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Komfortable Steuerung in einer Stretchlimousine mit ESP8266-Modulen

25.08.2017 | 13:30 Uhr |

Eine im Innenraum aufwändig gestaltete Stretchlimousine verlangt auch nach einer schicken und komfortablen Steuerung für sämtliche Funktionen. Wie eine solche Lösung aussehen kann, lesen Sie hier.

Beleuchtungseffekte, Klimaanlage, Heizung und Trennscheibe für den Fahrer über ein einfaches Bedienpanel mit Sensortasten zu steuern, stellte den Besitzer einer Stretchlimo nicht mehr zufrieden. Die Bedienung war schwer verständlich, die Steuerung teilweise unzuverlässig, und der Fahrer konnte nur wenige Funktionen im Innenraum über Kippschalter steuern. Zudem war das Design der Steuerung auch nicht besonders schick.

Also sollten wir umrüsten auf moderne Bedienung via Touchscreens, einzubauen war auch ein zweiter Touchscreen für den Fahrer. Die Steuerungskomponenten sollten via WiFi kommunizieren und das System sollte sich - im Hinblick auf eine künftige zusätzliche Fernsteuerung für das Mobiltelefon des Besitzers - einfach erweitern lassen.

Zunächst sichteten wir alle Schaltungsunterlagen der vorhandenen Lösung. Es stellte sich sehr schnell heraus, dass Verdrahtungspläne nicht vollständig waren und auch nicht der Realität entsprachen. Schaltpläne für Platinen waren nur zum Teil vorhanden. Insgesamt machte die Installation einen chaotischen Eindruck.

Altes Bedienpanel
Vergrößern Altes Bedienpanel
© Hartmut Wendt

So waren beispielweise zwei Relaisplatinen zur Ansteuerung der Verbraucher über meterlange Flachbandkabel mit dem alten Steuerpanel verbunden. Die meisten LED-Effekte wurden durch spezielle LED-Controller erzeugt, die über Infrarotbefehle angesteuert wurden. Auch hier fehlte die Dokumentation. Mit Hilfe eines selbstgebauten IR-Scanners konnten wir aber die einzelnen Befehle entschlüsseln.

Unsere erste Idee zur Umsetzung war ein Raspberry Pi als zentrale Steuerung und zwei weitere Pi mit Pi-Touch als Bedienpanels für Innenraum und Fahrer.

Von dieser Idee nahmen wir aber sehr schnell wieder Abstand, denn die häufigen Ein- und Ausschaltvorgänge bei einem Auto sind nicht unbedingt gut für die SD-Karten, die ein Raspberry Pi als Programmspeicher nutzt. Ein weiteres Problem ist die relativ lange Bootzeit der Pis.

Aus diesen Gründen fiel unsere Wahl auf die ESP8266-Module - in unserem Fall Wemos D1 mini - für die Hauptkomponenten der Steuerung. Diese Module sind sehr einfach und robust aufgebaut, benötigen praktisch keine Bootzeit, sind preiswert und werden durch eine große Community unterstützt.

Steuerplatine
Vergrößern Steuerplatine
© Hartmut Wendt

Die Programmierung erfolgte über die bekannte Arduino IDE. Die vorhandenen Relaisboards der alten Steuerung wurden übernommen. Lediglich die eigentliche Steuerung wurde ersetzt. Da die Touchpanels mit der Steuerung über WLAN kommunizieren sollten, konnten wir die Steuerplatine direkt neben den Relaisplatinen platzieren. Die meterlangen Flachbandleitungen wurden dadurch überflüssig.

Da die ESP8266-Module (und somit auch der Wemos D1 mini) traditionell nur über wenige IO-Ports verfügen, wurde die Steuerplatine mit einem zusätzlichen Mikrocontroller Atmega328 und einem I2C-Portexpander ausgestattet. Der Mikrocontroller übernimmt auch die Aussendung der IR-Protokolle für die LED-Controller.

Nextion-Touch mit Panelboard
Vergrößern Nextion-Touch mit Panelboard
© Hartmut Wendt

Außerdem wollte der Kunde einen glasfaserbasierten Sternenhimmel mit einem speziellen Controller per Funk ansteuern können. Diese Aufgabe wurde sehr pragmatisch gelöst, in dem die originale Funkfernsteuerung auf die Steuerplatine geklebt und die Tasten mit vier kleinen Relais angesteuert wurden. Für die beiden Touchscreens griffen wir auf fertige Panels der Firma Nextion zurück, da man diese sehr einfach in Verbindung mit Mikrocontrollern oder anderen Embedded Systemen betreiben kann.

Der Nextion-Touch speichert selbst alle grafischen Elemente sowie Verknüpfungen, Befehle usw. und kommuniziert mit dem angeschlossenen System über eine UART. Auf der anderen Seite der UART befindet sich ebenfalls je ein Wemos D1 Mini, der die UART-Befehle in UDP-Kommandos umsetzt und via WLAN an die Steuerplatine sendet. Außerdem empfängt der Wemos D1 Mini UDP-Kommandos beispielsweise Statusmeldungen zur gemessenen Temperatur oder Einstellung des Lüfters von der Steuerplatine und aktualisiert dann die entsprechenden Anzeigen auf dem Nextion.

Vor der eigentlichen Installation des neuen Systems wurde die gesamte Steuerung - ähnlich einem Iron Bird im Flugzeugbau - auf mehreren Tischen aufgebaut und erprobt. Erst als die meisten Funktionen reibungslos funktionierten, erfolgte der Einbau in die Limousine.

In der Zukunft soll das System noch mit einer Android-App für die Steuerung mit dem Mobiltelefon erweitert werden. Auch die Erweiterung mit zusätzlicher Sensorik, etwa GPS-Sensoren für die Messung der Geschwindigkeit, ist angedacht.

Weitere Informationen zum Projekt finden Sie auch unter https://www.hwhardsoft.de/stretchlimo/

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