[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 19 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 10299 raz(y) 73,01 KB

camplogger.JPG Podstawowe dane loggera

Plik ściągnięto 10 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 10286 raz(y) 34,29 KB

webasto_list.JPG Lista cykli pracy webasto

Plik ściągnięto 10286 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 22 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 10 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 13 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 15 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 15 raz(y) 113,8 KB

[marcincin]

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

---

cykl_13.JPG

Plik ściągnięto 16 raz(y) 103,36 KB

cykl_14.JPG

Plik ściągnięto 8 raz(y) 107,5 KB

cykl_15.JPG

Plik ściągnięto 8 raz(y) 104,35 KB