Arduino im Reisemobil

Bordcomputer fürs Wohnmobil mit Arduino Mega, Nextion Touchdisplays und Sensoren
Kühlschrank und Lüfter steuern – Batterien, Temperatur, Luftfeuchte und Leckagen überwachen

Arduino im Wohnmobil - ScreenshotMit unserem Projekt »Arduino im Reisemobil« entsteht auf Basis der Arduino-Plattform eine Steuerungs- und Überwachungszentrale für das Expeditionsmobil.

Die Arduino-Plattform ist eine Produktfamilie verschiedener Microcontroller mit umfangreichem Ecosystem preiswerter Sensoren, Displays, Relais etc.

Inhaltsverzeichnis des Arduino-Projekts

Funktionen des Arduino-Systems im Wohnmobil

1 Touchdisplay in Wohnkabine und Fahrerhaus

Die Bedienung des Systems erfolgt über Touchdisplays (Nextion Enhanced Version NX4832K035) in Aufbau und Fahrerhaus. Beide Displays können unabhängig bedient werden. Die Kommunikation mit den Nextion Displays erfolgt über je eine serielle Schnittstelle des Arduino Mega.

2 Leckagen in allen Bereichen des Reisemobils überwachen

Um undichte Anschlüsse, Wasserleitungen oder Tanks zeitnah zu entdecken, überwacht der Arduino fortlaufend alle nicht direkt einsehbaren Bereiche des Reisemobils (z.B. Technikfach, Pumpenfach etc.) auf Undichtigkeiten. Dazu ist in jedem Bereich ein DHT22 (Luftfeuchte) und ein FC-37 (Wasser) Sensor installiert.

Bei auffälligen Werten löst der Arduino einen Alarm aus (s.u. Alarmfunktion) und zeigt den betroffenen Bereich auf dem Display an. Ein Wasserschaden kann so vermieden werden.

Details unter Leckage im Wohnmobil erkennen.

3 Temperatur/Luftfeuchte aller Bereiche der Wohnkabine und Fahrerhaus anzeigen

Von den DHT22 Sensoren erhält der Arduino die Luftfeuchtigkeit und Temperatur aller Bereiche, auch vom Innenraum der Wohnkabine und dem Fahrerhaus.

Die Werte werden wahlweise auf einem Grundriss des Wohnmobils oder als Liste angezeigt.

4 Außen-, Motor- und Warmwassertemperatur anzeigen

Die Außen-, Motor- und Warmwassertemperatur werden mit Temperatursensoren des Typs DS18B20 gemessen und ebenfalls auf dem Display angezeigt. Diese Sensoren sind wasserdicht und recht genau.

5 Temperatur/Luftfeuchte des Kühlschranks anzeigen

Mit einem DHT22 Sensor misst der Arduino die Luftfeuchtigkeit und Temperatur im Kühlschrank und zeigt diese auf dem Display an. Mit den Werten dieses Sensors erfolgt auch die Temperaturüberwachung bei der Nachtabschaltung des Kühlschranks (s.u.).

6 Batteriespannung von Wohnkabine und Fahrgestell anzeigen

Der Arduino misst und überwacht die Batteriespannung des Bordnetzes von Wohnkabine und Fahrgestell und zeigt beide Spannungen auf dem Display an. Die Überwachung der Bordspannung meldet bei Unterspannung eine Warnung (<24,5V) oder einen Alarm (<24V).

7 Wasserdruck des Frischwassersystems anzeigen

Der Wasserdruck der Frischwasserpumpen wird mit einem SEN0257 gemessen. Mit diesem Sensor soll die Machbarkeit einer späteren Erweiterung untersucht werden.

8 Zweistufige Alarmfunktion

Die Software hat eine zweistufige Alarmfunktion (Warnung, Alarm) für Leckage-Wasser, hohe Luftfeuchte in einem Bereich, niedrige Batteriespannung für Wohnkabine oder Fahrgestell und Kühlschranktemperatur.

Auf dem Display meldet die Warnblinkanlage einen Alarm, dessen Ursache mit Symbolen/Farben angezeigt wird. Am Panel leuchtet entweder die gelbe (Warnung) oder die rote (Alarm) LED.

9 Nachtabschaltung des Kühlschranks (Kältespeicherbetrieb)

Der Kühlschrank Kissmann KB 130 ENI hat einen Kältespeicher, der für ca. 10-12 h die Lebensmittel kühlen soll, wenn der Kühlschrank ausgeschaltet ist.

Mit der Timerfunktion der Kühlschranksteuerung schaltet der Arduino den Kühlschrank auf Kältespeicherbetrieb um (Kühlschrank aus).

Gleichzeitig überwacht er die Kühlschranktemperatur und schaltet den Kühlschrank ein, falls die einstellbare Maximaltemperatur tmax überschritten wird.

Vorteile der Nachtabschaltung

  • Stromverbrauch tagsüber → Solarstrom schont Batterien
  • keine Abwärme des Kühlschranks beim Schlafen
  • keine Betriebsgeräusche beim Schlafen
  • kaum Eisbildung → kein Abtauen

Ausführlichere Erläuterung der Vorteile der Nachtabschaltung des Kühlschranks.

Die Kühlschranksteuerung schaltet den Kühlschrank mit einem MOSFET Halbleiterrelais ein und aus.

Vorher durchgeführte Messungen unter Kühlschrank im Reisemobil – Kältespeicher.

10 Temperaturabhängige zweistufige Lüftersteuerung mit 12 / 24 Volt für den Kühlschrank

Das Möbel, das den Kühlschrank umschließt, hat einen zusätzlichen Ventilator an der Frontseite. Je kühler das Möbel ist, desto kühler steht der Kühlschrank. Je kühler der Kühlschrank steht, umso weniger Energie wird verbraucht.

Mit dieser Funktion steuert der Arduino den Zusatzlüfter über die Temperaturdifferenz zwischen Warmluft (im Möbel) und der verfügbaren Kaltluft. Die Umschaltung der 2 Lüfterstufen erfolgt über je ein Temperaturpaar (Hysterese) pro Stufe.

Die Details der temperaturgeregelten Lüftersteuerung 12 V / 24 V sind in den Erkenntnissen beschrieben.

Der Möbellüfter wird mit einem MOSFET Halbleiterrelais ein-/ausgeschaltet.

Vorher durchgeführte Messungen unter Kühlschrank im Reisemobil – Möbellüfter.

11 Zukünftige Erweiterungen

Die nachfolgende Liste versteht sich als Ideensammlung für mögliche Erweiterungen.

Druckwasserpumpe bei Leckage-Alarm abschalten
Die Druckwasserpumpen sollen bei einem Alarm wegen einer detektierten Leckage automatisch abgeschaltet werden. Schalter am Panel zur Umschaltung auf bisherige Funktionsweise ohne Arduino.

Nivellierhilfe zum einfachen Ausrichten des Wohnmobils beim Einparken
Das Display soll beim Einparken die aktuelle Lage des Fahrzeugs darstellen (z.B. künstlicher Horizont, Wasserwaage), um das Nivellieren des Fahrzeugs zu erleichtern. Der Arduino soll dafür die Daten von Gyrosensoren (z.B. MPU6050) auswerten. Weiterhin soll die Anzahl der zu unterlegenden Multiplexplatten pro Rad berechnet werden, damit das Fahrzeug auf Anhieb möglichst gerade steht und nicht korrigiert werden muss.

Dachlüfter im Reisemobil über Raumluftqualität steuern
Zur Regelung des Raumklimas wird über einen CO2 Sensor (Sensirion SCD41 bzw. SEK-SCD41) die Luftqualität gemessen und bei Bedarf der Dachlüfter eingeschaltet. Die Außen- und Innentemperatur/-luftfeuchtigkeit soll ebenfalls in die Steuerung des Dachlüfters einfließen.

Füllstandanzeige der Tanks
Die Füllstände der Versorgungstanks (Frischwassertanks, Dieseltanks) sollen auf dem Display angezeigt werden.

Software für Arduino mit Nextion Touchdisplay im Wohnmobil

1 Screenshots vom Nextion Touchdisplay

Screenshots der Software für das Projekt »Arduino im Reisemobil« in der Version 1.

Das Zeichnen der Fahrzeugansichten und der Bildschirme gehörte zu den größten Zeitfressern (siehe Erkenntnisse). Alles wurde selbst gezeichnet, ausgenommen der Icons in den Buttons.

2 Video über das Arduino-Projekt mit Erklärung der Software

Video der Software für das Projekt »Arduino im Reisemobil« in der Version 1 mit Erläuterung der Funktionen.

Das Video wurde mit dem Testaufbau erstellt. Im Video werden die Displays mit dem Nextion-Editor simuliert, wobei kein Unterschied zur Darstellung auf den echten Displays zu sehen ist (siehe Foto im Video ab Sekunde 16).

Textpassagen werden länger eingeblendet, damit zum Lesen das Video nicht gestoppt werden muss.

Weiter zu Teil 2:  Konzeptionelle Überlegungen

„Miß alles, was sich messen läßt,
und mach alles meßbar, was sich nicht messen läßt.“
(Archimedes, 287 – 212 v. Chr.)