Ordinateur de bord pour voiture de collection

Objectif

02 Raspberry Embedded automotiv Un ordinateur de bord dans une voiture de collection avec un Raspberry Pi 2 B+ pour monitorer le moteur et le comportement de la voiture. L'origine de ce projet répond à un triple besoin :

  • Ajouter quelques fonctions dans la voiture. À la base rien de compliqué mais je ne supportais plus decharger ma batterie parce que j'oubliais mes feux !
  • Je voulais essayer les Raspberry Pi, tout le monde en parle, mais qu'est ce que c'est que ce truc ?
  • C'est aussi un démonstrateur de mon savoir faire. Un CV en quelques sorte. Ce projet comporte en effet plusieurs gros morceaux qui sont :
    • création de 2 cartes électroniques analogiques et numériques, filtres, alimentation, BUS de communication I2C et CAN.
    • Programmation embarqué (STM32) en C sous OpenSTM, programmation débarqué en Python sur le Pi.
    • Un peu de Linux
    • Tous les à cotés, gestion des capteurs, cablage etc. sont aussi une grosse part.
    • Gestion de projet (fabrication des cartes, maitrise des coûts test, vente etc.)

kit complet La plupart des projets utilisants un raspberry pi dans une voiture se connectent à l'ordi de la voiture pour relire des informations, ou donner des ordres à l'ordinateur intégré à la voiture. Certains intégrent juste une centrale multimédia de manière propre.
Dans mon cas, il s'agit de créer un ordinateur qui supervise la voiture. Il s'agit donc de bien plus qu'un simple ordi communicant sur réseau CAN, il faut aussi de l'électronique pour l'aquisition des données en temps réel. Il s'agit donc bien d'un ordinateur de bord "ECU".

Si vous désirez aussi monitorer votre vieille voiture, un bateau, ou tout autre projet, n'hésitez pas à me contacter. Je propose à la vente des kits qui vont de la simple carte à l'ordi complet en fonction de votre envie de bricoler ou de vos connaissances.

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Un article a été publié sur Framboise 314, le site de référence pour les fous du Pi en français.

Architecture

overview Comme c'est un ECU qui controlera un certain nombre de paramètres de la voiture, il est important qu'il soit bien pensé. Un organisation en réseau série type CAN bus est indispensable pour pouvoir le faire évoluer. Il suffit de rallonger le fil et rajouter un module pour ajouter des fonctions.
Des capteurs distribués dans la voiture seront relus par des cartes ou "modules" CAN, qui seront reliée au Raspberry Pi grace à une carte aditionnelle "Mezzanine" qui permet d'ajouter toutes les fonctions manquantes au Pi
La couche suivante est logicielle. Le Raspberry Pi est sous Raspbian Jessie, le logiciel est developpé en Python 3.
Voir le synoptique du montage complet

Fonctions

Les fonctions ciblées sont les fonctions habituellement disponibles dans une voiture standard. Mais dans le cas d'une voiture de collection qu'on bichonne, qui est (quand même un peu) moins fiable, on aime bien des paramètres plus poussés pour surveiller un peu sa voiture.

01 compteurs noir
  • Affiche la vitesse
  • Affiche des compteurs kilométrique (l'estafette n'a qu'un compteur principal à 5 chiffres)
  • Affiche la consomation temps réel et moyennée
  • Affiche l'autonomie restante (l'estafette à une autonomie d'environ 350 km)
  • …des paramètres moteurs (t°, rotation, etc...)
  • Et des alarmes standards, par exemple les feux allumés quand le moteur est eteint
  • eventuelement : alertes entretien par exemple

Sous-Ensembles

l'ensemble des developpements materiels sera donc :

Carte Power/CAN/RTC

Carte aquisition STM32 ADC / Compteur / PWM / pour BUS CAN

Nomenclature

Voici le materiel que j'ai utilisé. Bien sur chaque projet étant différent, ce n'est pas une liste absolue !

L'ordinateur

  • un Raspberry Pi avec un connecteur large 40 points. (par exemple Type 2B, 2B+ 3B 3B+ etc.)
  • un écran 7" officiel. Les plus récents premettent le réglage de la luminosité. Pourquoi celui là ? pour pas me faire chier, il est reconnu, il marche bien.
  • Le boitier SmartiPi Touch d'Audiophonic
  • Le capot arrière large qui va avec le le boitier SmartiPi Touch. La carte Mezzanine revision B est faite pour, ce serait dommage de s'en priver !
  • La carte mezzanine
  • Un couple de connecteur Phoenix pour pouvoir débrancher rapidement l'ordinateur : l'embase DFK-MSTB 2,5/ 6-G-5,08 et le connecteur MSTB2,5/6-ST-5,08. Les signaux à brancher sont :
    • +12V permanent (Protégé par un fusible sur la carte mezzanine, le général de la voiture étant trop gros)
    • +12V APC (protégé par un fusible plus petit celui de la voiture)
    • Une reprise de masse
    • Sortie 12V vers la (les) carte acquisition
    • CAN H
    • CAN L

Acquisition

  • Une seule carte acquisition suffit pour la plupart des configurations. Il est possible de les chainer et d'en avoir plusieurs dans un projet, par exemple pour éviter d'avoir des capteurs avec fils qui courent sur 5m.
  • du BON fil pour l'automobile. Ne lésinez pas sur la qualité des fils d'alimentation, et pour les parties sous tension (les feux, la batterie) !
  • du fils réseau multibrins (type rallonge réseau) pour les petits capteurs genres effet hall. C'est gainé, ça va pas mal. Attention, le monobrin est cassant
  • cosses, embouts, etc.

Sondes des capteurs et sondes branchées

  • Capteur effet hall par exemple le PGN-SP-003 pour la vitesse ou le compte tours sur un diesel, branché(s) sur une (des) entrées compteurs. autres exmples : chez Conrad ou encore un autre chez Conrad. Attention ne pas prendre de capteur pour roue dentée ou capteur de position angulaire.
  • Un débitmetre B.I.O-TECH série FCH-M branché sur une entrée compteur. Le connecteur est un connecteur JST PH. Il vous faudra donc un housing PHR3 ainsi ainsi que des contacts. Il est possible de trouver des contacts déjà monter sur fils. Note : il doit resister au carburant, le plastique doit être du "POM".
  • 15 debitmetre
  • Une résistance de 10kΩ à 68kΩ (valeur à ajuster pour chaque véhicule) pour le compte-tours sur un moteur essence. Voir les éxplications sur le compte-tours.
  • Du fil haute tension pour aller jusqu'à la carte (un vieux fil de bougie, sinon du fil teflon) ainsi qu'une cosse pour se reprendre sur le rupteur
  • Cas du moteur diesel : un capteur à effet hall.
  • Niveau batterie : Juste du fil qui part de l'APC et qui va sur sur une entrée analogique.
  • Jauge de carburant branchée entre la jauge et le galvanomètre : juste un fil, mais l'étalonnage est chiadé par contre (il faudrait que je fasse une page)
  • Pour les capteurs de température, une CTN comme par exemple la B57045K0473K000 de chez EPCOS Les capteurs de t° sont à brancher sur les entrées ADC
  • capteur tout ou rien : Frein à main (j'ai ajouté un fin de course, voir ici)
  • capteur tout ou rien : feux allumés (juste un fil)

Application Raspberry Pi

Le programme est réalisé en Python 3, cela permet d'être rapide et très flexible. Tout et configurable et organisé autour des variables de la voitures à surveiller ou asservir.
Des modules peuvent être activés ou désativés selon la configuration du véhicules hôte. Des fichiers de config permettent de renseignerer les valeurs clé (périmetre des roues, calibration conso, etc.) à l'application.
  • 01 compteurs noir
  • 02 python raspberry
  • 03 consomation
  • 04 habitacle
  • 05 entretien
  • 06 application

Aide à la mise en route

Vous venez d'acquerir un ordi de bord, mais ça part pas. On va reprendre doucement en lisant cette page : Aide au démarrage

Cablage

Le cablage dans les règles de l'art le plus puriste est hors de prix. On se contentera d'un cablage acceptable. Quelques règles :
  • si possible tous les fils sont UL VW-1 (non propagation du feu)
  • Je rationnalise les fils et cables. 2~3 couleurs, AWG18 ou AWG24
  • Lorsqu'il y a une soudure (épissure), présence de gaine thermo sur chaque fil
  • Gaine thermo sur les ensemble de soudure (surgaine en quelque sorte)
  • pour les cosses : double sertissage
  • fixer les fils entre eux par des colliers ou frettes pour éviter qu'ils aillent se promener en cas de casse

câblage avant montage

  • cable ctn
  • cable effet hall
  • cable inter
  • cable moteur 01
  • cable moteur 02
  • kit complet

câblage dans le véhicule

  • 02 Raspberry Embedded automotiv
  • 02 smartipi touch
  • 02 smartipi touch power supply raspberry
  • 10 embedded electronic
  • 15 debitmetre
  • 16 ILS

Intégration

  • 02 smartipi touch raspberry
  • 02 smartipi touch raspberry powered
  • 12 ordi noir cadrans
  • 12 ordi noir param

achat

kit complet Vous voulez en acquérir un ? je vends soit les cartes l'unité, soit le kit complet contenant :
  • le pi,
  • l'écran 7"
  • une carte SD programmée et qui démarre !
  • la carte acquisition
  • la carte mezzanine + pile 2032 pour la RTC
  • un interrupteur cablé (montage dans un trou rond !)
  • débitmètre B.I.O-TECH série FCH-M + cable
  • cable du compte tours pour moteur essence (cable rouge avec une résistance dedans)
  • 2 sondes de température précablées (cables bleus) B57045K0473K000 de chez EPCOS
  • capteur de vitesse à effet hall précablé (cable noir) PGN-SP-003 avec un aimant (rangé avec le débitmètre)
  • cables rouge et bleu pour l'alim, le GND et l'APC (+12V après contact)
  • et du fil rouge bleu pour l'alim de la carte acquisition depuis la mezzanine, et du fil noir pour le CAN BUS.
avec ça, vous pouvez démarrer les manip serein ! Contactez-moi pour plus d'informations.

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