Strumentazione digitale per auto

Su un veicolo sportivo, utilizzato per lunghi periodi in condizioni di elevato carico motore ed importanti valori di accelerazione longitudinale e trasversale, il monitoraggio dei parametri di funzionamento del propulsore assume un’importanza fondamentale.

Da sinistra : modulo RTC (orologio), CPU acquisizione dati, visualizzatore LCD e trasduttore raziometrico pressione olio.
Da sinistra : modulo RTC (orologio), CPU acquisizione dati, visualizzatore LCD e trasduttore raziometrico pressione olio.

Ciò mi ha spinto a progettare, per la mia Honda Integra utilizzata talvolta in pista, il sistema di visualizzazione ed acquisizione dati descritto in questa pagina; si compone di una unità di acquisizione, basata su microprocessore AVR 8 bit ATMEGA64, da un’unità di visualizzazione su display alfanumerico transflettivo –  che permette una eccellente leggibilità in qualsiasi condizione di luce (anche solare diretta) -, e da moduli di espansione come ad esempio il Real Time Clock visibile a sinistra ed altri attualmente in fase di sviluppo (cronometro ad infrarossi, accelerometro, termocoppia per temperatura gas di scarico, ingressi digitali optoisolati ed altro).

Unità di visualizzazione, display LCD retroilluminato
Visualizzatore LCD con indicati :  IgA =  punto di accensione [gradi], KMH = velocità [Kmh], IAT temperatura [°C] aria aspirata, BAT = tensione batteria [V].
Oltre alla visualizzazione, è in fase di sviluppo l’espansione che permette di trasmettere e salvare i dati su smartphone android mediante connessione bluetooth.


 

Alcuni test su piattaforma Android



INGRESSI ANALOGICI
  • Temperatura olio ( sonda NTC di precisione 100k@25°C range 0 / +145°C, risoluzione 1°C, condizionamento mediante lookup table con breakpoints ogni 5°C ed interpolazione lineare per le posizioni intermedie) refresh 0.25 Hz
  • Temperatura esterna( sonda NTC di precisione 100k@25°C range -20 / +50°C, risoluzione 1°C, condizionamento mediante lookup table con breakpoints ogni 5°C ed interpolazione lineare per le posizioni intermedie) refresh 0.25 Hz
  • Sonda wideband AFR ( 0-5V da controller esterno, risoluzione 10 bit parametrizzabile via software) refresh 10 Hz
  • Pressione assoluta plenum aspirazione (0-5V, risoluzione 10 bit parametrizzabile a due punti, lettura diretta da uscita MAP sensor gestione motore) refresh 10 Hz
  • Pressione olio motore (sonda 0-150 psi raziometrica lineare, risoluzione 0.1 bar) refresh 10 Hz
  • Possibile livello carburante
INGRESSI DIGITALI
  • Giri motore, da segnale comando modulo accensione.
USCITE DIGITALI
  • Cicalino utilizzato per notificare allarmi di temperatura/pressione fuori range.
  • 2 uscite di comando per i rispettivi gruppi di LED (avviso di cambio marcia, non installati).
BUS DI COMUNICAZIONE
  • Bus master/slave bidirezionale per periferiche e display
GRANDEZZE LETTE DA INTERFACCIAMENTO CON PRESA DIAGNOSI

Segnali lentamente variabili quali temperature liquido raffreddamento (°C ECT), aria aspirata (°C IAT), anticipo di accensione (° IGN ADV), durata impulso iniezione (mS PW), tensione batteria (VOLT) e velocità (Kmh), arrivano direttamente dalla centralina motore attraverso la linea utilizzata dalla diagnosi Honda.

I protocolli attualmente supportati sono HONDA ECU P28/P30 Half Duplex K-Line Honda Civic EG5 / EG6 oppure Full Duplex Crome Pro, HONDA ECU P73 Half Duplex K-Line Honda Integra Type-R DC2 e Civic VTI EK4, in fase di test presa diagnosi OBD II (Civic Type R EP3/FN2 e tantissimi altri veicoli).


DESCRIZIONE FUNZIONI
Splash screen
Splash screen

L’interazione con lo strumento avviene mediante 3 pulsanti (UP/DOWN/PGM,posti sulla parte posteriore del modulo display o remotabili) , essi permettono di navigare tra i menù per la parametrizzazione, selezionare la pagina da visualizzare e gestire le segnalazioni di allarme.

Visualizzazione

Lo strumento può visualizzare, in modalità alfanumerica, 4 parametri per volta per pagina, su 4 pagine singolarmente configurabili. Oltre a questo, sono presenti 2 pagine in formato “grafico” che visualizzano rispettivamente temperatura liquido di raffreddamento/temperatura olio motore, e temperatura olio motore / pressione olio motore come visibile nell’immagine in basso. I pulsanti up / down permettono la navigazione tra le pagine

Pagina classica, con 4 parametri : IgA punto accensione, KMH velocità, IAT temperatura aria aspirata, BAT tensione batteria.
Pagina classica, con 4 parametri : IgA punto accensione, KMH velocità, IAT temperatura aria aspirata, BAT tensione batteria.
Visualizzazione "grafica" temperatura e pressione dell'olio.
Visualizzazione “grafica” temperatura e pressione dell’olio.
Visualizzazione "grafica" temperatura acqua ed olio.
Visualizzazione “grafica” temperatura acqua ed olio.

L’aggiunta del modulo RTC abilita la visualizzazione supplementare di ora/minuti, temperatura esterna e consumo istantaneo. Quest’ultimo calcolato in base al flusso di carburante ed alla velocità, entrambi forniti dalla centralina motore.

Visualizzazione di ora, data, temperatura esterna e consumo istantaneo.
Visualizzazione di ora, data, temperatura esterna e consumo istantaneo.

La pressione del pulsante PGM comporta l’ingresso nella visualizzazione di secondo livello : odometro totale, due odometri parziali con annesso consumo medio azzerabili singolarmente ed i valori di picco raggiunti da olio ed acqua. Una pressione prolungata di PGM permette l’azzeramento dei parametri in quell’istante visualizzati.

Visualizzazione odometro parziale n.1 e consumo medio.
Visualizzazione odometro parziale n.1 e consumo medio.
Visualizzazione delle massime temperature raggiunte da olio ed acqua
Visualizzazione delle massime temperature raggiunte da olio ed acqua
Programmazione livello 1

Esistono più livelli di programmazione, a quello utente si accede con una prolungata pressione di PGM quando in visualizzazione livello 1. Vengono mostrate le maschere che permettono di programmare le soglie oltrepassate le quali si ha l’attivazione dell’allarme acustico e la visualizzazione lampeggiante della grandezza misurata fuori range :

  • Eccessiva temperatura olio
  • Eccessiva temperatura acqua
  • Insufficiente pressione olio
  • Insufficiente pressione olio a regime > 4500 rpm

E’ inoltre possibile parametrizzare la soglia di attivazione dell’avvisatore acustico, i leds di cambio marcia, se installati, e regolare ora e data.

Impostazione soglia di allarme temperatura acqua
Impostazione soglia di allarme temperatura acqua
Impostazione soglia di allarme temperatura olio
Impostazione soglia di allarme temperatura olio
Impostazione soglia di allarme pressione olio motore.
Impostazione soglia di allarme insufficiente pressione olio motore.
Impostazione della soglia di allarme pressione olio a regime motore superiore a 4500 rpm.
Impostazione della soglia di allarme insufficiente pressione olio a regime motore superiore a 4500 rpm.
Soglia oltre la quale si attiva il buzzer di cambio marcia.
Soglia oltre la quale si attiva il buzzer di cambio marcia.
Impostazione di ora e data.
Impostazione di ora e data.
Programmazione livello 2

Vi si accede a mezzo password, da qui è possibile personalizzare ciascuna delle  pagine alfanumeriche, assegnando il parametro voluto tra i disponibili in tutte le singole posizioni.

Configurazione pagina n.1
Configurazione pagina n.1
Programmazione livello 3 e 4

Livello “installatore”, per configurare ciascuno degli ingressi analogici disponibili (tipo grandezza fisica e condizionamento), protocollo diagnosi utilizzato, portata iniezione e molto altro.

Parametrizzazione ingresso analogico 0-5V numero 1, in questo caso è associato alla sonda lambda wideband
Parametrizzazione ingresso analogico 0-5V numero 1 : in questo caso AN0 (primo canale ADC) è associato alla sonda lambda wideband (AFR) e condizionato di conseguenza (codice 20).
Condizionamento sensore wideband, AFR ratio 7.3 a 0V, 22.1 a 5V.
Condizionamento sensore wideband, AFR ratio indicato 7.3 a 0V, 22.1 a 5V. I valori intermedi sono calcolati mediante interpolazione lineare.
Condizionamento trasduttore pressione assoluta, valori in mBar. 1m0 indica la pressione assoluta da visualizzare a 0V, 1m5 la pressione assoluta da visualizzare con 5V.
Condizionamento trasduttore pressione assoluta, valori in mBar.
Il valore -45 rappresenta la pressione assoluta visualizzata in corrispondeza di 0V in ingresso, 1790 il valore visualizzato con 5V. Posizioni intermedie sono calcolate mediante interpolazione lineare.
Parametrizzazione modo funzionamento e portata iniezione (260 cc/min)
Parametrizzazione modo funzionamento e portata iniezione (260 cc/min) per il calcolo del consumo di carburante.