Arduino im Reisemobil

Bordcomputer fürs Wohnmobil mit Arduino Mega, Nextion Touchdisplays und Sensoren
Steuern & überwachen von Kühlschrank, Lüfter, Batterien, Temperatur, Luftfeuchte, Leckagen

Mit 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 Touch-Display in Wohnkabine und Fahrerhaus

Die Bedienung des Systems erfolgt über Touch-Displays (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.

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 von Wohnkabine und Fahrgestell und zeigt die Spannungen auf dem Display an. Bei Unterspannung wird Alarm ausgelöst (s.u.).

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 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.

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

Vorher durchgeführte Messungen unter Kühlschrank im Reisemobil – Kältespeicher.

10 Temperaturgesteuerter zweistufiger Zusatzlüfter für den Kühlschrank

Das Möbel, das den Kühlschrank umschließt, hat einen zusätzlichen Lüfter an der Frontseite. Mit dieser Funktion steuert der Arduino den Zusatzlüfter über die Temperaturdifferenz zwischen Warmluft (im Möbel) und der verfügbaren Kaltluft. Die Details der Lüftersteuerung sind in den Erkenntnissen beschrieben.

Bisher lief dieser Lüfter zusammen mit dem Kühlschrank, was nicht optimal ist (s. Messungen).

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 mehrmals korrigiert werden muss.

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

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

Software

1 Screenshots

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

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.)