La instalación más sencilla de car-pc con motor para automóvil

Estoy publicando aquí ya que esta pregunta parece estar fuera de tema tanto en la electrónica como en los sitios hermanos de Raspberry.

Me gustaría instalar una computadora (Raspberry Pi) y me pregunto cuál es el equipo mínimo necesario para alimentarla desde el automóvil. Tenga batería positiva, batería negativa/tierra del chasis y sensor de encendido disponibles.

Entiendo que un convertidor reductor (12 V-> 5 V) no es suficiente, ya que la línea de alimentación puede tener hasta 100 V más o menos cuando el automóvil arranca (no estoy seguro de la cifra exacta).

Si quiero un suministro estable de 5 V mientras el motor del automóvil esté en marcha y 0 V cuando no esté en marcha, ¿cuál es la solución más sencilla/barata?

Editar: quiero alimentarlo con esos tres cables mencionados anteriormente y ocultarlos, por lo que no hay cable para el encendedor de cigarrillos.

esto reemplaza a la radio?
@finleyarcher: Sí, pero quiero poder cambiar de un lado a otro.
así que estabas pensando en conseguir un adaptador para las conexiones a la radio, ¿supongo? para la mayoría de los autos, si usa 12V y GND, tendrá energía cuando el auto esté encendido como accesorio o en funcionamiento, pero no mientras el auto esté arrancando.
ardumotive.com/raspberry-car-pc.html raspberrypi.org/blog/the-carputer Aquí hay dos enlaces relevantes, creo que lo que no está considerando es apagar el sistema. Una raspberry pi es una computadora pequeña, los apagados forzosos repetidos aumentan la probabilidad de que corrompa la instalación y tenga que pasar por dolores de cabeza de reemplazo. Considere una tableta con una rom personalizada, ya que tiene una batería y solo necesita un circuito de carga simple, como estaba considerando.
Todavía tendrá que destripar un cargador de CC de tableta para alimentar la tableta. Mi punto era con algo con batería, no tienes que considerar el caso del apagado del dispositivo. Con una raspberry pi, debe hacer un apagado suave. El proyecto ardumotive cubre algo de eso
Mi punto general es que la instalación de una tableta es inmensamente más simple que una raspberry pi y puede hacer casi tanto como si ambas ejecutaran alguna versión de Linux.
@finleyarcher: Todavía me gustaría que la computadora responda a lo que sucede con el automóvil, es decir, que no requiera que se encienda y apague por separado.

Respuestas (5)

Casi todo lo externo de la ECU será de 12vdc (+/-2v). (NOTA: como señala @juhist, cada vez más automóviles admiten una salida de 5 V CC para cargar dispositivos portátiles a través de puertos USB. Es posible que 5 V CC ya esté disponible, pero sin conocer el automóvil específico, no hay forma de que podamos ayudarlo con esto. ) El voltaje no aumenta a menos que haya condiciones inusuales, como cuando un automóvil salta incorrectamente u otras tonterías similares. No hay suministros de 5vdc disponibles para el usuario. La única fuente de 5v se encuentra dentro de la ECU y el paso hacia abajo se maneja internamente en la ECU.

La forma más fácil de hacer lo que quiere es usar un cargador de teléfono para automóvil con una toma de corriente adicional. Esto es algo que podría colocar detrás del tablero en la mayoría de los automóviles. Conecte el enchufe a una fuente de alimentación con llave, luego conecte el extremo de salida del cargador directamente al dispositivo Raspberry Pi. Todo el cableado que podría ocultar sin problema. Un cargador de automóvil debe proporcionarle suficiente acondicionamiento de energía para brindar la fuente de 5vdc necesaria que está buscando sin preocuparse por los picos. Están hechos para manejar la variación de voltaje que emite el sistema del automóvil mientras emiten una fuente de voltaje constante. Ponerlo en un circuito con llave lo apagará cuando se apague el automóvil.

Los picos de voltaje ocurren dentro del sistema. Puede ser causado por grandes caídas en la carga, como cuando un compresor de aire acondicionado se apaga. La electrónica dentro del automóvil está protegida contra estos picos. Según @vini_i, GM protege la electrónica de su vehículo para manejar 200v @ 1mS con 30 segundos de diferencia (¡gracias por el complemento, vini_i!). También asumiría que cualquier cargador de automóvil confiable hecho también tendría tales protecciones incorporadas. La batería del automóvil actúa como un amortiguador para muchos de los picos, pero no puede manejar algunos de estos picos severos. Si no hicieran eso, estaríamos viendo teléfonos fritos todo el tiempo. Además, hay un regulador interno en el alternador (en la mayoría de los autos) que mantiene el voltaje a un nivel manejable para satisfacer las necesidades del auto y al mismo tiempo permite que la batería mantenga su carga. Solo hay un lugar en el auto I' Soy consciente de que produce algo por encima del voltaje normal y esa es la bobina. Nunca querrías usar eso como fuente de energía para tus dispositivos electrónicos, ¡eso es seguro! La salida en ellos está en el rango de 40k vdc (si no es más alto). Sí, no mataría a una persona, pero seguramente te despertaría si te golpea :o)

¿Qué tal un convertidor de $ 1 de China ? Creo que el encendido tiene un fusible de 7.5A, que es más que suficiente.
De hecho, hay picos de 100v en el sistema de carga. La clave es que son muy cortos, menos de 1ms de longitud. Debido a que son cortos, son de baja energía y se pueden disipar, por ejemplo, con un diodo TVS. El otro inconveniente es que son realmente rápidos. A esa velocidad, la batería tiene una resistencia muy alta. Este fenómeno hace que el pulso se propague a través del sistema relativamente sin control. El mayor culpable de tales picos es que el embrague de CA se apaga, pero cualquier volcado de carga puede causar un pico. Los cargadores de teléfonos celulares generalmente están protegidos contra tales eventos.
@vini_i - La batería va a paliar la mayor parte de lo que pasa ahí. Si uno estuviera realmente preocupado por eso, podría introducir un condensador en el sistema que brindaría aún más protección. Como dije, si esto fuera realmente un problema, estarías quemando pedazos/piezas de tus electrónicos en tu auto todos los días. Con un sistema de carga que funcione correctamente, no hay nada de qué preocuparse.
@TomasBy: hablaba en serio cuando dije que usara un cargador de automóvil que tiene por ahí. Si eres como yo, probablemente tengas un par de viejos que tienen el viejo conector mini-USB grueso que ya no puedes usar ( alguien los usa... bueno, tal vez si todavía usas un teléfono con tapa). Solo sujeta el extremo y descubra qué cables hacen qué (positivo/negativo), luego conéctelo a su Pi.
Cargador de coche: no estoy seguro de tener uno que produzca 5V. Si puedo usar la cosita china de 1 $, podría ser más fácil.
@TomasBy: todos esos en los que conecta su teléfono son cargadores de 5v.
@TomasBy He usado uno de esos convertidores DC-DC baratos para una cámara de tablero donde la fuente de alimentación debía colocarse en la carcasa del espejo (pequeño) y funcionó muy bien. Amazon los tiene, así como cualquier otro lugar de suministro de productos electrónicos.
@Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2: Sé que estás pensando que todo se freiría con esas oleadas, pero realmente suceden. La expectativa para el equipo no trivial es que se desconecte temporalmente y "aguante la sobretensión" si no puede manejar el transitorio. Hay un diseño completo de circuitos de filtro de entrada para manejar transitorios automotrices.
@vini_i luego puso un VBO de 23V (Voltage Breakover) frente a ese convertidor de $1 de China.
@BryanBoettcher: no digo que no sucedan. Estoy diciendo que el sistema, tal como está diseñado, está construido para tomarlos sin permitir que se dañen las partes electrónicas de un vehículo. Hoy en día, cada vez más vehículos utilizan cada vez más la electrónica. Si los sistemas no pudieran o no quisieran manejar los picos, todo se freiría. Si los componentes electrónicos de un automóvil no se fríen, la Raspberry Pi no tendrá ningún problema.
Debido a la velocidad del pulso, el sistema se comporta como CA en lugar de CC. La resistencia ya no importa porque está inundada por la impedancia. La impedancia de la batería se vuelve tan alta que no puede suprimir un pulso tan corto. Un capacitor automotriz típico tampoco sería de mucha ayuda. La razón por la que nada es como @BryanBoettcher, todos los módulos individuales están protegidos internamente. Estaba tratando de encontrar la referencia, pero no pude. GM pide un módulo para sobrevivir a lo siguiente (de memoria); Picos de 200V 1mS con 30 segundos de diferencia, +24V indefinidamente y -12V indefinidamente.
@vini_i - Gran información y gracias por el complemento. Probablemente podría asumir que la mayoría de las cosas, como los cargadores de automóviles, tendrán la misma "protección" incorporada. Los fabricantes deben saber que ocurren estos picos y protegerse de ellos. Parecería que 1mS de 200v probablemente ni siquiera sea suficiente para calentar una resistencia. Actualizaré mi respuesta en consecuencia.
@Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2: la electrónica interna de un automóvil y los fabricantes de renombre sobrevivirán a esas malas condiciones. A un cargador USB de $1 de China no le importará, por eso cuesta $1. :)
No estoy de acuerdo con que no haya 5 V CC disponibles para el usuario. Mi automóvil (un híbrido Toyota RAV4 2016) ciertamente tiene una salida USB de 5V que se puede usar para cargar teléfonos celulares y demás. Con 5VDC volviéndose cada vez más común, más y más automóviles en el futuro tendrán la salida USB de 5VDC.
@juhist - Tienes razón. No lo había pensado, pero debería haber más y más fuentes de energía disponibles a través de los fabricantes que admiten tomas de carga estilo USB. Dado que el OP no menciona nada al respecto, ni mencionan el tipo de automóvil en el que están trabajando, actualmente tienen esta opción en su vehículo. Muy buen punto. Modificaré mi respuesta para reflejar.

Los módulos electrónicos que toman 12V del automóvil y generan 5V se venden en todas las tiendas de conveniencia, gasolineras y supermercados del mundo desarrollado. Justo al lado de los cables de carga del teléfono. Ni siquiera están enterrados junto al líquido de la transmisión, por lo general están justo al lado del cajero, donde no se los puede perder. Son posiblemente el producto electrónico más popular en la tierra.

Todo lo que necesita hacer es aprovisionar las cosas que van a ambos lados del módulo: un receptáculo de 12 V tipo "encendedor de cigarrillos" del automóvil y colocar un "enchufe USB" en su placa Raspberry. Los enchufes USB se venden justo al lado de los módulos en el mismo estante de exhibición de la tapa final. Para el receptáculo del encendedor de cigarrillos, tendrá que buscar en la tierra cualquier tienda de autopartes, Radio Shack o Walmart/Kmart también podrían tenerlo.

La razón para molestarse con un receptáculo para encendedor de cigarrillos es que si la unidad falla, puede cambiarla en 10 segundos en el estacionamiento de la tienda de conveniencia donde compra su reemplazo.

Su encendido tiene varias posiciones: Apagado/Bloqueo, Accesorio, Ejecutar y Arrancar. El accesorio es una posición intermedia en su interruptor de encendido hecha para sentarse en su automóvil escuchando la radio, sin las características del motor, las bombas de combustible y los ventiladores de enfriamiento que agotan su batería. La mayoría de las personas ni siquiera se dan cuenta de que la posición "Accesorio" está ahí.

El bloque de fusibles de su automóvil puede tener terminales de repuesto específicamente para aprovechar cosas como esta. Algunos de los circuitos estarán siempre calientes, algunos "Calientes en marcha" (pero no arranque), algunos "Calientes en marcha/arranque", algunos "Calientes en accesorio/marcha". Tendrá que decidir qué circuito es práctico para usted y cuál se adapta a su propósito. "Hot in Run" perderá potencia durante unos segundos mientras arranca el motor.

... y Amazon.com :o)
Hmm, no los veo aquí , y quería una explicación técnica. Pero supongo que canibalizar el adaptador del encendedor de cigarrillos de un automóvil parece ser lo más simple/más barato. Además, lo que necesito es un cable USB-micro USB (que tengo).
@TomasBy Esa lista solo incluye productos más grandes. En lugar de canibalizar la unidad, simplemente proporcionaría un receptáculo para el encendedor de cigarrillos, de esa manera la unidad se puede cambiar en 10 segundos si falla. Micro-USB es uno de los cables que venden en todas partes, así que ya está. Querría conectar el receptáculo del encendedor de cigarrillos a un circuito "En funcionamiento" que está encendido cuando se enciende el automóvil ... el bloque de fusibles puede tener terminales de repuesto específicamente para conectar tales cosas. Si quieres hacerlo de una manera más difícil, ¿podrías aclarar tu pregunta para explicar por qué?
Por qué: quiero que todo quepa en un compartimento doble DIN. Tengo 12V, GND, Encendido disponible en el conector del estéreo del auto. Creo que IGN es cuando el motor está funcionando (o tal vez sea "Accesorio"). Hay que comprobar eso en algún momento.

Bahía de pulgas y un convertidor reductor de CC a CC conectado al encendedor de cigarrillos controlado por ignición.

La mayoría de los encendedores de cigarrillos se apagan cuando se acciona el motor de arranque...

Literalmente, un adaptador de cigarrillos con un cable USB a Raspbery Pi sería todo lo que realmente necesita. Si quisieras algo a más largo plazo, incluso podrías desconectar los cables del encendedor detrás de la consola y conectarlo de esa manera.

Coincidentemente trabajando en mi carpc en este momento, aunque es una caja mini-ATX.

Usé uno de estos: http://www.mini-box.com/DCDC-USB-200 , que puede ser excesivo para su aplicación, pero ofrece algunas ventajas:

  • protección contra picos de tensión U
  • algún suministro de energía de configuración después de que se apague el encendido
  • Control de ENCENDIDO/APAGADO basado en el encendido para apagados limpios (aunque no estoy seguro de cómo conectaría esto a una Raspberry Pi

Si no desea usar encendedores de cigarrillos, debería poder conectar algo como esto en el arnés de cableado de la radio de su automóvil.

El precio es excesivo. Hay productos similares específicos de Pi por alrededor de la mitad. Conexión: ¿dice USB para configuración avanzada?
Estoy de acuerdo en que el precio es un poco elevado, pero es un DC-DC configurable de 150 W, no un cargador de teléfono de 5-10 W. Para lo que está hecho, el precio no está mal y es muy agradable; Tengo uno.
es bastante grande para el tamaño deseado de OP.

Para su Raspberry Pi, el dispositivo es tan barato que recomendaría un adaptador de 12V a 5V. Solo asegúrese de seleccionar uno que proporcione suficiente corriente, ya que no todos los adaptadores USB de 5 V proporcionan suficiente corriente para una Raspberry Pi. Este es especialmente el caso si está utilizando algunos de los mejores modelos de RasPi, como Raspberry Pi 3 Model B.

Sin embargo, si alguien está considerando instalar una computadora más costosa, como una que vale varios cientos de dólares, o usar una computadora portátil en un automóvil, elegiría un inversor de 12V a 120V o 230V. Luego conectaría la fuente de alimentación de la computadora al inversor. La mayoría de las computadoras de gama alta tienen una fuente de alimentación de 120 V o 230 V (bueno, por lo general debería funcionar con ambos voltajes).

¿La razón? Como señaló correctamente @vini_i, hay picos de 100 V en el sistema de carga. Si el pico es tan grande que fríe algo, es su inversor de $ 30 que fríe y no la computadora del automóvil de $ 300 o, peor aún, la computadora portátil de $ 1000. Y, por lo general, estos inversores estarían diseñados para que no se dañen con un pico de voltaje, pero ocasionalmente los picos de voltaje pueden ser tan grandes que algo se dañará.

No confiaría en un cargador de teléfono celular de $5 para soportar un pico de 100V. Puede pasar el pico a la salida. Pero, de nuevo, Raspberry Pi es tan barato que no me importa freírlo con RasPi. Y ciertamente no veo rentable comprar un inversor de $30 por un RasPi de $25. Además, el inversor es relativamente voluminoso en comparación con un RasPi.

La instalación más sencilla de car-pc con motor para automóvil
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