Questo progetto nasce per una necessità alquanto comune, avere un po’ più di potenza dall’autovettura alla partenza. Capita spesso per le vetture con pochi cavalli, specie in estate col climatizzatore acceso, di avere meno spunto all’avvio faticando a liberare incroci o semafori. La soluzione al problema sarebbe di disabilitare i carichi con maggior assorbimento quando è inserita una marcia bassa ma come rilevare, in un cambio manuale, la posizione della leva? Utilizzando un sensore di posizione programmabile! Un circuito elettronico capace di rilevare la posizione di una leva meccanica e gestire, con soglie prestabilite, l’intervento di un relè; il tutto programmabile al PC tramite una interfaccia grafica realizzata con Processing.
Questo progetto propone un dispositivo per rilevare spostamenti meccanici di una leva e attivare un relè a una determinata posizione stabilita. Può essere utilizzato in molti settori, come in una catena di montaggio per determinare l’eccessiva inclinazione di un piano o per monitorare spostamenti di una leva. Nel seguente articolo, invece, vedremo come utilizzarlo per individuare la prima marcia di un'autovettura in modo tale da disabilitare, tramite relè, il climatizzatore ottenendo più potenza a bassi regimi. In seguito dopo un determinato tempo, settato al PC, si potrà riattivare il clima.
Il trasduttore, da porre sulla parte meccanica in movimento, è collegato al circuito tramite un cavo di prolunga mentre il resto dell’elettronica dovrà essere inscatolata in un contenitore in ABS di piccole dimensioni. Il sistema, collegato al PC tramite porta USB, può essere programmato per assegnare i tempi e la sensibilità d’intervento del relè.
Come già accennato, il sistema è composto di due parti; hardware e software.
Nella prima parte sarà esaminato lo schema elettrico e la procedura di montaggio. Nella seconda illustrerò l’utilizzo del programma al PC (per configurare e tarare il circuito) e la realizzazione dello stesso con Processing e PGUI (tool d’interfaccia grafica per Processing).
Hardware
Il circuito elettronico è costituito da un accelerometro analogico, un sensore di temperatura e un relè tutti gestiti con Arduino “micro”. La semplicità dello schema permette una prototipazione anche su “breadbord”.
L’accelerometro, il MMA7361 della Freescale Semiconductor, è del tipo capacitivo a tre assi e con uscite analogiche.
Tra le sue caratteristiche troviamo:
- consumi ridotti (400 uA, di cui si riducono ulteriormente a 3uA in mode sleep);
- range di tensione basso (da 2.2 V a 3.6 V);
- alta sensibilità (800 mV/g a 1.5 g);
- possibilità di configurare la sensibilità (1.5 g o 6 g);
- rilevamento di caduta libera (0 g);
- a norma con i requisiti RoHS;
- economico.
Le applicazioni tipiche sono:
- rilevamento caduta dei HDD;
- registrazione eventi per contapassi e gaming;
- compensatore di tilt nelle bussole elettroniche e altro ancora.
Questo integrato è fornito solo con package LGA-14 pertanto è scomodo da stagnare su PCB. Inoltre per ovviare all’installazione dei componenti aggiuntivi, come i condensatori da 3.3 nF nelle uscite analogiche (per eliminare eventuali disturbi), ho optato per una versione commerciale già montata su scheda. In più è presente anche un regolatore di tensione per alimentarlo a 5 V.
L'accelerometro è collegato alle porte analogiche di Arduino come segue: [...]
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Complimenti bel progetto: semplice, ben spiegato e funzionale 🙂
Grazie mille.
Concordo davvero un gran progetto.
Ottimo articolo!
Grande progetto, visto che è stato ideato per l’auto, ma può avere altri mille impieghi.
Ottio lavoro
Ottimo Articolo complimenti, anche se ho un paio di precisazioni o delucidazioni da chiedere ( in quanto nella vita non si finisce mai di imparare ). Premetto che lavoro anche io nel campo automotive e mi diletto di elettronica ed informatica.
Nel software delle centraline di gestione della iniezione ( sia essa diesel o benzina ) è presente già un controllo del climatizzatore ( e non solo ) nella richiesta di accelerazione da parte dell’utente ( il tutto gas o kick down ) e anche il riconoscimento della marcia inserita.
Nel primo caso ( climatizzatore ) è un semplice controllo fatto dalla centralina sul sensore del pedale dell’acceleratore, quindi della sua posizione e dalla velocità di passaggio tra una posizione e l’altra, che negli anni 80 e novanta era presente come switch sul pedale stesso ( in quanto la valvola del corpo farfallato era a funzionamento meccanico e non elettronico come negli ultimi anni ) per il funzionamento del cambio automatico e su vetture di un certo livello come porsche disinseriva anche il clima, bisogna aggiungere anche che questo sistema non serve solo a dare più potenza a richiesta ma serve anche per non fare esplodere i tubi ( o meglio gli oring di tenuta ) dell’impianto di climatizzazione, aumentando troppo velocemente il regime di rotazione del compressore del clima si avrebbe un aumento vertiginoso delle pressioni ( punto in cui interviene un sensore di pressione e temperatura del gas disattivando la puleggia del compressore stesso.
Per il secondo caso ( riconoscimento della marcia inserita ) il software stesso della centralina riconosce la marcia inserita facendo il rapporto velocità/numero dei giri motore, avendo ovviamente in memoria i dati relativi alla vettura e che questi ultimi non siano stati modificati ( come ad esempio pneumatici e cerchi di misure non omologate, rapporti del cambio e/o del differenziale di misura non originale ).
In questo modo le vetture delle ultime generazioni ( dal 1999 in poi grosso modo ) riescono a sopperire alla richiesta, dell’utente, di carico in più in ogni condizione di marcia; ora chi più chi meno tutte le case costruttrici appongono dei limiti per comfort o sicurezza ma il funzionamento è simile.
Per avere qualche cavalluccio in più nei sorpassi si potrebbe riadattare questo sistema alla emulazione del misuratore massa aria e delle sonde e o pressione turbo ( ove presente ) sostituendo i valori che la centralina i aspetterebbe con dei valori impostati da noi in modo da tirar fuori qualcosa di più al bisogno?
Grazie in anticipo per l’eventuale risposta
Pierluigi
Ciao Pierluigi,
complimenti per l’osservazione, sei ben istruito.
Anche se non specificato, l’articolo di questo progetto nasce soprattutto per uno scopo didattico; un esempio di connubio tra hardware e software, come e con quale tecnica Arduino possa dialogare col PC, realizzare un’interfaccia grafica con lo stesso Processing, come utilizzare un accelerometro e altro ancora.
Vero, le auto di ultima generazione hanno già la funzione di disabilitare il clima (e non solo, anche l’alternatore) in modo tale da creare meno assorbimento possibile. I carichi sono gestiti tramite un controllo di coppia del motore, che come giustamente affermi è prodotto dal rapporto velocità/giri e da qui la possibilità di dedurre, tramite opportuno software, anche la marcia inserita.
Però la coppia è calcolata solo a motore in marcia (velocità/giri) per tanto la partenza risulta comunque lenta o frenata (carico ancora inserito); con questo dispositivo ho cercato di risolvere il problema, disabilitando il carico con maggior assorbimento, prima che la vettura si avviasse. Ovvio che risulta utile solo per le partenze, dato che rileva la prima marcia, mentre per un sorpasso è più efficace una modifica invasiva del sistema come la ri-mappatura dell’ECU o l’emulazione di segnali ai sensori come quello di pressione assoluta o quello dell’acceleratore ma in ogni caso è un cambiamento “non conforme” dell’autovettura; invece questo progetto simula lo spegnimento, o l’accensione, del clima tramite il pulsante “AC” già esistente sula vettura 😉
Scusa se ti rispondo così in ritardo ma il lavoro chiama fortunatamente. 😀
Decisamente un ottima idea rileggendola in chiave di partenza è veramente ottima, specialmente in salita con auto di piccola cilindrata e con più persone a bordo!!!
(Y)