Monitorizarea auto

MONITORIZAREA AUTO

Aplicații existente

Protocolul OBD II

Circuitul integrat ELM327

1 Aplicații existente

In momentul de fața au fost dezvoltate o multitudine de aplicații in acest domeniu, o parte din aceste aplicații fiind oferite in mod gratuit fie cu toata funcționalitatea dezvoltata pana in prezent fie cu funcționalitate parțiala. Produsele care ofera funcționalitate parțiala de obicei fac acest lucru pentru promovare. Pe langa software-ul dezvoltat de diverși exista și aplicații proprietar, care sunt dezvoltate de catre producatorii de mașini sau de catre asociați ai acestora. In mod normal o aplicație venita de la producatorul mașinii ofera access total la absolute toate modulele electronice ale automobilului. Dezavantajul pentru acest gen de aplicații este ca nu funcționeaza pentru alte marci de autovehicule și software-ul este mult mai costisitor, de aici a aparut necesitatea dezvoltarii de software independent de producator. Software care sa permita diagnosticarea indifferent de producatorul mașinii. Intr-o oarecare masura s-a reușit implementarea aplicațiilor dar acestea nu pot oferii funcționalitate completa datorita faptului ca fiecare producator pe langa codurile de eroare standard și pe langa identificatorii de parametrii (PID – parameter identifier) standard au definit coduri și identificatori specifici fiecarui constructor in parte, este astfel posibil ca un cod de eroare sa semnifice un anumit lucru pentru un autovehicul Opel, iar pentru un automobile marca BMW sa reprezinte cu totul altceva. In general software-ul proprietar este folosit numai de catre service-urile reprezentante ale constructorului, costurile ridicate de procurare și de intreținere ii determina pe mulți sa caute alte soluții. Dupa studiile facute pe piața am putea sa clasificam acest gen de software in urmatoarele categorii:

Software Profesional Proprietar – oferit de catre constructorul de mașini sau de parteneri ai acestora (Fiecare producator important de mașini pune la dispoziție un astfel de software)

Software Profesional cu posibilitate de diagnosticare și monitorizare pe modulul de motor

Software de diagnoza și monitorizare pentru hobby-sti.

De asemenea in ultimul timp au inceput sa apara versiuni de software implementate pentru dispozitive mobile, care combina utilitațile de diagnosticare și monitorizare a motorului cu posibilitațile de folosire a modulelor GPS și chiar telefonie mobila, in acest fel se folosește același dispozitiv pentru mai multe scopuri care aparent nu au nici o legatura. Posibilitatea utilizarii acestui gen de software a aparut odata cu creșterea puterii de calcul ce poate fi integrata pe cm patrat.

ProScan de la ScanTools

Mai jos sunt cateva capturi de ecran cu diverse aplicații de diagnoza și monitorizare auto.

Rev App, de la DevToaster, care dupa cum se vede in imagini ruleaza pe dispozitive iPhone.

O aplicație completa din punctul de vedere al componentelor incluse este DashDAQ, care este disponibil atat in versiune pentru PC dar și ca versiune instalata pe un dispozitiv mobil. Acesta aplicație folosește un dispozitiv hardware de achiziție special gandit pentru a permite actualizarea parametrilor in timp real observandu-se un timp de raspuns foarte bun. Aceasta aplicație pune la dispozitie support pentru: diagnosticare probleme motor, urmarire parametrii motor, crearea unui jurnal de monitorizare, diverse teste pentru a determina timpul de accelerație, timpul de franare, monitorizare consum de combustibil, urmarirea nivelului de incarcare al bateriilor pentru autovehicule hibride. Pe langa toate aceste informații tehice aplicația ofera și support pentru modul GPS incorporat in dispozitivul DashDaq și ofera support multimedia pentru filme și muzica.

Toate aceste aplicații au un punct comun și anume interfața prin care se conecteaza la autovehicul și care trebuie sa resprecte standardul impus de OBD II, despre care voi prezenta cateva amanunte in cele ce urmeaza.

2 Standardul ODB II

Sistemele OBD (On Board Diagnostic) sunt prezente pe toate autovehiculele produse in prezent. Pe la sfarsitul anilor ’70 inceputul anilor ’80 constructorii de mașini au inceput sa utilizeze module electronice pentru a controla diverse funcționalitați ale motorului  pentru a se putea incadra in normele de poluare impuse de organizațiile de protecție a mediului. De-a lungul timpului, numarul de funcționalitați implementate cu ajutorul electronicii a crescut și astfel sistemele de diagnosticare au devenit din ce in ce mai complexe. OBD II, este un standard introdul la mijlocul anilor 90, și furnizeaza un control aproape total asupra parametrilor motorului și de asemenea monitorizeaza parți ale șasiului și diverse accessorii, ca de altfel și rețeaua de control pentru sistemul de diagnosticare al mașinii.

Cum a aparut OBD II?

Pentru a combate problemele generate de smog, in L.A., autoritațile statului California au inceput sa impuna sisteme de control al emisiilor de dioxid de cabon in 1966, in 1968 aceste masuri au fost extinse la nivelul SUA. In 1970 congresul, a aprobat inființarea EPA (Environmental Protection Agency), care avea sa impuna normele de poluare pentru autovehiculele care urmau a fi produse. Pentru a indeplini aceste norme constructorii au fost nevoiți sa apeleze la sisteme electronice pentru a controla cantitatea de combustibil care este consumata cat și pentru controlul aprinderii. La inceput erau cateva standarde și fiecare producator avea propriile sisteme și parametrii. In 1988, Societatea Inginerilor din domeniul Auto (SAE – Society of Automotive Engineers) a stabilit un conector standard pentru interfața de diagnosticare și a stabilit un set de parametrii utilizați pentru diagnosticare și monitorizare. EPA a adaptat mai apoi mai toate standardele pornind de la recomandarile și programele de diagnosticare ale SAE. Așadar OBD II este un set extins de standarde dezvoltat de SAE și adoptat de EPA pentru implementare in anul 1996. Așadar toate autovehiculele produse incepand cu anul 1996 au standardul OBD II implementat. OBD II, nu este doar o interfața de diagnosticare, ci poate face mult mai multe lucruri.

Autovehiculele care sunt echipate cu OBD-II au cel puțin 2 senzori de oxigen, majoritatea cu senzori incalziți.

Modulele de control al tracțiunii, cu procesoare fie pe 16 (Chrysler) fie pe 32 biti(Ford & GM), sunt capabile sa gestioneze peste 15000 de constante noi, adaugate de OBD II.

Module cu memorie EEPROM care permit reprogramarea  PCM –urilor (Program Controlled Module), cu versiuni de software imbunatațite.

Injecția de combustibil se face secvențial și nu multi-punct sau prin carburator. Exista senzori pentru masurarea presiunii pe galeria de admisie(MAP) și pentru masurarea cantitații de aer care este folosita de motor in timpul funcționarii (MAF), acești senzori putand fi utilizați pentru a determina incarcarea motorului.

OBD II este un sistem foarte sofisticat și capabil, in ceea ce privește detectarea emisiilor. Dar in momentul in care se pune problema identificarii problemei de catre mecanici, acesta nu este mai eficient decat OBD I. In prezent se lucreaza la OBD III, care ar trebui sa duca OBD II la nivelul urmator, prin adaugarea telemetriei. Folosind un transmițator radio, un autovehicul echipat cu OBD III va fi capabil sa raporteze problemele legate de emisii direct catre un punct tehnic sau o agenție specializata. Sistemul va comunica numarul de identificare al autovehiculului (VIN) și codurile de eroare detectate la momentul respectiv

Sistemul poate fi setatat pentru a raporta in mod automat problemele de emisii prin intermediul unei legaturi prin satelit, sau pentru a raspunde la interogari de pe telefonul mobil, dispozitive amplasate pe marginea drumului etc. De ce este lucru intersant pentru autoritațile de control, pentru ca este eficienta și are costuri reduse comparative cu metodele actuale care presupun deplasarea autovehiculelor catre puncte de control in care inspecția se face in mod manual, iar numarul de verificari care se poate face in fiecare an este limitat.

Parametrii citiți in prezent au asociat fiecare cate un identificator, in funcție de acest identificator computer-ul care controleaza motorul știe ce valori sa trimita in momentul in care este interogat, și cum sa codeze informația. In mod normal pentru a primi informații de la modulele electronice care echipeaza autovehiculele este nevoie de un dispozitiv hardware special care sa fie capabil sa trimita și sa primeasca date utilizand rețeaua interna de comunicare a autovehiculului. Exista mai multe protocoale de intercomunicare intre modulele autovehiculelor și anume: CAN, VPW, PWM, ISO, KWP. Incepand cu anul 2008, toți producatorii sunt obligați sa folosesca protocolul CAN pentru intercomunicarea intre modulele care echipeaza autovehiculele. Acest lucru va duce pe viitor la o simplificare a modulelor de diagnosticare și monitorizare și va permite creșterea vitezei de achiziție a informațiilor, din moment ce dispozitivul hardware de achiziție nu va trebui sa “cunoasca”, decat un singur protocol.

PROIECT: Grile si spete dreptul transporturilor PROIECT: Libera circulatie a persoanelor - marfurilor, serviciilor, capitalului

In prezent standardul OBD II presupune existența unui numar de 10 moduri de lucru descrise in standardul SAE J1979

0x01 – afișarea datelor curente

0x02 – afișarea parametrilor achiziționți in momentul in care care a aparut o anumita defecțiune identificata de sistemul de gestiune a motorului.

0x03 – afișarea codurilor de diagnosticare pentru defecțiunile memorate.

0x04 – stergerea codurilor de eroare și a valorilor memorate

0x05 – Rezultatele de test pentru monitorizarea senzorilor de oxygen (pentru non CAN)

0x06 – Rezultatele de test pentru monitorizarea altor componente (rezultatele de test pentru senzorii de oxygen in cazul CAN)

0x07 – afișarea codurilor pentru erorile care sunt active in mod curent.

0x08 – operații de control pentru diverse componente/subsisteme

0x09 – afișare informații autovehicul.

0x0A – Coduri de eroare permanente (coduri curațate)

Producatorii de autovehicule nu sunt obligați sa implementeze toate aceste moduri, și fiecare producator poate defini moduri suplimentare, moduri mai mari ca numar de identificare decat 9. Exemplu modul 22 este definit de Ford/GM pentru obținerea de alte informații decat cele prevazute in standard, modul 21 este definit pentru Toyota.

In tabelul urmator se prezinta o parte din identificatori de parametrii utilizați pentru obținerea informațiilor de monitorizare a motorului, dupa cum se poate observa o parte din parametrii sunt codați pe biți. Aceștia se decodeaza dupa cum urmeaza:

Mod 1 – PID 0x01 – O cerere de acest gen returneaza 4 octeți, bitul 8 al primului octet (A7) indica daca martorul MIL este aprins sau nu, biții A6…A0 indica numarul codurilor de eroare. Octeții 2, 3, 4 dau informații despre prezența și efectuarea anumitor teste incorporate in modulele instalate.

Nota: se noteaza cu A, B, C, D cei 4 octeți primiți de la ECU.

* NBR = numar bytes returnat

Pentru decodarea octeților primiți ca raspuns la trimiterea PID-ului 0x03 pentru modul 0x01 se urmarește urmatoarea schema ținand cont de faptul ca raspunsul este pe 2 octeți, primul octet reprezinta starea sistemului de alimentare primar, iar cel de-al doilea reprezinta starea sistemului de alimentare secundar in cazul in care acesta exista. Pentru sistemul de alimentare primar se foloseste primul octet primit, fie acesta A, avem:

A0 – funcționare in bucla deschisa datorita faptului ca motorul nu este incalzit sufficient

A1 – funcționare in bucla inchisa folosind raspunsul senzorilor de oxygen pentru a determina amestecul combustibil/aer.

A2 – funcționare in bucla deschisa datorita incarcarii motorului sau oprire alimentare datorita rularii in frana de motor

A3 – funcționare in bucla deschisa datorita defecțiunilor sistemului de gestiune

A4 – funcționare in bucla inchisa, folosind cel puțin un senzor de oxygen dar, exista o problema in sistemul de raspuns

A5-A7 – intotdeauna 0.

3 Circuitul integrat ELM 327

Dispozitivul hardware folosit in acest proiect pentru achiziția de date este bazat pe circuitul integrat ELM 327. Acest circuit a fost gandit pentru a se comporta ca un “bridge” intre interfața OBD II a autovehiculului și interfața RS 232 a calculatoarelor.  Caracterisiticile principale ale acestui circuit integrat sunt:

Dispune de modul stand by pentru economisirea energiei electrice

Baud Rate pana la 500Kbps

Detecteaza in mod automat protocolul OBD II, folosit de autovehicul

Este complet configurabil, avand propriul set de comenzi ce permit configurarea dinamica

permite monitorizarea acumulatorului

Acest circuit poate avea diverse utilizari pentru cititoare de erori, instrumente pentru scanare, dar și in scopuri didactice.

In figura urmatoare se poate vedea diagrama bloc a acestui circuit:

	Diagrama Block ELM 327

Producatorul circuitului noteaza faptul ca acest circuit se bazeaza pe un dispozitiv PIC 18F2480 produs de catre Microchip. Așadar este probabil ca toata funcționalitatea acestui circuit sa fie implementata software. Acest lucru crește timpul de procesare a informației, din aceasta cauza acest circuit nu este potrivit pentru achiziții de date in timp real. Totuși avand in vedere faptul ca pentru a realiza un dispozitiv complet funcțional este nevoie de foarte puține componente externe pe langa circuitul integrat, uneori este de preferat utilizarea acestui circuit datorita numeroaselor posibilitați de configurare prin intermediul softului. Pentru a evidenția ușurința cu care se poate integra acest circuit producatorul pune la dispoziție o schema electronica caracteristica. Aceasta schema poate fi analizata in imaginea de urmatoare.

Schema de montaj ELM 327

	Necesar componente electronice