cho nô lệ và không thể được định cấu hình để trở thành một mô-đun chính. Nhận HC-05! QUAN TRỌNG: đảm bảo mô-đun HC-05 có chốt Chìa khóa để có thể chuyển sang chế độ AT, nếu không toàn bộ dự án này sẽ không hoạt động!

Bước 2: Nó hoạt động như thế nào?

Chúng ta sẽ đọc dữ liệu từ xe như thế nào? Hầu hết các xe (nếu không phải tất cả các xe) sau năm 2003 đều phải có và cổng OBD để nói chuyện với động cơ (hãy kiểm tra trước khi mua!). OBD là viết tắt của On Board Diagnostics, và được sử dụng chủ yếu để xác định bất kỳ lỗi nào đối với ô tô. Ví dụ, khi đèn động cơ của bạn bật sáng, mã lỗi sẽ được ghi lại. Khi bạn đưa nó đến ga ra, thợ máy sẽ có một đầu đọc OBD sẽ đọc mã lỗi, vì vậy họ sẽ biết cách sửa chữa.

Từ cổng OBD, bạn cũng có thể đọc dữ liệu trực tiếp. Dữ liệu trực tiếp có sẵn tùy thuộc vào từng ô tô, nhưng hầu hết ô tô sẽ cho phép bạn đọc những thông tin cơ bản như tốc độ, số vòng quay, quãng đường đã đi, v.v. Vì mục đích của dự án này, tôi đã chọn đọc tốc độ xe, RPM của động cơ, và sự suy giảm ga.

Khi bạn nhận được ELM327, hãy tìm cổng OBD của bạn. Điều này sẽ khác nhau đối với mỗi sản xuất xe hơi. Đối với chiếc Ford Fiesta của tôi, nó nằm giữa vô lăng và cửa tài xế. Nếu bạn không thể tìm thấy nó, hãy tìm cổng obd [thương hiệu xe hơi] [kiểu xe] trên Google, nơi sẽ có một số video / hình ảnh hiển thị vị trí của cổng OBD của bạn. Sau khi định vị, hãy cắm ELM327 của bạn vào.

Bạn có thể kiểm tra cổng OBD dễ dàng nếu bạn có điện thoại Android. Truy cập Cửa hàng Play và tải xuống một ứng dụng có tên Torque. Có một phiên bản trả phí và một phiên bản miễn phí. Phiên bản miễn phí sẽ đủ dùng cho mục đích demo. Chỉ cần kết nối với ELM327 của bạn bằng Bluetooth, chọn PID mong muốn mà bạn muốn đọc và bật ô tô của bạn. Bạn sẽ thấy ngay các kết quả đọc trên màn hình của mình.

Bước 3: Tạo hộp

Vật liệu thiết yếu:

một mô hình của một cái hộp

Kết quả: hộp và đế được in 3D

Trước khi bắt đầu sử dụng thiết bị điện tử, tôi khuyên bạn nên in 3D một chiếc hộp (hoặc tự làm hộp của bạn!) Với các lỗ lắp riêng của nó. Sẽ dễ dàng hơn nhiều để sửa Arduino tại chỗ mà không có tất cả các thành phần trong cách!

Tôi đã thiết kế một hộp đựng đơn giản (tệp *.skp) để giữ mọi thứ ở đúng vị trí. Mô hình được thực hiện trong SketchUp và thiết kế được in 3D bằng dịch vụ in 3D của 3D Hubs, nơi họ sẽ in mô hình của bạn với chất lượng khá tốt với giá tương đối rẻ.

In hộp này ra để bạn có thể đặt thiết bị điện tử của mình bên trong.

Bước 4: Lắp ráp đế

Vật liệu thiết yếu:

• Arduino Mega
• Đế in 3D
• 3x miếng đệm
• 3x M3 đai ốc
• Vòng đệm 3x M3
• 3x M3 bu lông 12mm

Kết quả: cơ sở lắp ráp

Bắt đầu với lỗ lắp số 1 (lỗ lắp giữa đầu cắm ICSP 6 chân và các chân Comms, xem hình ảnh), đặt vòng đệm ở mặt trên của bảng và một miếng đệm giữa bảng và đế. Đặt vít qua vòng đệm, lỗ lắp bo mạch, miếng đệm và ra ngoài qua đế. Dưới đế có các mấu hình lục giác để lắp các đai ốc vào. Hãy siết chặt nhưng vẫn đủ không gian để đặt các miếng đệm khác.

Lặp lại cho từng lỗ lắp.

Khi tất cả ba lỗ lắp đã được hoàn thành, hãy vặn chặt các vít để bảng được cố định chắc chắn với đế. Các lỗ lắp khác là không cần thiết. Tôi không thể lắp các vít khác, vì chúng sẽ xung đột với các vị trí chốt / linh kiện. Ba điều này phải là đủ để giữ cho bảng đúng vị trí.

Bước 5: Lên dây

Nguyên liệu cho bước này:

• Cơ sở lắp ráp
• HC-05
• Neo-6M
• Bộ chuyển đổi mini UFL
• Đầu đọc thẻ SD
• 16x dây jumper

Kết quả: lắp ráp điện tử cơ bản

Bước đầu tiên là kết nối mọi thứ với Arduino Mega. Bạn sẽ tìm thấy sơ đồ kết nối cơ bản trong một trong những hình ảnh đính kèm. Chúng tôi sẽ sử dụng các cổng Serial, bus SPI và một số chân IO.

Nếu bạn tò mò muốn biết cách hoạt động của từng mô-đun, bạn có thể kết nối từng mô-đun riêng lẻ để kiểm tra chúng. Ngược lại, nếu bạn tự tin rằng mọi thứ sẽ ổn, chỉ cần kết nối mọi thứ lại.

Đầu đọc thẻ SD

Kết nối những thứ sau:

• CS - chốt 53
• SCK - chốt 52
• MOSI - chân 51
• MISO - chân 50
• Vcc - chân 5V gần chân 22
• Gnd - chân nối đất gần chân 52

GPS

Kết nối những thứ sau:

• GPS TX - chân 15
• GPS RX - chân 14
• GPS Gnd - chân nối đất gần ổ cắm điện nhất
• GPS Vcc - chân 5V gần ổ cắm điện nhất
• Kết nối bộ điều hợp mini UFL với chân ăng-ten của mô-đun
• (Tùy chọn) GPS PPS - pin 2

Bluetooth

Kết nối những thứ sau:

• Bluetooth TX - chân 17
• Bluetooth RX - chân 16
• Khóa Bluetooth - chân 3
• Bluetooth Vcc - chân 19
• Bluetooth Gnd - chân 18

Bước 6: Nén nó xuống

Vật liệu thiết yếu:

Cơ sở lắp ráp điện tử

Bây giờ mọi thứ đã được kết nối, hãy vặn các mô-đun để tất cả chúng nằm gọn bên trong ranh giới của Mega, nhưng không ngắt kết nối dây. Bạn có thể dùng băng dính điện để che các chốt tiếp xúc và các thành phần điện để tránh đoản mạch. Hãy cẩn thận!

GPS

Vặn dây cho đến khi đỉnh của mô-đun GPS đối diện với các chân giao tiếp của Mega.

Đầu đọc thẻ SD

Về cơ bản, uốn cong / gấp các dây lại sao cho phần trên của mô-đun đầu đọc thẻ SD hướng xuống phía trên nút Đặt lại.

Bluetooth

Mô-đun Bluetooth sẽ tự "quấn" xung quanh mô-đun GPS và kết thúc ở phía bên kia của bảng, bằng các chân tương tự.

Bước 7: Lắp ráp hộp

Vật liệu thiết yếu:

• Cơ sở điện tử lắp ráp
• Hộp in 3D
• 4x M3 đai ốc
• 4x vòng đệm M3
• 4x M3 bu lông 10mm

Kết quả: Hộp lắp ráp hoàn chỉnh

Lấy đầu còn lại của bộ chuyển đổi mini UFL và cắm qua lỗ trên hộp, cố định chặt nó bằng đai ốc. Hãy chắc chắn rằng nó được chặt chẽ, vì chúng tôi không muốn ăng-ten bị xoắn nó ra!

Hợp nhất hai cụm với nhau, đảm bảo không có dây nào bị ngắt kết nối. Căn chỉnh bốn lỗ ở góc và lắp các đai ốc M3 vào các lỗ hình lục giác bên dưới đế. Đặt đai ốc M3 qua các lỗ và vặn hộp lại với nhau.

Bước 8: ELM327

Vật liệu thiết yếu:

• Lắp ráp đầy đủ
• Bộ chuyển đổi Bluetooth OBD ELM327
• Máy tính xách tay

Trên GitHub, bạn sẽ tìm thấy một chương trình ngắn (BluetoothScanner) sẽ quét tìm một số thiết bị Bluetooth gần nhất. Nó sẽ hiển thị địa chỉ MAC và SSID (tên) của từng thiết bị. Nó cũng sẽ cho phép bạn gửi các lệnh theo cách thủ công tới ô tô của mình.

Địa chỉ MAC

Để HC-05 tự động kết nối với ELM327, bạn sẽ cần tìm địa chỉ MAC của bộ điều hợp. Điều này thường khác nhau đối với mọi mô-đun. Điều này là để tránh kết nối với thiết bị sai!

Chỉ cần tải mã lên Mega, bật xe của bạn và chạy mã. Trên đầu ra của thiết bị đầu cuối, bạn sẽ thấy kết quả. Mã cố gắng tự động liên kết mô-đun với địa chỉ MAC đã chọn, nhưng đôi khi điều này không hoạt động. Chỉ cần đảm bảo rằng bạn nhận được địa chỉ MAC chính xác. Địa chỉ phải có dạng 1D, A5, 68988B. Địa chỉ MAC của bạn có thể khác, nhưng phải ở cùng một định dạng. Lưu điều này cho bước tiếp theo!

Phần bù đáp ứng

Bạn cũng sẽ cần xác định định dạng kết quả của dữ liệu sắp ra khỏi bộ điều hợp OBDII. Sử dụng mã bạn vừa tải lên (trong bước này), gửi các ký tự 0100. Đây là lệnh để xác định dữ liệu nào mà ô tô của bạn có thể gửi lại cho bạn. Danh sách đầy đủ các lệnh được tìm thấy trên Wikipedia.

Bạn sẽ cần kiểm tra định dạng của dữ liệu trả về. Trong chiếc Ford Fiesta (2012) của tôi, lệnh được lặp lại trước khi có kết quả:

• Lệnh đã gửi: 0100
• Phản hồi đã nhận: 0100BE1FA813

Tuy nhiên, trong Renault Clio (2006), lệnh không được lặp lại:

• Lệnh đã gửi: 0100
• Phản hồi đã nhận: BE1FA813

Phản ứng có thể khác nhau tùy thuộc vào từng chiếc xe. Bạn sẽ cần xóa bất kỳ ký tự nào trước đó khỏi câu trả lời. Tốt nhất, câu trả lời của bạn sẽ giống như ví dụ Clio ở trên. Nếu bạn có các ký tự khác, hãy nhớ số ký tự đứng trước phản hồi. Bạn sẽ cần điều này trong bước tiếp theo!

Bước 9: Tải lên mã

Vật liệu thiết yếu:

• Mã nguồn
• Hộp lắp ráp

Kết quả: hoàn thành ô.

Mã nguồn đầy đủ có thể được tìm thấy trên GitHub (tên dự án: SimpleArduinoObd), nơi bạn sẽ thấy nhiều tệp tiêu đề (*.h). Tải xuống các tệp và mở chúng trong Arduino IDE.

Nhớ địa chỉ MAC mà bạn đã lưu trước đó? Mở ObdHelper.h và ở khoảng dòng 34 (tên biến obdMacAddress) thay đổi địa chỉ MAC ở đó cho địa chỉ bạn đã lưu ở Bước 4. Địa chỉ phải được phân tách bằng dấu phẩy và có cùng định dạng như 1D, A5, 68988B.

Bạn có nhớ phần bù phản hồi mà bạn đã lưu ở Bước 4 không? Mở ObdHelper.h và ở khoảng dòng 23 (định nghĩa RESPONSE_PREFIX_OFFSET) thay đổi độ lệch thành bất kỳ giá trị nào.

Bước 10: Ẩn hộp

Vật liệu thiết yếu:

• Hộp đã hoàn thành
• Cáp USB Arduino
• Ăng ten GPS
• Bộ chuyển đổi USB trên ô tô

Kết quả: dự án hoàn thành

Giờ thì chiếc hộp đã hoàn thành, chúng ta có thể cất vào ô tô rồi!

1. Tìm một vị trí để đặt hộp của bạn. Tốt nhất là nó nên được giấu đi đâu đó. Tôi đặt nó dưới ghế hành khách của mình. Hãy nhớ: nó phải đủ gần để cáp USB có thể tiếp cận với ổ cắm bật lửa trên ô tô!
2. Tháo ăng-ten GPS của bạn và nhét nó vào khoảng trống giữa phần thân ngoài và phần thân bên trong, dưới miếng đệm cao su. Cáp ăng-ten theo sau có thể được giấu dưới ghế hành khách hoặc dưới thảm.
3. Đặt "đầu" ăng-ten GPS ở vị trí có thể dễ dàng nhìn thấy bầu trời. Tôi đặt nó dưới kính chắn gió phía trước.
4. Cắm cáp USB vào hộp, sau đó cắm cáp vào bộ chuyển đổi USB trên ô tô.
5. Cắm bộ chuyển đổi USB trên ô tô vào ổ cắm bật lửa.

Bây giờ bạn đã sẵn sàng để lái thử!

Bước 11: Kết quả

Thật không may, để xem nội dung của thẻ SD, bạn phải mở hộp và cắm thẻ SD theo cách thủ công vào máy tính để đọc. Tuy nhiên, các tệp sẽ được lưu trữ trên đó. Tên tệp có định dạng [năm] [tháng] [ngày] [giờ]. Dữ liệu tệp có định dạng [ngày], [thời gian], [vĩ độ], [kinh độ], [RPM], [tốc độ], [máy gia tốc].

Dưới đây là một ví dụ về những gì được lưu trữ:

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

Quan trọng

• tốc độ có thể tính bằng KPH (km / giờ), tùy thuộc vào loại xe của bạn.
• độ trầm cảm của máy gia tốc tính bằng phần trăm (%) và có thể bắt đầu ở giá trị cao hơn 0%.
• thời gian là UTC.

Bước 12: Câu hỏi thường gặp

Bao lâu để GPS thu được tín hiệu GPS?

Thông thường, khoảng 30 giây. Điều này phụ thuộc vào vị trí.

Bao lâu cho đến khi thẻ SD đầy?

Thẻ SD 8GB có khoảng 7,67 GB dung lượng bộ nhớ. Mỗi mục nhập vào một tệp dài 55 byte. Mỗi mục nhập được thực hiện mỗi giây hoạt động GPS. Giả sử trung bình 2 giờ lái xe mỗi ngày, bạn có công thức sau:

([Dung lượng bộ nhớ khả dụng] / ([byte cho mỗi mục nhập] * [số mục nhập mỗi ngày])) / 365 = thời gian (năm) cho đến khi thẻ nhớ đầy.

Giả sử như sau:

• Dung lượng bộ nhớ là 7GB (7, 000, 000, 000 byte)
• byte cho mỗi mục nhập là 55 byte
• số lượng mục nhập là 60 giây * 60 phút * 2 giờ = 396, 000

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

Trong ngắn hạn, một thời gian rất dài!

Nó có thể gửi đến một máy chủ không?

Để gửi đến một máy chủ, bạn sẽ cần một modem. Tôi đã thử nghiệm với một SIM808, có GPS, GSM và Bluetooth trong một chipset (và rẻ hơn một chút so với phần cứng được sử dụng trong dự án này). SIM808 dựa trên mạng 2G, mạng này đang dần bị loại bỏ trên khắp thế giới. Tôi có thể phải tìm một giải pháp khác cho việc này.