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Arduino運用於汽車控制

熱度 3已有 3130 次閱讀2017-1-24 11:44 |個人分類:汽車改裝

什麼是Arduino?
Arduino,是一個開放原始碼的單晶片微控制器,
它使用了Atmel AVR單片機,
採用了開放原始碼的軟硬體平台,
建構於簡易輸出/輸入(simple I/O)介面板,並且具有使用類似Java、
C語言的Processing/Wiring開發環境。



大叔拿來運用在汽車上
題目是引擎室溫度監視與降溫
下面這塊是Arduino Uno R3
有程式設計基礎的人很快可以上手
(原本想用在狼R,但狼R沒什麼好控制的)


溫度監控當然需要溫度感知器

使用18B20模組


散熱當然需要風扇

尺寸6x6cm 轉速5000RPM 台灣製風扇(電壓DC12V)

個頭小風力強


由於這些電子元件幾乎都是使用DC5V的電壓(跟手機一樣)

而風扇使用電壓與一般小汽車相同為DC12V

需要繼電器(上圖)來驅動風扇


Nokia 5110液晶螢幕用來顯示想知道的資訊

但螢幕太小車上看不方便

就拿來當為程式Debug使用


於是決定使用藍芽模組HC-06

來跟智慧型手機連線

透過手機APP來監控汽車引擎室的溫度


將電子零件裝到盒子裡

五金百貨買的小保鮮盒


外部接線做成插頭式方便拆裝

將放置在駕駛座底下


要在車上使用因此DIY一個車用電源插頭內帶有保險絲

黑色方盒是穩壓器穩定電壓在DC12V

因為車子起動後吃發電機電

電壓約14.2伏特有些太高


裝上風扇總共5具


(上圖)兩片蓋子是在引擎室內靠車廂的左右兩側的蓋子 

剛剛好可以挖洞裝風扇

就是紅色框框那裡


風扇抽熱氣可以從雨刷下這些透氣孔排出


透氣孔很多處呢(上圖下圖皆是)


最困難的工作

將控制線從引擎室拉入駕駛室的駕駛座底下


電線軟軟的

有些地方無法穿過

只好拆一隻舊曬衣架當穿線器


拆門檻


終於將控制線拉到駕駛座底下

手也髒兮兮了Orz


將剛剛弄好的風扇固定到引擎室左右兩側


溫度感知器就固定在引擎旁邊的電池上

驅動風扇的繼電器套上熱縮套管絕緣


風扇電源

繼電器接到電池正電的地方串聯保險絲


自製控制盒

插上汽車點煙孔起動汽車通電

成功


測試階段接電腦與控制盒連線

讀取每秒溫度變化做LOG

當然實際使用時不需電腦

因為現在正在測試動作才接上電腦

方便替程式除錯


手機的App是google play下載的(免費)

畫面自己規劃 但要了解通信格式

照規定送信才能正確顯示


將程式設計為引擎室實際溫度大於比較溫度時起動風扇

例如自手機設定比較溫度為50℃

實際溫度已經是66.37℃了

風扇就起動抽熱氣(顯示Fan On 綠燈亮)


想要風扇停止只需設定比實際溫度大即可

如下圖引擎室的實際溫度是已達到68.19℃

任意將比較溫度設定為100

風扇就停止囉(顯示Fan Off 綠燈熄滅)

設定溫度的話大叔設計用Uno R3內建的EEPROM保存

汽車熄火再起動不必重新設定


除了雨刷下的散熱孔

引擎室旁邊也有抽出的熱風

有些意料外呢


紅框處也排出很多熱氣



然後看看電腦錄下的LOG資料吧

把資料匯入Excel就可以看到溫度曲線圖喔

下圖是在自家停車場裡發動車子一段時間之後的溫度曲線

看起來車子停在原地怠速時溫度約70度上下

開風扇抽熱氣可稍微輔助散熱


實際開上路行駛測試

風扇Off


風扇On


50度以上是等紅燈怠速時的溫度,等越久溫度上升越高

30~45度之間是行使時引擎室撞風的溫度


為什麼想要DIY引擎室溫度監控

這台7人座是渦輪車(TURBO)

每次開完停車後走過引擎室旁會感覺到熱氣

所以很想知道引擎室裡的溫度到底是幾度

順便幫他散熱


有了這些資料終於知道

車子行駛時引擎室溫度並不高

是停車時沒有撞風溫度才會升高

所以程式可預設溫度在50℃

超過50℃時表示車子在怠速

此時自動起動風扇抽熱氣

行駛時會低於50℃

自動讓風扇停止抽熱氣即可


了解車子若時速40km/h以上

由於車頭撞風


引擎室溫度約維持在30~50度之間

所以車輛通常速度行駛時不需要輔助散熱

爬山(速度慢轉速高)與怠速會升高到60度以上

此時再來起動散熱風扇抽熱氣即可

因此程式預設為高於50度以上啟動風扇

如果不改變比較溫度不看溫度

手機也不需要

既然是輔助車輛怠速時散熱

那麼熄火延遲斷電讓散熱風扇繼續抽熱氣

對擎室散熱似乎是個好點子

於是買了延遲斷電繼電器

延遲斷電時間可自行設定

範圍自1秒鍾到數小時

購買時請賣家先設定在5分鍾


以及點菸孔式電源插座

接線方法如下

(DIY請自行評估風險 電器零件依廠牌不同 也許接線方式不同)



原理就是汽車熄火之後

繼續供電一段時間才斷電


裝上車後開車子出去約30分鐘

然後回家停車熄火

延遲斷電開始

記錄溫度變化

如下圖


由記錄下溫度看來

五分鐘自68度降到58度

後來故意再延10分鐘

但溫度僅自58度降到56度

也就是說58度左右之後

溫度不會快速下降

可能熄火之後停止冷卻水循環引擎仍然很熱

短時間內50幾度是極限了

後來再去行駛

停車後掀開引擎蓋一下子再看溫度

也還有50幾度呢

至於多久才會降到通常室溫

渦輪車可能以小時計算的吧


最後

一隻風扇只吃0.12安培


裝完測試總共耗電流1.06安培

汽車音響音量調大隨便都超過這電流量

也就是說耗電量非常小不會傷害電瓶

此改裝已經使用數個月非常穩定喔




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