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, en 2015, 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 d'un système complet.

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),
  • Mesure de la quantité d'essence restante dans le reservoir,
  • Affiche la consomation temps réel et moyennée,
  • Et donc forcément : affiche l'autonomie restante (l'estafette à une autonomie d'environ 350 km),
  • Vitesse de rotation moteur,
  • Avance à l'allumage et detection des étincelles manquantes,
  • Pression d'huile (capteur VDO),
  • Température d'huile (capteur VDO),
  • Température de culasse,
  • Des alarmes standards :
    • feux allumés quand le moteur est eteint (il n'y a pas de detecteur dans les portes !
    • Moteur trop chaud,
    • Pression d'huile trop basse,
    • Batterie trop basse (le seuil si le moteur est en route ou non n'est pas le même évidement, quelle question ;-)
    • Sur régime,
    • Oubli de dessérer le frein à main,
    • Turbo cassé… ha non y'a pas de turbo, c'est vrai !
  • 05 entretien Des alertes entretien en fonction du temps et des km parcours :
    • Pression Pneus,
    • Niveau batterie, (les batteries de remplacement sont sans entretient)
    • Niveau Freins,
    • Vidange moteur,
    • Graissage des rotules,
    • Graissage Moyeux arrière,
    • Réglage Rupteur,
    • lubrification rupteur,
    • Graissage du Boitier de direction,
    • Vidange LDR,
    • Vidange boite,
  • Inclinomètre en % ou en ° en fonction de la pente (pour les Land Rover)
  • Pilotage d'OpenAuto : caméra de recule, et mode jour / nuit

Un point important : l'ordinateur doit être non intrusif. Ce qui veut dire ici 2 choses :

  • À part 1 ou 2 trous, tout peut être démonté et le véhicule retrouve son état d'origine
  • Si l'odinateur, ou une partie de celui-ci, venait à tomber en panne, le fonctionnement du véhicule n'est pas ou peu impacté.

Bon non intrusif c'est bien, mais y'a 2 trois choses un peu pénible dans l'estafette, et j'ai donc ajouté des sortie de commande et pilotage à mes cartes. J'ai ajouté comme fonctions :

  • Pilotage PWM du ventilateur de chauffage habitacle. Parce que juste ON OFF c'est plus possible ^^
  • Pilotage du starter avec un servo de modélisme, en fonction de la température moteur,
  • Implémentation d'un PID pour faire un régulateur de vitesse avec un servo de modélisme robuste. Ça fonctionne mais en fait je ne l'utilise pas.

Nomenclature

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

L'ordinateur

    01 smartipi ordinateur
  • un Raspberry Pi avec un connecteur large 40 points. (par exemple Type 2B, 2B+ 3B 3B+) je déconseille le Pi4 qui consomme plus déjà et qui impose une mise à jour logicielle (Linux) qui amène des problèmes. J'avais déjà galéré au passage du pi 2 au pi 3 ;-)
  • un écran 7" officiel.
  • 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
  • Un joystick pour le clavier (à partir de l'appli 6.2) APEM 100113
  • Un encodeur de clavier USB pour le joystick comme celui de SmallCab

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. Pour les véhicules avec le moteur à l'arrière (VW), il faut mieux privilégier 2 cartes pour éviter de tirer trop de fils…
  • 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 ou bien des modèles à visser sur Amazon, mais les descriptions ne sont pas très claires. Attention ne pas prendre de capteur pour roue dentée ou capteur de position angulaire.
  • 15 debitmetre
  • 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 montés sur fils. Note : il doit resister au carburant, le plastique doit être du "POM".
  • 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 sur cette 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
  • 17 VDO
  • Capteur de témparture d'huile type VDO 92-027-004 à laquelle il faut ajouter une pull up PR03 de 120Ω. Par exemple cette ref.
  • Capteur de pression d'huile type VDO 0-10 bars, par exemple celui là, à laquelle il faut aussi ajouter une pull up PR03 de 120Ω.
  • …capteurs auxquels il faut ajouter une plaque support.
  • Donc, 2 résistances PR03 de 120Ω
  • 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)

J'ai aussi ajouté dans le boitier du raspberry

  • Un accelerometre 3 axes LIS3DH qui est programmé en inclinomètre (le 1G est toujours vers le bas, on en déduit la position de la voiture).
  • Un GPS Beitian BN220T pour la vitesse des bateaux (puisqu'ils n'ont pas de roue).

Application Raspberry Pi

Page détaillant l'application

  • onglet des cadrans à aiguille

    onglet des cadrans à aiguille

  • onglet Allure avec km, conso, vitesse, régime

    onglet Allure avec km, conso, vitesse, régime

  • Onlget surveillance véhicule

    Onlget surveillance véhicule

  • Ventilateur de chauffage

    Ventilateur de chauffage

  • Onglet surveillance entretient

    Onglet surveillance entretient

  • Onglet Application

    Onglet 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 ctn

  • cable effet hall

    cable effet hall

  • cable inter

    cable inter

  • cable moteur 01

    cable moteur 01

  • cable moteur 02

    cable moteur 02

  • kit complet

    kit complet

câblage dans le véhicule

  • 02 Raspberry Embedded automotiv

    02 Raspberry Embedded automotiv

  • 02 Raspberry Embedded automotiv.old

    02 Raspberry Embedded automotiv.old

  • 02 smartipi touch.old

    02 smartipi touch.old

  • 02 smartipi touch power supply raspberry

    02 smartipi touch power supply raspberry

  • 10 embedded electronic

    10 embedded electronic

  • 15 debitmetre

    15 debitmetre

  • 16 ILS

    16 ILS

  • 17 VDO

    17 VDO

Intégration

J'ai personnelement choisi Le boitier SmartiPi Touch d'Audiophonic (voir Nomenclature)
  • 01 smartipi ordinateur

    01 smartipi ordinateur

  • écran de l'ordinateur

    écran de l'ordinateur

  • boitier Smarti Pi Touch refermé

    boitier Smarti Pi Touch refermé

  • l'application (de nuit)

    l'application (de nuit)

  • l'application (de nuit)

    l'application (de nuit)

Fredérique (voir la page FaceBook) a conçu un boitier imprimé en 3D pour son VW T1 et il l'a partagé généreusement. Vous pouvez télécharger ses fichiers ! Ci-dessous une vue de son travail :
  • boitier pour l'écran, le pi et la mezzanine

    boitier pour l'écran, le pi et la mezzanine

  • couvercle du boitier écran

    couvercle du boitier écran

  • boitier pour la carte d'aquisition

    boitier pour la carte d'aquisition

  • couvercle du boitier acquisition

    couvercle du boitier acquisition

Installation dans d'autres voitures

Retrouvez ci-dessous quelques photo d'installation dans des voitures autres que la mienne, pour vous montrer qu'effectivement toutes les voitures de collection sont déjà équipées xD
  • VW T1 combi split, ordinateur avec 2 cartes d'acquisition

    VW T1 combi split, ordinateur avec 2 cartes d'acquisition

  • VW T1 Combi split, on note la 2nd batterie…

    VW T1 Combi split, on note la 2nd batterie…

achat

kit complet Vous voulez en acquérir un ? je vends les cartes et vous accompagne pour la réalisation de votre ordi. Contactez-moi pour plus d'informations.

Je précise que je ne suis pas un professionnel, je vend prix de revient ;-)

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