Bygga färddator

[JohnA]

Har inte börjat löda ihop något ännu, planeringsstadiet fortsätter.

Senaste tanken som tillkommit är att varvräknarfunktionen som kan avgöra om motorn "drar" eller ej kan användas för att räkna ut hur mycket bensin som hade kunnat sparas om jag valde att stänga av motorn istället för att ha den på tomgång när jag frihjular. -Så fort motorn går på tomgång räknar datorn den genomflutna bensinen litervis i ett separat register och räknar ner L100-beräkningen i motsvarande grad. -Detta förstås som komplement till den samtidigt pågående totala L100-beräkningen. Jag får då alltså två L100-värden, dels det normala faktiska, dels en siffra på hur mycket bättre det hade kunnat vara om jag bemödat mig att stänga av motorn varje gång jag frihjular. -Utan att behöva göra det!

[JohnA]

Jag har ägnat mycket tid och huvudvärk åt placeringen av färddatorn och hur dess display ska fungera. Ergonomi och praktiskt användande framför elektronikbygge således. Det blir en platt låda ovanpå instrumentpanelen med en 2+6 siffrors LED-display synlig precis under rattens ovansida. Det blir mycket bekvämt att manövrera funktionerna genom knappar på lådans ovansida, jag behöver inte ens släppa ratten.

En mycket viktig teknisk detalj är hur en display bestående av ett 50-tal lysdioder bäst styrs från processorn. En tåt till varje LED-segment blir en förfärlig massa trådar och då är multiplexing överlägset, d.v.s. endast en siffra i taget är tänd men att växlingen sker så snabbt att ögat inte hinner med. Gamla tiders TV-bild flimrar med 50Hz men upplevs som relativt stabilt. Sett i ögonvrån uppfattar man dock flimmer uppemot 70-80Hz. När man kör bil blir det otroligt störande om displayen ger ifrån sig irriterande flimmer.

En del moderna bilar, t.ex. Volvo och VW har baklysen med irriterande låg flimmerfrekvens. Så länge man fäster blicken på dem känns ljuset fast men när man flyttar blicken hastigt så som man ofta gör i trafiken blir det en massa förvirrande röda ljuspunkter här och där i hjärnan. Baklysen med fast sken lämnar bara röda linjer efter sig och det verkar åtminstone min hjärna sortera bort betydligt bättre. Ljusspåret från en snabbt blinkande lysdiod bryts upp i prickar även vid frekvenser uppemot flera 100Hz om man flytar blicken snabbt. Ju högre frekvens min färddatordisplay har desto mindre risk att den uppfattas som störande "darrig" men det kostar också värdefull processortid för en ganska banal programfunktion. Jag får helt enkelt se till att bygga datorn så att den relativt lätt kan byggas om från multiplex till parallell displaystyrning om det blir problem i praktiken.


Nästa sak att fundera intensivt på är vilka funktioner/mätvärden jag vill visa oftast och hur de ska samsas på en display med bara sex siffror. Absolut viktigast större delen av tiden borde vara att se aktuell förbrukning i form av liter per 100 km. Jag kan visa detta på två av displayens siffror samtidigt som resterande fyra kan visa annat.

Jag tar tacksamt emot hjälp, förslag och kritiska funderingar kring vad som är värdefullt att se i färddatorns display.

[torbjorn]

Designförslaget får mig att tänka på ATC-enheten som sitter i så gott som samtliga svenska lok.
http://www.vmjs.se/bilder/0553.jpg

Numera finns det väl en del microcontrollers som har färdig hårdvara för att multiplexdriva 7-segmentdisplayer utan att det stör programexekveringen?

Man skulle kanske kolla om multiplexing används och i så fall hur hög frekvensen är i diverse fabrikstillverkade prylar för bilbruk med LED-display. T ex digitalklockor i 80-talsbilar och en eller annan gammal bilstereo.

[JohnA]

Åh, kul att återse en ATC efter så många år! -Som tolvåring var jag en smula tåg-galen och inte blev det bättre efter ett par vändor i förarhytten på pendeltåg mellan Nynäshamn och Haninge. Efter det drömde jag i flera år om en egen förarhytt på hjul i någon form...

Att jämföra med en ATC-låda är inte alls fel men jag kommer ha knapparna på ovansidan av locket istället så att jag bekvämt kan nå dem genom att bara sträcka ut fingrarna från ovansidan på ratten. Det blir två tre knappar på vardera hörnet, för vardera handens fingrar. Möjligen sätter jag en vridomkopplare på vänster sida för att mer i blindo kunna välja en av sex till åtta parametrar. Med knapparna på höger sidan väljer jag sedan en av kanske fem "sidor" eller grupper av parametrar. Detta kombinerat med några grovhuggna försök till bokstavshärmande på displayen så borde det gå ganska bra att orientera sig bland kanske sammanlagt ett 40-tal parametrar. Alla behövs inte under körning.

Jag har velat fram och tillbaka kring detta med elektronikens fysiska komplexitet, hårdvaru- och CPU-resurser samt riskerna med multiplexad display. Med sex siffror behövs en interruptfrekvens på närmare 500Hz bara för att få marginal till flimmerfrekvensen vid statiskt tittande. (flimmergränsen i ögonvrån är 60-70Hz men med sex siffror och marginal behöver displayen uppdateras mycket oftare) Troligen finns tid till detta utan att störa mätningarna men det känns
dumt att göra en kostnadseffektiv och lättbyggd konstruktion i ett enda exemplar. Det blir statisk drift av displayen har jag slutligen bestämt! Troligen använder jag ATmega:ns inbyggda SPI-interface för att driva alla 48 segment seriellt via tre trådar till sex kaskadkopplade skiftregister. Det blir nog huvudvärk att få mätningarna att fungera!

Vill jag lyxa till det i framtiden och behålla lite av den LED-röda 70-talskänslan kanske jag beställer en sån här display: http://www.embeddedadventures.com/14_segment_led_display_DSP-0801-RED.html
-Fast den är också multiplexad...

Men nu vill jag komma igång och bygga något fysiskt! Bättre då att satsa på teknik jag vet fungerar även om det innebär några fler timmar vid lödkolven.

[JohnA]

Som de flesta av mina projekt framskrider färddatorn frustrerande sakta. Å andra sidan minskar tempot risken att bygga illa genomtänkt knas.

För att slippa riskerna med flimrande display har jag skaffat chips som gör att alla siffror drivs parallellt och kontinuerligt. Lite mer att löda men å andra sidan ingen multiplexing som stjäl en massa CPU-tid. Displayen kommer ha 2+4 siffror och jag har ägnat ganska mycket tid åt att fundera VAD som faktiskt ska visas. Genom att ha en delad display kan jag visa L100-medelvärde på två av siffrorna mest hela tiden medan resterande fyra visar andra saker. Det blir ett flertal "loggsidor" med 6-8 olika mätvärden på varje sida. Jag räknar med att kunna skilja ut när bilen fastnar i köer, kör i stan och på landsvägen så att jag kan separera data från olika körförhållanden och jämföra dem.

Det blir kilometerräknare, tidmätning, snitthastighet, olika varianter på L100 och procentuella uträkningar som visar slösat bränsle vid tomgång, hur duktig jag är på att frirulla m.m.
Loggningen av olika tidsintervall vid nedsaktning från 110 till låg fart är fortfarande kvar, jag tror den kan bli mycket värdefull för att uppskatta ändrade friktionsförluster om jag t.ex. experimenterar med aerodynamiken, lastvikt eller däcktryck.

Vad mer borde jag se till att mäta eller beräkna?