[marcincin]

W tym wątku będę opisywał mój system sterowania kamperem jaki powstawał i ciągle powstaje drogą ewolucji.

Początkiem systemu był telefon z androidem na który napisałem program monitorujący pozycję kampera z funkcją alarmu w przypadku nieoczekiwanej zmiany pozycji. Pierwszy komponent systemy zaczął działać jakieś 7 lat temu (i działa do dzisiaj). Kiedy telefon zaczął pilnować kampera pomyślałem, że może pracować za GPS dla zewnętrznych aplikacji i pojawiła się koncepcja logowania pozycji kampera w bazie danych (dla przyszłych zastosowań. System powiększył się o minikomputer Raspbery Pi B z kartą WiFi. Malina [raspery Pi] zaczęła pełnić funkcję routera wifi oraz loggera pozycji gps. Z chwilą pojawienia się maliny dodałem elektroniczne dwa termometry (zewnętrzny i wewnętrzny) - malina co 10 sekund wraz z pozycją gps rejestrowała temperatury. Z czasem także doszedł router wifi z modemem gsm aby móc łączyć się z systemem z dowolnego miejsca. System w takiej konfiguracji działał do grudnia kiedy sprzedałem kampera.

W kolejnym etapie (po kupnie nastęnego kampera) dwie rzeczy zmotywowały mnie do dodania nowych funkcjonalności:

1. Obecnie mam ogrzewanie na ON i chciałem wiedzieć ile ON jest przepalane na ogrzewanie aby mieć dokładniejsze statystyki spalania, oraz ile energii jest zużywane na ogrzewanie.
2. Energoblok w obecnym kamperze nie doładowywał akumulatora rozruchowego

Te dwa zagadnienia nie dawały mi spokoju, a w sprawie separatora pojawiła się na forum inspiracja w postaci wątku https://www.camperteam.pl...pic.php?t=32474

Poczytałem trochę o wykorzystanym układzie sterowania i zbudowałem własną zmodyfikowaną wersję



Mój separator wykorzystuje te same układy sterujące jakie zastosował kolega Skwarek, dodatkowo wprowadziłem możliwość sterowania ładowaniem akumulatora rozruchowego i częściowo ładowania akumulatora pokładowego. Układy LTC4412 są sterowane przez raspberry. W nowej wersji projektu wymieniłem Paspberry Pi B na Raspberry Pi Zero W (ma na pokładzie bluetooth [który jest mi potrzebny], wifi i jest mniej prądożerny). Podając sygnał sterujący (logiczne 0) na pin GPIO.2 w raspbery włącza się ładowanie akumulatora rozruchowego, analogiczne logiczne 1 wyłącza. Aby uzyskać pełną separację akumulatora rozruchowego zastosowałem szeregowe przeciwstawne połączenie układów IRF4905P. W ten sposób układ działa na zasadzie przekaźnika i jest obliczony na prąd max 20A.

W torze ładowania akumulatora pokładowego zastosowałem klasyczne połączenie równoległe dwóch tranzystorów co umożliwia przepływ prądu do max 40A (moje obecne źródła ładowarka i solar 150W) dadzą max 25A. Połączenie równoległe układów nie zapewnia całkowitej separacji źródła zasilania od akumulatora. Jeśli układ sterujący jest wysterowany logiczną 1 to tranzystory zachowują się jak klasyczne diody - przy odpowiedniej różnicy potencjałów pomiędzy źródłem a akumulatorem zaczynają przewodzić (odkłada się na nich 0.7V). W przypadku wysterowanie logicznym 0 układy działa jak superdioda - spadek napięcia to 0,02V. Zastanawiałem się czy nie zrobić tak samo jak dla toru rozruchowego, ale stwierdziłem, że akumulator pokładowy będzie ładowany zawsze, a nadwyżka prądu może popłynąć do rozruchowego. Układ działa jak przekaźnik w chwili kiedy różnica potencjałów pomiędzy źródłem a aku pokładowym jest mniejsza niż 0.7V.

Separator i raspberry umożliwiają sterowanie ładowanie(także zdalne), natomiast do pełnej automatyzacji potrzebny był pomiar napięcia na akumulatorach i pomiar prądu pobieranego przez źródło. Do pomiaru napięcia zbudowałem układ oparty na micro kontrolerze Atmega328P (ten sam co w Arduino Uno). Układ składa się z mikro kontrolera oraz dwóch dzielników napięć wykonanych z rezystorów. Do pomiaru natężenia wykorzystałem układy ACS7412 (pomiar prądu do 30A - mierzy prąd źródła) oraz ACS711EX (pomiar prądu do 15A - mierzy prąd pobierany przez webasto). Napisałem program na Atmegę, który co sekundę wykonuje pomiary prądów i napięć (seria pięciu pomiarów, dwa skrajne odczyty są odrzucane, dla trzech pozostałych liczona średnia). Raspberry Pi komunikuje się z Atmegą wykorzystując interfejs I2C. Raspberry Pi cyklicznie odpytuje się malinę o napięcia i prądy i zapisuje dane razem z temperaturą i pozycją GPS - muszę dopisać kawałek programu do automatycznego sterowania ładowaniem akumulatora rozruchowego (ładowanie akumulatora kiedy pokładowy jest już najedzony) - to już będzie proste mając napięcia akumulatorów oraz prąd ładowania.

Tak wygląda serce mojego sytemu - Raspbery Pi zero oraz układ Atmega z dzielnikami napięć:



Tak wygląda separator z czujnikami prądu źródła oraz webasto:



A to poskładana całość - obecnie mam podpięte trzy termometry - DHT22 mierzy temperaturę i wilgotność wewnątrz, jeden z DS18B20 mierzy temperaturę na zewnątrz (pod podłogą), drugi DS18B20 mierzy temperaturę tranzystorów separatora - nie miałem co z nim zrobić to znalazłem takie zastosowanie (widać go na zdjęciu)



Raspberry Pi zapisuje dane w bazie danych oraz udostępnia interfejs www do podglądu tych danych - docelowo aplikacja na telefonie przejmie rolę obecnego interfejsu www. Poniżej widać stan bez podpiętego zasilania (dziwna data z gps'a jest wynikiem lutowego przekręcenia się licznika tygodni w systemie gps - do lutego data działała poprawnie - czekam na łatkę w bibliotece - jak się nie doczekam to sam poprawię - na tą chwilę nie korzystam z tej danej więc nie ma ciśnienia)



Tutaj ładuje się akumulator pokładowy:




Tutaj ładują się dwa akumulatory jednocześnie:



Tak jak na początku wspomniałem chciałem poznać ilość ON spalanego na ogrzewanie - aby zrealizować pomiar wykorzystałem interfejs OBD - napisałem program do logowania danych serwowanych przez OBD - ale o tym w następnym odcinku.

---

schema.png Schemat separatora

Plik ściągnięto 17 raz(y) 77,11 KB

[oldarcher]

BRAWO.
Mnie chodzi po głowie coś na Arduino do ułatwienia sobie życia

[Świstak]

Loguję się do tematu.
Nie myślałeś o stosowaniu SSR DC-DC?

https://allegro.pl/oferta/przekaznik-ssr-gdh40240dd3-40a-3-32v-dc-dc-7915478011

[marcincin]

LTC4412 fajnie sprzętowo zabezpiecza przed niekontrolowanym spięciem akumulatorów w razie padnięcia sterownika/błędu w sofcie. Z drugiej strony mam w układzie odpowiednie bezpieczniki. Można pomyśleć o wysterowaniu przekaźnika przez LTC4412, ale wymaga to konwersji stanów - pewnie nie jest to skomplikowane. Nie jestem elektronikiem (soft to moja główna domena), więc zaufałem sprawdzonemu rozwiązaniu - ale oczywiście jestem otwarty na wszelkie sugestie.

[Świstak]

Zgadza się - SSR steruje się stanem wysokim i w sumie wystarczyłaby przeróbka programowa (negacja wyjścia) bez żadnej dodatkowej elektroniki - do wysterowania wystarczy 3V i 16mA a tyle porty procesorka mogą dać.
Pomijam w tej chwili kwestię sterowania, a skupiam się na elementach wykonawczych. Może faktycznie próbuję wyważać otwarte drzwi.... IRF ma prąd pracy ponad 70A i rezysytancję wewnętrzną mniejszą niż rezystancja jego nóżek Wciąż jeszcze nie mogę pogodzić się z faktem że tranzystor zimny, a okablowanie gorące. Stary już jestem...
Gratuluję pomysłu i realizacji!

[marcincin]

Trochę czasu upłynęło od ostatniego update'u - separator i logger były testowane podczas wyjazdów - jak na razie wszystko działa zgodnie z zamierzeniami. Ok wracając do głównego zagadnienia, tak jak napisałem wyżej zbudowałem układ aby mieć możliwość doładowywania akumulatora samochodowego oraz mieć obraz tego ile tak naprawdę energii w postaci prądu i paliwa zużywa moje webasto.
Do pomiaru prądu użyłem czujnika natężenia ACS711EX - tutaj sprawa jest prosta - układ Atmega 328 wykonuje pomiar napięcia z czujnika i wartość serwuje na szynie I2C. Moje raspberry zero zczytuje z magistrali I2C co sekundę zmierząne wartości prądów źródła, webasto i napięcia akumlatorów pokładowego i samochodowego. Wartości te zapisywane są cyklicznie w bazie danych, z której można wykonywać najróżniejsze analizy - co pokażę w dalszej części.
Z pomiarem ilości wypalonego paliwa już nie jest tak prosto. Na potrzeby projektu zakupiłem interfejs OBD2, który po BT komunikuje się z raspberry. Pobawiłem się trochę biblioteką do obsługi OBD i udało mi się odczytać niezbędną informację - poziom paliwa. W sumie w chwili obecnej odczytuję 10 danych (poziom paliwa, obroty silnika, prędkość [te trzy parametry okazały się kluczowe], chwilowe spalanie, temperatury oleju, płynu chłodzącego, temperatura na dolocie, ciśnienie na dolocie, obciążenie silnika oraz ilość przejechanych kilometrów [w pewnym uproszczeniu]. Odczyty z interfejsu oby wykonywane są co 1 sekundę i aby wyrobić się w tym czasie podzieliłem zbiór danych dwie kategorie - dane odczytywane zawsze i dane odczytywane cyklicznie (np temperatury - nie zmieniają się dynamicznie). Tak więc w jednym cyklu odczytywanych jest 1 pozycji - 6 stałych i 1 rotująca. Jeden cykl zajmuje ok 0.5 sekundy.
Dane w czasie jazdy logowane są do bazy razem z danymi serwowanymi z Atmegi. Połączenie BT działa stabilnie - nie miałem żadnego problemu w tym temacie.
Cały system dopełnia jeszcze jedna baza danych, która jest kopią bazy z programu Kalkulator paliw - używam tego programu na telefonie od lat - zapisuję w nim każde tankowanie. Program zrzuca dane na dysk google drive z którego następnie automat wykonuje kopię na moje konto hostingowe. To samo będzie robił lokalne raspberry pi w camperze. Baza tankowań służy do weryfikcji czy program prawidłowo zinterpretował dane zmiany poziomu paliwa.
Mając do dyspozcji szczegółowe informacji z OBD, Atmegi i kalkulatora paliw napisałem program do analizy i prezentacji danych. Oto co udało się uzyskać:

---

fuel_list.JPG Lista tankowań - pozycja webasto prezentuje ile on zostało zużyte na ogrzewanie, pozycja fuel uwzględnia ON wykorzystany do ogrzewania

Plik ściągnięto 9435 raz(y) 73,01 KB

camplogger.JPG Podstawowe dane loggera

Plik ściągnięto 6 raz(y) 44,35 KB

[marcincin]

Analiza poziomu paliwa przed i po zatankowaniu okazała się nie taka trywialna jak początkowo myślałem. Po analizie danych i z pomocą bazy z kalkulatora paliwa opracowałem algorytm, który znajduje najniższy poziom paliwa po zatrzymaniu na stacji (po wyłączeniu silnika) oraz wychwytuje poziom po zatankowaniu - po odpaleniu silnika - tutaj z pomocą przyszły zbierane dane o obrotach i prędkości silnika. Program dokładnie znajduje momenty tankowania - pokrywają się z danymi z kalkulatora.
Jeszcze ciekawszym zagadnieniem było opracowanie algorytmu obliczającego ilość wypalonego ON w czasie pracy webasto - tutaj przyjąłem założenie, ilość wypalonego ON jest mierzona w czasie postoju - w czasie jazdy nie da się tego zrobić. Scenariusz użycia webasto wygląda następująco - gdzieś się zatrzymujemy, gasimy silnik i włączamy webasto, webasto jak wykryje, że temperatura jest za niska uruchamia świece żarowe, jak ON zaczyna się spalać uruchamiany jest wentylator. Webasto pracuje do momentu osiągnięcia nastawionej temperatury i wyłącza się. Cykl się powtarza.
Czujnik natężenia prądu webasto raportuje pobór - w czasie kiedy webasto czuwa pobierany jest minimalny prąd). Na podstawie odczytów natężenia wiem, że webasto pracuje (z pewną filtracją błędów pomiarowych). Interesujące mnie wartości to: jak długo i w jakich cyklach pracuje wentylator, jak często świece żarowe są odpalane, ile Ah jest zużywanych w całym cyklu. Sumowanie prądów, ilości odpaleń świec żarowych, czasu pracy wentylatora jest proste. Obliczenie ilości wypalonego paliwa już nie jest takie proste. Możemy bez odpalania silnika (bez danych z interfejsu OBD) stać kilka dni i webasto w tym czasie może pracować cały czas, lub być załączane kilka razy (np tylko na noc). Okazało się, że nawet odpalenie silnika po użyciu ogrzewania (zarejestrowanie danych z OBD) nie wystarcza do określenia prawidłowego poziomu wypalonego paliwa. Czujnik poziomu paliwa ma bowiem pewną bezwładność (być może jest to także kwestia podciśnienia w zbiorniku paliwa) - zauważyłem, że po użyciu ogrzewania (przez dłuższy czas) poziom paliwa po odpaleniu silnika nie zmienia się na docelowy - dopiero po ruszeniu samochodem obdniża się stopniowo do właściwego poziomu. Program analizuje takie zachowanie (camper nie może w ciągu 30 sekund wypalić 0,25l paliwa) a takie zmiany poziomu paliwa były raportowane. Trochę się nagimnastykowałem, ale coś tam udało się zrobić. Jeśli w czasie jednego postoju webasto było używane kilka razy to ilość zużytego ON jest dzielona proporcjonalnie do czasu pracy wentylatora. Tutaj jedna uwaga - mam świadomość, że pomiar poziomu paliwa jest orientacyjny (mamy do dyspozycji 255 wartości na całą pojemność baku) - w moim przypadku zmiana o jeden poziom oznacza wypalenie ok 0,25l - jeśli w okresie użycia webasto nie spali min 0,25l to nie zmierzymy ilości wypalonego ON. Mam także świadomość, że wartość poziomu może nie być liniowa - to będzie korygowane - ale o tym zagadnieniu poświęcę odrębny wpis. Po wykonaniu analizy mam do dyspozycji takie wyniki (wykres prezentuje natężenie prądu pobieranego [widać piki kiedy świece żarowe są podgrzewane oraz pracę wentylata], napięciu aku zabudowy, temperaturę zewnętrzną i wewnętrzną). Tutaj jedna uwaga - mój czujnik temperatury wewnątrz był umieszczony w złym miejscu- był zasłaniany przez opuszczane łóżko i raportował temperatury trochę zaniżone wczoraj go przeniosłem do lepszej lokalizacji - normalnie na noc nastawiamy 18 stopni. Zaskoczeniem dla mnie było to, że webasto uruchamia świece żarowe na koniec każdego cyklu grzewczego - nie wiem po co - może chodzi o dopalenie pozostałości. Okazało się także, że na początku każdego cyklu świece są uruchamiane kilka razy (2 do 4) w odstępach kilkunastu sekund - takie zgrupowanie traktuję jako jedno użycie - parametr Glow Plug Cycle

---

webasto_details.JPG Dane o pracy wybranym cyklu

Plik ściągnięto 9422 raz(y) 34,29 KB

webasto_list.JPG Lista cykli pracy webasto

Plik ściągnięto 9422 raz(y) 64,23 KB

webasto_image.JPG Wykres pracy webasto - Fan Period - łączny czas pracy wentylatora, Glow Plug Cycle - ilość podgrzań świec

Plik ściągnięto 20 raz(y) 117,4 KB

[frnandu]

Gratuluje projekt!
Bede probowal robic cos podobnego.
Moglbys podac jaki dokladnie adapter OBD BT uzywasz? kupilem jeden tanio i sie okazalo lipa totalna.
Dzieki!

[kaimar]

Co do pomiaru zużycia paliwa przez ogrzewanie Webasto to wydaje mi się że najlepszym sposobem będzie zliczanie impulsów pompy paliwa. W urządzeniu zastosowano pompkę elektromagnetyczna skokową. Po podaniu impulsu pompka wykonuje jeden suw pracy i podaje prawdopodobnie zawsze tę samą porcję paliwa.

[marcincin]

Dzisiaj zakończyłem test zimowy mojego webasto - tzn wróciłem z wyjazdu narciarskiego - w sumie webasto chodziło z przerwami na podróż siedem dób. Tak jak napisałem wcześniej - celem projektu był pomiar ile energii (prądu i paliwa) potrzebuje webasto do ogrzania kampera oraz generowanie poprawniejszych statystyk spalania ON do pracy silnika (całkowite spalanie - konsumpcja webasto). Krążą opinie, że webasto jest gorsze od ogrzewania gazowego ponieważ ciągnie "duuużo" więcej prądu - po wynikach jakie zarejestrowałem ja tak nie uważam i z perspektywy ostatniego wyjazdu uważam, że webasto jest wygodniejsze na zimowe wyjazdy (mam doświadczenia z Trumą Combi 6). Większy pobór prądu występuje tylko w momencie podgrzewania świecy żarowej, który to moment trwa sekundy. Po zapłonie wentylator pobiera podobną ilość energii jak w trumie gazowej (ok 1A). Jeśli chodzi o hałas - nie widzę różnicy - wentylatory w Trumie czy Webasto są tak samo ciche/głośne (jak kto woli). Jeśli chodzi o zapach ON - po zapłonie nic nie czuć (ja nie czuję). Mając ogrzewanie gazowe na wyjazdy narciarskie zabierałem trzy butle gazowe - trzeciej nigdy nie użyłem, ale chciałem mieć pewność, że gazu wystarczy. Teraz przed zakotwiczeniem kampera na dłużej wystarczy zatankować. Zresztą oceńcie sami - poniżej będę wrzucał poszczególne wyniki.

[marcincin]

Poniżej lista cykli pracy webasto z poszczególnych dni - cykl 12 zawiera dwa dni pracy - system traktuje jeden cykl od momentu fizycznego włączenia do wyłączenia. Cykl 10 to nagrzanie kampera od temp zew do 16 stopni (dzień przed wyjazdem)

---

webasto_lista.JPG Amp - ilość amperogodzin, Pow - watogodzin, Fuel - konsumpcja ON, TiA - średnia temp wewnętrzna, ToA - średnia temp zewnętrzna, ToM - minimalna temperatura zewnętrzna, GP - ilość pogrzań świec żarowych, FanP - czas pracy wentylatora

Plik ściągnięto 5 raz(y) 46,8 KB

[marcincin]

Nagrzanie kampera przed wyjazdem - przez pierwsze 80 minut wentylator pracuje na podwyższonych obrotach (pobiera 2.5A) - temperatura szybko rośnie, następnie obroty spadają (pobór 1A) - w tym cyklu nie zarejestrowało się zużycie ON - jak będę miał chwilę to sprawdzę, czy można jeszcze programowo coś pokombinować z problemem bezwładności pływaka.

---

cykl_10.JPG

Plik ściągnięto 9 raz(y) 110,5 KB

[marcincin]

Pierwszy nocleg i dzień pod stokiem w Itter (Brixental) - nie byliśmy podpięci do prądu. Temperatura nastawiona to 18 stopni. W ciągu dnia solar trochę doładował aku (czerwona linia). W nocy temp ok -3, w ciądu dnia lampa - podskoczyło do +3. Ok 8:00 czasu utc (9 cet) nagły spadek temp to nasze wyjście na narty - drzwi wejściowe i garażowe były otwarte przez jakiś czas - wyjmowanie sprzętu, ubieranie butów, itp. Zużyto 17Ah i 3l ON.

---

cykl_11.JPG

Plik ściągnięto 11 raz(y) 97,73 KB

[marcincin]

Po nartach w Itter przenieśliśmy się do Arabby powitać Nowy Rok w Dolomitach. Na wykresie widoczne są dwie doby - temp nastawiona 19 stopni - przez cały czas. W ciągu dnia nasz pies pilnuje (głównie śpi) kampera. Okresy w których wentylatory na chwilę wskakują na wyższe obroty to nasze wyjścia/wejścia do/z kampera. Przez dwie doby webasto wyciągnęło 50Ah i 7,3l ON, wentylator pracował przez większość czasu na małych obrotach (1A)

---

cykl_12.JPG

Plik ściągnięto 13 raz(y) 113,8 KB

[marcincin]

Kolejne dwa dni w Arabbie i nocleg w drodze powrotnej do domu.

---

cykl_13.JPG

Plik ściągnięto 11 raz(y) 103,36 KB

cykl_14.JPG

Plik ściągnięto 6 raz(y) 107,5 KB

cykl_15.JPG

Plik ściągnięto 6 raz(y) 104,35 KB