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CENTRO UNIVERSITÁRIO DE BRASÍLIA F ACULDADE DE TECNOLOGIA E CIÊNCIAS SOCIAIS APLICADAS CURSO DE ENGENHARIA DE COMPUTAÇÃO SISTEMA DE MONITORAMENTO ELETRÔNICO AUTOMOTIVO AUTOR(A): ÁLVARO SANTANA DOS SANTOS JÚNIOR MONOGRAFIA DE CONCLUSÃO DO CURSO DE ENGENHARIA DE COMPUTAÇÃO Orientador: Profª. MC. Maria Marony Sousa F. Nascimento Brasília, 23 de novembro de 2009.

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  • CENTRO UNIVERSITRIO DE BRASLIA

    FACULDADE DE TECNOLOGIA E CINCIAS SOCIAIS APLICADAS

    CURSO DE ENGENHARIA DE COMPUTAO

    SISTEMA DE MONITORAMENTO ELETRNICO AUTOMOTIVO

    AUTOR(A): LVARO SANTANA DOS SANTOS JNIOR

    MONOGRAFIA DE CONCLUSO DO CURSO DE ENGENHARIA DE

    COMPUTAO

    Orientador: Prof. MC. Maria Marony Sousa F. Nascimento

    Braslia, 23 de novembro de 2009.

  • LVARO SANTANA DOS SANTOS JNIOR

    SISTEMA DE MONITORAMENTO ELETRNICO

    AUTOMOTIVO

    Trabalho de concluso do curso de Engenharia

    de Computao, da Faculdade de Tecnologia e

    Cincias Sociais Aplicadas do Centro

    Universitrio de Braslia - UniCEUB.

    Prof Orientadora: MC. Maria Marony Sousa F. Nascimento

    Braslia, 2009

  • I

    AGRADECIMENTOS

    Agradeo a todos que contriburam para a concluso deste projeto, principalmente a

    minha famlia pela compreenso e apoio dados ao longo desse semestre.

    No poderia deixar de agradecer ao corpo docente do curso de Engenharia de

    Computao do UniCEUB, que foi fundamental para o aprendizado necessrio para a

    implementao deste projeto. Em especial agradeo a minha orientadora, a professora Maria

    Marony, pelo apoio, dedicao e contribuio para a melhoria e aperfeioamento do trabalho

    aqui apresentado.

    Aos meus colegas de turma agradeo pelo apoio e motivao, principalmente nas

    dificuldades. Agradeo em especial os colegas Diego, Leandro, Marcus Vincius, Robson e

    Tiago. Agradeo tambm aos meus amigos Paulo, Diogo, Davi e Marcus Tlio que me

    auxiliaram nos testes com o veculo em movimento.

    Por fim, agradeo tambm a equipe do SENAI-DF, representada pelos instrutores Lester e

    Franco pelas informaes prestadas. Agradeo a equipe da Taguauto pelo atendimento corts

    e atencioso.

  • II

    RESUMO

    Neste trabalho apresentado o prottipo de um sistema de monitoramento eletrnico

    automotivo. Neste prottipo, so mostradas ao condutor do veculo, informaes de conduo

    e das condies do sistema de gerenciamento do motor do veculo, com o objetivo de suprir a

    falta das informaes disponibilizadas no painel de instrumentos, sobretudo em veculos

    populares.

    Este prottipo coleta os dados do sistema de injeo eletrnica do veculo atravs de uma

    tomada de diagnstico, processa essas informaes, e as disponibiliza ao condutor do veculo

    atravs de um dispositivo mvel, minimizando a perca de dirigibilidade do veculo.

    Palavras-chave: Monitoramento automotivo, Key Word 1281, diagnose on-board II

    (OBDII), computador de bordo.

  • III

    ABSTRACT

    This Project presents the prototype of a system of electronic monitoring automotive. In

    this prototype, are showed to the vehicles driver, information of driving and of the conditions

    of the management system of the vehicles engine, in order to compensate for the lack of

    information available on the dashboard, especially in popular vehicles.

    This prototype collects data from electronic injection system of the vehicle through a

    connector of diagnostic, processes this information, and makes them available to the driver

    through a mobile device, minimizing the loss of steerability.

    Keywords: Monitoring automotive, Key Word 1281, on-board diagnostics II (OBDII),

    board computer.

  • IV

    SUMRIO

    LISTA DE FIGURAS...................................................................................................VI

    LISTA DE TABELAS ................................................................................................ VIII

    LISTA DE EQUAES ..............................................................................................IX

    LISTA DE SMBOLOS E ABREVIATURAS................................................................ X

    1 Introduo........................................................................................................... 12

    1.1 Motivao.................................................................................................................... 12

    1.2 Objetivo Geral ............................................................................................................. 13

    1.3 Objetivos Especficos .................................................................................................. 13

    1.4 Justificativa e Relevncia do Tema ............................................................................. 14

    1.5 Escopo do Trabalho .................................................................................................... 15

    1.6 Resultados Esperados ................................................................................................ 15

    1.7 Estrutura do Trabalho.................................................................................................. 16

    2 Apresentao do Problema ............................................................................... 17

    3 Referencial Terico ............................................................................................ 20

    3.1 Motor de Combusto Interna ...................................................................................... 20

    3.2 Sistema de Gerenciamento do Motor ......................................................................... 22

    3.2.1 Introduo ............................................................................................................................. 22

    3.2.2 Sensores ............................................................................................................................... 22

    3.2.3 Atuadores .............................................................................................................................. 26

    3.2.4 Mdulos Eletrnicos .............................................................................................................. 29

    3.2.5 Gerenciamento de Motor Motronic ........................................................................................ 31

    3.3 Diagnose On-Board (On Board Diagnostic OBD) .................................................... 32

    3.4 Key Word Protocol 1281 ............................................................................................. 36

    3.4.1 Inicializao .......................................................................................................................... 36

    3.4.2 Byte de Sincronizao ........................................................................................................... 37

  • V

    3.4.3 Keyword ................................................................................................................................ 38

    3.4.4 Formato do Byte de Dados .................................................................................................... 39

    3.4.5 Estrutura de Servio .............................................................................................................. 39

    3.5 Padro ASCII .............................................................................................................. 41

    3.6 Bluetooth ..................................................................................................................... 42

    3.6.1 O Uso de Sistemas Bluetooth em Embarcaes Automotivas ............................................... 44

    4 Proposta e Soluo do Modelo......................................................................... 46

    4.1 Veculo Utilizado ......................................................................................................... 47

    4.2 Interface VAG-COM .................................................................................................... 49

    4.3 Interface de Integrao ............................................................................................... 52

    4.4 Dispositivo Mvel ........................................................................................................ 53

    4.5 O Software Desenvolvido............................................................................................ 54

    4.5.1 Software de Conexo e Integrao Bluetooth ........................................................................ 55

    4.5.2 Software de Apresentao da Informao ao Condutor ......................................................... 59

    4.5.3 A Classe Comm .................................................................................................................... 59

    4.5.4 A Classe FrmApresentao ................................................................................................... 59

    5 Aplicao da Soluo com Resultados ........................................................... 62

    5.1 Avaliao Global da Soluo Proposta ....................................................................... 68

    6 Concluso ........................................................................................................... 71

    Referncias bibliogrficas...................................................................................... 72

    Apndice A Cdigo FOnte da aplicao embarcada no notebook- Conexo e Integrao Bluetooth ......................................................................................... 74

    Apndice B Cdigo Fonte do Software embarcado em dispositivo Mvel Apresentao da Informao ao Condutor ........................................................... 87

    Anexo A Tabela AscII ............................................................................................ 91

  • VI

    LISTA DE FIGURAS

    FIGURA 2.1. CONTA GIROS VEICULAR. (FONTE: HTTP://WWW.AMERICANAS.COM.BR/ACOMPROD/17278/247751).18

    FIGURA 2.2. EQUIPAMENTO DE DIAGNSTICO (TESTER) MULTIMARCA. (FONTE:

    HTTP://WWW.DELTAFERRAMENTAS.COM.BR/LOJA/PRODUTOS_DESCRICAO.ASP?POPUPADDCARRINHO=S&CO

    DIGO_PRODUTO=33) ...............................................................................................................................19

    FIGURA 3.1. AS QUATRO FASES DO CICLO OTTO EM UM MOTOR DE COMBUSTO INTERNA. (FONTE:

    WWW.MECANICA.UFRGS.BR/MMOTOR/4TEMPOS.JPG) .................................................................................21

    FIGURA 3.2. SENSOR DE OXIGNIO. (FONTE: BOSCH, 2005) ..............................................................................23

    FIGURA 3.3. MEDIDORES DE MASSA DE AR. (FONTE: BOSCH, 2005) ...................................................................24

    FIGURA 3.4. SENSOR DE TEMPERATURA. (FONTE: BOSCH, 2005) .......................................................................24

    FIGURA 3.5. SENSOR DO TIPO INDUTIVO (ESQUERDA) E SENSOR HALL (DIREITA). (FONTE: BOSCH, 2005) .............25

    FIGURA 3.6. VLVULA INJETORA DE COMBUSTVEL. (FONTE: BOSCH, 2005) ......................................................26

    FIGURA 3.7. SISTEMA EGAS .............................................................................................................................28

    FIGURA 3.8. BOMBA DE COMBUSTVEL. (FONTE: BOSCH, 2005) ........................................................................29

    FIGURA 3.9. DIAGRAMA DE BLOCO DE UMA UCE. (FONTE: GUIMARES, 2007) ................................................30

    FIGURA 3.10 CONECTOR PADRO OBD II (COM ADAPTAES). (FONTE:

    HTTP://WWW.OBDII.COM/CONNECTOR.HTML#DATES) ................................................................................35

    FIGURA 3.11. INICIALIZAO DA UCE. (FONTE: SAE, 2008) .............................................................................37

    FIGURA 3.12. BYTE DE SINCRONIZAO. (FONTE: SAE, 2008) ............................................................................37

    FIGURA 3.13. BYTES CHAVE. (FONTE: SAE, 2008) .............................................................................................38

    FIGURA 3.14. FORMATO DO DADO. (FONTE: SAE, 2008) ....................................................................................39

    FIGURA 3.15. FLUXO DE EXECUO DE UMA FUNO. (FONTE: SAE, 20008) .......................................................41

    FIGURA 3.16. REDE LOCAL BLUETOOTH. (FONTE: BERNAL, 2002) ....................................................................42

    FIGURA 3.17. PERIFRICOS BLUETOOTH. (FONTE: BERNAL, 2002) ....................................................................43

    FIGURA 3.18. APLICAES BLUETOOTH AUTOMOBILSTICAS. (FONTE: BERNAL, 2002) ......................................45

    FIGURA 4.1. TOPOLOGIA DO SISTEMA DE MONITORAMENTO VEICULAR ...............................................................46

    FIGURA 4.2. VECULO VOLKSWAGEN GOL UTILIZADO NO PROJETO. (FONTE: AUTOR) ...........................................47

    FIGURA 4.3. PAINEL DE INSTRUMENTOS DO GOL. (FONTE: AUTOR) ......................................................................48

  • VII

    FIGURA 4.4. UCE MOTRONIC MP9.0.................................................................................................................48

    FIGURA 4.5. CONECTOR OBDII DO GOL ............................................................................................................49

    FIGURA 4.6. INTERFACE VAG-COM. (FONTE: AUTOR).......................................................................................50

    FIGURA 4.7. APLICAO VAG-COM (EXIBIO DOS DADOS DE IDENTIFICAO DA UCE). (FONTE: AUTOR) .........51

    FIGURA 4.8. APLICAO VAG-COM (VALORES DOS BLOCOS DE DADOS). (FONTE: AUTOR) ..................................51

    FIGURA 4.9. HTC TYTNII. (FONTE: HTTP://WWW.ITREVIEWS.CO.UK/HARDWARE/H1387.HTM) ............................54

    FIGURA 4.10. VISO GERAL DA ORGANIZAO DO SOFTWARE .............................................................................55

    FIGURA 4.11. DIAGRAMA DE CLASSE DA APLICAO. (FONTE: AUTOR) ...............................................................56

    FIGURA 4.12. DIAGRAMA DE CASO DE USO DA APLICAO. (FONTE: AUTOR) ......................................................58

    FIGURA 4.13. DIAGRAMA DE CLASSE DA APLICAO EMBARCADA NO DISPOSITIVO MVEL. (FONTE: AUTOR) .........59

    FIGURA 4.14. GUIAS DE APRESENTAO DAS INFORMAES DA APLICAO. (FONTE: AUTOR) ..............................60

    FIGURA 4.15. DIAGRAMA DE CASO DE USO (VISO DO SISTEMA). (FONTE: AUTOR) ..............................................61

    FIGURA 4.16. DIAGRAMA DE CASO DE USO (VISO DO CONDUTOR). (FONTE: AUTOR)..........................................61

    FIGURA 5.1 DADOS BRUTOS RECEBIDOS DA UCE DO VECULO. (FONTE: AUTOR) ..................................................62

    FIGURA 5.2. DADOS RECEBIDOS DA UCE TRATADOS. (FONTE: AUTOR) ................................................................63

    FIGURA 5.3. EXEMPLO DE CONVERSO DO BLOCO DE IDENTIFICAO. (FONTE: AUTOR) .......................................63

    FIGURA 5.4. EXEMPLO DE CONVERSO DO BLOCO DE DADOS DE BORDO. (FONTE: AUTOR) ....................................64

    FIGURA 5.5. DADOS RECEBIDOS DA UCE TRATADOS COM O MOTOR DO VECULO LIGADO (FONTE: AUTOR) ............64

    FIGURA 5.6 DADOS RECEBIDOS PELO DISPOSITIVO MVEL E MOSTRADOS EM APLICAO DO DISPOSITIVO MVEL.

    (FONTE: AUTOR) .....................................................................................................................................65

    FIGURA 5.7. RESULTADOS OBTIDOS DURANTE OS TESTES. (FONTE: AUTOR) .........................................................67

  • VIII

    LISTA DE TABELAS

    TABELA 3.1. BYTES-CHAVE. (FONTE: SAE) .......................................................................................................38

    TABELA 3.2. ESTRUTURA DO SERVIO. (FONTE: SAE, 2008) ..............................................................................40

    TABELA 4.1. FICHA TCNICA DO VECULO. (FONTE:

    HTTP://REVISTAAUTOESPORTE.GLOBO.COM/EDITORAGLOBO/COMPONENTES/ARTICLE/EDG_ARTICLE_PRINT/1

    ,3916,406657-1683-1,00.HTML, COM ADAPTAES) ................................................................................47

    TABELA 4.2. ESPECIFICAO DO TYTNII (COM ADAPTAES). (FONTE:

    HTTP://WWW.HTC.COM/WWW/PRODUCT/TYTNII/SPECIFICATION.HTML. COM ADAPTAES.) ........................53

    TABELA 4.3. CLCULOS DE CONVERSO DAS INFORMAES DE BORDO. (FONTE: AUTOR) .....................................57

    TABELA 4.4. BLOCOS DE DADOS E VALORES IDENTIFICADOS. (FONTE: AUTOR) .....................................................57

  • IX

    LISTA DE EQUAES

    EQ. 5. 1. CLCULO DA DISTNCIA PERCORRIDA. (FONTE: AUTOR).......................................................................66

    EQ. 5. 2. CLCULO DO VOLUME DE COMBUSTVEL. (FONTE: AUTOR) ....................................................................67

    EQ. 5. 3. CLCULO DO CONSUMO DE COMBUSTVEL. (FONTE: AUTOR) .................................................................67

  • X

    LISTA DE SMBOLOS E ABREVIATURAS

    ASCII: American Standart code for Information

    AT: Alto Torque

    CAN: Controller Area Network

    CARB: California Air Resource Board

    CI: Compression Ignition

    CI: Circuito Integrado

    CONAMA: Conselho Nacional do Meio Ambiente

    CTN: Coeficiente de Temperatura Negativo

    CTP: Coeficiente de Temperatura Positivo

    EGAS: Acelerador Eletrnico

    EPA: Federal Environmental Protection Agency

    EPROM: Erasable Programmable Read Only Memory

    ETX: End of Text

    FTDI: Future Technology Devices International Limited

    GND: Ground

  • XI

    GSM: Global System for Mobile

    IEEE: Instituto de Engenheiros Eletricistas e Eletrnicos

    ISO: International Organization for Standardization

    KW1281: Key Word 1281

    MSB: Most Significant Bit

    OBD II: On Board Diagnosis II

    PMS: Ponto morto superior

    PWM: Pulse Width Modulation

    RPM: Rotao (es) Por Minuto

    SAE: Society of Automotive Engineers

    SI: Spark Ignition

    SID: Service Identification

    SIM: Security Identify Module

    TDC: Top Dead Centre,

    UCE: Unidade de Controle Eletrnico

    USB: Universal Serial Bus

    VAG: Volkswagen Audi Group

    ZrO: xido de Zircnia

  • 12

    1 INTRODUO

    1.1 Motivao

    A tecnologia um fator essencial para a indstria automotiva. O crescente avano

    tecnolgico e a converso entre as diferentes tecnologias existentes esto propiciando uma

    integrao cada vez maior entre essas tecnologias e os automveis. Hoje, todos os sistemas de

    gerenciamento automotivo so eletrnicos, e os sistemas de convenincia e conforto esto

    mais amigveis e cada vez mais parecidos com os dispositivos de entretenimento usados em

    nosso dia a dia. A tendncia no futuro uma total integrao entre o automvel e as diversas

    tecnologias existentes.

    Apesar de toda essa integrao tecnolgica, h um grande legado de automveis que

    no dispem dela, tendo apenas alguns componentes de gerenciamentos eletrnicos mnimos,

    que so exigidos em lei, e nenhum equipamento eletrnico que proporcione alguma

    convenincia ou conforto ao motorista.

    Analisando esta situao, possvel criar dispositivos para atender esse nicho, atravs

    da integrao da tecnologia disponvel com esses automveis, para fornecer servios de alta

    tecnologia.

    Aproveitando este contexto, o projeto prope a integrao de um automvel com pouca

    tecnologia embarcada com a tecnologia atual, para a elaborao de um sistema de

    monitoramento do sistema de gerenciamento do motor, que disponibiliza ao usurio,

    informaes de bordo e dados da situao do sistema de alimentao do veculo, atravs de um

    dispositivo mvel e de uma interface de integrao entre o veculo e a aplicao, composta por

    uma interface de conexo e um notebook.

  • 13

    1.2 Objetivo Geral

    O objetivo deste projeto a elaborao de um sistema computacional auxiliar ao

    veculo, formado por uma interface de hardware, um software embarcado em um notebook e

    um software em dispositivo mvel, que disponibilize ao motorista diversas informaes de

    bordo relativas ao sistema de alimentao do veculo. As informaes obtidas pelo dispositivo

    proporcionam ao condutor do veculo um melhor gerenciamento do comportamento do

    veculo, contribuindo para a melhoria da dirigibilidade e um melhor acompanhamento das

    condies de funcionamento do veculo, reduzindo a necessidade de acompanhamento tcnico

    apenas para a identificao de algum defeito no sistema de gerenciamento do motor do

    veculo.

    O sistema deve receber os dados do sistema de injeo eletrnica do veculo atravs da sua

    tomada de diagnstico. A interface trata o sinal de sada da tomada de diagnstico para o

    padro serial, e transmite os dados a um notebook, o software embarcado no notebook trata os

    dados e gerencia a comunicao com o veculo, e transmite as informaes tratadas ao

    dispositivo mvel atravs de uma conexo serial Bluetooth, que por sua vez possui uma

    aplicao que interpreta os dados obtidos, e mostra ao condutor do veculo a informao

    padronizada para leitura.

    O sistema de hardware/software aqui proposto tem escopo acadmico, ou seja, no se

    pretende neste projeto desenvolver uma aplicao automotiva comercial. O projeto se aplica a

    veculos com sistema de gerenciamento eletrnico do motor, que utilize o protocolo Key Word

    1281 e com pouca tecnologia embarcada, no qual se torna til a disponibilizao de

    informaes adicionais.

    1.3 Objetivos Especficos

    Especificamente, o projeto tem como objetivo disponibilizar informaes adicionais sobre

    o funcionamento do veculo, a qualquer instante, sem que o motorista necessite de auxilio

    tcnico para identificar uma falha no sistema de injeo eletrnica do veculo. Por meio de uma

    aplicao em dispositivo mvel e uma interface de integrao entre o veculo e a aplicao,

    composta de um software embarcado em um notebook e uma interface de hardware para

  • 14

    integrao com o veculo, pretende-se demonstrar atravs do projeto, a leitura dos estados de

    funcionamento dos dispositivos do sistema de injeo eletrnica veicular. Espera-se com isto:

    Atuar de forma preventiva na manuteno do veculo;

    Melhoria da conduo do veculo atravs de novas informaes disponveis;

    Economia de combustvel, atravs do monitoramento em tempo real do

    funcionamento do sistema de alimentao.

    1.4 Justificativa e Relevncia do Tema

    Sistemas de monitoramento veicular so ferramentas que propiciam um melhor controle

    do comportamento do veculo, atravs da mensurao de valores em tempo real e sua

    comparao com os dados esperados, assim possvel aferir o desempenho do automvel e

    pode-se indicar algum problema encontrado, e ter um melhor controle sobre a conduo do

    veculo.

    Nos automveis, sistemas de monitoramento so muito importantes para garantir

    seu funcionamento dentro dos padres pr-estabelecidos, que hoje so muito rgidos,

    principalmente no que tange emisso de poluentes na atmosfera. Portanto, impossvel

    atender esses padres sem ter um monitoramento eletrnico em tempo real do funcionamento

    dos sistemas de um automvel.

    A utilizao de um sistema de monitoramento veicular que visa informar ao

    usurio as informaes de bordo e diagnstico do veculo importante para informar ao

    condutor se existe algum problema no funcionamento do veculo, e acionar a manuteno,

    caso necessrio. Assim, a assistncia eletro-mecnica torna-se desnecessria para a

    identificao de qualquer erro que esteja armazenado na memria do sistema de injeo

    eletrnica do veculo, mas vale ressaltar que a atuao na correo do problema continua sob a

    responsabilidade das assistncias mecnicas. O projeto visa apenas identificao do erro

    armazenado na memria da UCE do veculo e sua disponibilizao ao usurio, em um veculo

    que no possui esta funcionalidade.

  • 15

    1.5 Escopo do Trabalho

    O projeto visa coletar as informaes do sistema de alimentao do veculo atravs da

    tomada de diagnstico veicular padro OBDII (On-Board Diagnosis II), tratar o sinal de sada

    em um circuito eletrnico (interface), e converter o sinal para o padro serial USB. Esses

    dados so transmitidos a um notebook, com uma aplicao que captura as informaes da

    tomada de diagnostico, por meio da interface, trata esses dados e envia a informao a um

    dispositivo mvel, que mostra ao usurio de uma forma mais amigvel os dados obtidos. O

    software embarcado no dispositivo mvel feito de forma evitar ao mximo a perda de

    dirigibilidade devido ao manuseio deste equipamento

    Assim, o projeto aplica-se aos veculos de passeio que possuem central eletrnica,

    interface de diagnstico OBDII, protocolo de comunicao de dados KW1281 (Key Word

    1281), e que carecem de informaes de conduo do veculo, s possuem o indicador de

    velocidade, temperatura do lquido de arrefecimento do motor, indicador de nvel de

    combustvel, indicador de presso do leo do motor e indicador de problema no sistema de

    carga do veculo.

    1.6 Resultados Esperados

    Pretende-se por meio deste projeto implementar em um veculo um sistema de

    monitoramento veicular, com a aquisio das informaes da central eletrnica do veculo,

    atravs da tomada de diagnstico, e a disponibilizao dessa informao ao condutor do

    veculo. Para isso utilizada uma interface de comunicao que trata o sinal para o padro

    serial USB. Um notebook recebe a informao atravs da porta USB e uma aplicao trata as

    informaes e controla a comunicao. Aps esse processo, a informao transmitida atravs

    de conexo Bluetooth para o dispositivo mvel que disponibiliza a informao para o usurio.

    Espera-se com isto auxiliar o motorista na manuteno de seu veculo, sendo alertado durante

    a execuo do software do sistema sobre a ocorrncia de algum defeito no sistema de

    gerenciamento do motor.

  • 16

    1.7 Estrutura do Trabalho

    Esta monografia est estruturada em seis captulos. O primeiro a Introduo, que trata

    da motivao deste projeto, os objetivos gerais e especficos, a justificativa e relevncia do

    tema proposto, o escopo do trabalho, os resultados esperados e a estrutura do trabalho.

    O segundo captulo, Apresentao do Problema, apresenta com base no problema

    identificado a descrio do trabalho, pesquisa e proposta de soluo

    No terceiro captulo, Referencial Terico e Bases Metodolgicas, so apresentdas as

    metodologias tcnicas e tecnologias e outras ferramentas utilizadas na formao do projeto

    proposto. Ele est organizado em temas essenciais que referenciam o projeto final, so eles:

    motor de combusto interna; sistema de gerenciamento do motor; diagnose on-board; keyword

    protocol 1281, padro ASCII e comunicao Bluetooth.

    O quarto captulo, Proposta de Soluo e Modelo, apresenta a topologia do projeto e a

    descrio dos seus elementos. Este captulo descreve detalhadamente em seqncia, cada etapa

    da implementao do projeto.

    No quinto captulo, Aplicao da Soluo com Resultados, feita uma anlise geral dos

    resultados obtidos, das dificuldades encontradas e das recomendaes a serem sugeridas para

    aplicaes futuras. So apresentados tambm a avaliao global do modelo de sua

    aplicabilidade, pontos fortes e fracos, limitaes e resultados mais importantes.

    No sexto captulo, apresentada a concluso do trabalho como um todo.

  • 17

    2 APRESENTAO DO PROBLEMA

    Existem diversos veculos que no apresentam informaes de bordo ao condutor do

    veculo, e quase nenhum veculo informa ao usurio as informaes de diagnstico de forma

    completa, que a indicao de qual o componente defeituoso do sistema de alimentao do

    veculo. E todos os veculos com sistema de injeo eletrnica de combustvel produzidos no

    Brasil e na maior parte do mundo tm, por lei, que possuir a chamada tomada de diagnstico,

    que nada mais que uma interface de comunicao entre a UCE (Unidade de Controle

    Eletrnico) do Veculo e um dispositivo de diagnstico externo.

    Ferramentas de diagnose so fundamentais durante o desenvolvimento de novos veculos e

    sistemas eletrnicos, assim como durante a realizao dos procedimentos de reviso e

    manuteno. [GUIMARES, 2007]

    Segundo publicao da Verso Comunicao (2009), o ndice de manuteno preventiva

    do veculo cai de acordo com o aumento da idade do veculo. A Pesquisa revela que em cada

    10 veculos com idades entre 10 e 15 anos apenas 4 fazem manuteno preventiva, j os mais

    novos, com at dois anos, de 10 veculos 7 vo oficina para receber cuidados preventivos. A

    soma dos veculos que no fazem manuteno com idades entre 10 e 15 anos totalizam mais de

    5 milhes de unidades, volume superior a frota circulante de automveis dos Estados do Rio

    de Janeiro, Minas Gerais e Bahia que equivale a 4,9 milhes.

    Essa constatao preocupante, pois com o uso e o aumento da idade, h um desgaste

    natural das peas que precisam ser repostas por outras de qualidade, conforme recomenda o

    manual do fabricante para garantir as boas condies do veculo. O motorista brasileiro ainda

    no tem o hbito de cuidar preventivamente de seu veculo, muitas vezes, isso acontece por

    falta de informao sobre o assunto. [BENTO, 2009]

  • 18

    Com base nas informaes citadas acima de extrema importncia que o veculo esteja

    funcionando de acordo com os padres estabelecidos pelo fabricante, isso garante que no

    sejam emitidos poluentes atmosfera alm do estabelecido e a minimizao dos acidentes

    devido a alguma falha no veculo.

    Como foi citado, a divulgao das informaes de diagnstico e de bordo ao condutor do

    veculo fundamental para que o mesmo tenha conscincia do real funcionamento do veculo e

    realize as manutenes preventivas/corretivas de forma correta.

    Nos veculos com idade entre 10 e 15 anos, as informaes de bordo e diagnstico em sua

    maioria, no so informadas de forma completa. Vem-se muitos veculos com apenas os

    indicadores bsicos de velocidade, nvel de combustvel, indicadores de presso do leo do

    motor e indicador de temperatura do lquido de arrefecimento, e que no possui nenhum

    indicador de diagnostico que informe algum problema no sistema de injeo eletrnica do

    veculo.

    Para adquirir informaes adicionais nesses veculos, ou o condutor procura a assistncia

    tcnica para obter essas informaes pontualmente, ou adquire produtos de informao de

    bordo adicionais como conta-giros, manmetro, voltmetro. Um desses equipamentos

    exemplificado na figura 2.1.

    Figura 2.1. Conta Giros veicular. (Fonte: http://www.americanas.com.br/AcomProd/17278/247751)

    Para as informaes de diagnstico, so oferecidos no mercado os testers ou scanners,

    como o apresentado na figura 2.2, que so vendidos para assistncias mecnicas e tm o

    objetivo de identificar falhas no sistema de alimentao do veculo. Estes equipamentos por sua

    especificidade possuem o preo bastante elevado.

  • 19

    Figura 2.2. Equipamento de Diagnstico (tester) multimarca. (Fonte:

    http://www.deltaferramentas.com.br/loja/produtos_descricao.asp?popupAddCarrinho=S&codigo_produt

    o=33)

    Para a minimizao deste problema o projeto visa a elaborao de um sistema de

    hardware/software, embarcado ao veculo que utilize as informaes da tomada de diagnstico

    do veculo para disponibilizar ao usurio as informaes de conduo do veculo e as

    informaes de diagnstico.

    O sistema proposto se comunica com o veculo atravs da porta de diagnstico do

    veculo. Para isso necessrio o entendimento do protocolo de comunicao kw1281, para

    poder estabelecer conexo com a UCE do veculo e adquirir as informaes de bordo e

    diagnstico.

    Todo controle da comunicao fica a cargo do software embarcado no notebook, o

    software tem a funo de adquirir as informaes do veculo, tratar essas informaes e

    transmitir essas informaes ao usurio por meio de uma conexo Bluetooth. O dispositivo

    mvel possui uma aplicao que mostra ao condutor a informao padronizada de forma

    apropriada, minimizando a perda de dirigibilidade do condutor ao manipular este sistema.

    Dessa forma, o condutor tem a sua disposio informaes adicionais que proporcionam

    uma melhor viso do comportamento do veculo, podendo-se assim, conduzir o veculo de

    uma forma mais racional. Tambm possvel verificar se existe alguma avaria no sistema de

    injeo eletrnica do veculo, contribuindo para uma melhor manuteno do veculo.

  • 20

    3 REFERENCIAL TERICO

    3.1 Motor de Combusto Interna

    O Motor de combusto interna a fonte de energia usada com mais freqncia em

    veculos automotores. Os motores de combusto interna geram energia atravs da converso

    de energia qumica contida no combustvel em calor e o calor assim produzido, em trabalho

    mecnico. A converso de energia qumica em calor realizada atravs de combusto,

    enquanto a converso subsequente em trabalho mecnico realizada permitindo-se que a

    energia do calor aumente a presso dentro de um meio, que ento realiza trabalho medida

    que se expande. [BOSCH, 2005]

    Segundo Stone (1999, traduo nossa), os dois principais tipos de motores de combusto

    interna so: ignio por centelha (SI-Spark Ignition), onde a combusto iniciada por uma

    centelha; e ignio por compresso (CI - Compression Ignition), onde o aumento da

    temperatura e presso durante o processo de compresso suficiente para causar a combusto

    espontnea do combustvel. O motor de ignio por centelha conhecido como o motor a

    gasolina, a lcool ou a gs, que so os combustveis tpicos desse tipo de motor. O motor de

    ignio por compresso conhecido como motor a diesel, por causa de seu combustvel

    utilizado.

    Segundo Stone (1999, traduo nossa) ambos os tipos de motores tem quatro ciclos de

    operao, esse processo conhecido como ciclo Otto, e o que determina o funcionamento

    do motor. Conforme a figura 3.1, os quatro ciclos de operao do motor so:

    Admisso: Processo onde a vlvula de admisso se abre, e o pisto do cilindro

    desce, enchendo-o com a mistura de ar e combustvel;

  • 21

    Compresso: Ambas as vlvulas esto fechadas, e o pisto move-se em direo

    ao topo do cilindro. Como o pisto se aproxima do ponto mximo do cilindro

    (PMS Ponto morto superior), a combusto ocorre;

    Expanso: A combusto aumenta a temperatura e presso dentro do cilindro, e

    fora o pisto para baixo. Este o processo onde o trabalho que movimentar o

    veculo gerado.

    Exausto ou escape: A vlvula de escape abre, e os gases resultantes da queima

    da mistura ar combustvel so exauridos do interior do cilindro para o meio

    externo.

    Figura 3.1. As quatro fases do ciclo otto em um motor de combusto interna. (Fonte:

    www.mecanica.ufrgs.br/mmotor/4tempos.jpg)

  • 22

    3.2 Sistema de Gerenciamento do Motor

    3.2.1 Introduo

    O gerenciamento do motor se encarrega de converter o desejo do motorista, p. ex.,

    acelerao para uma determinada potncia do motor Otto. Ele regula todas as funes do

    motor de tal maneira que o torque desejado esteja disponvel com o consumo e emisses

    reduzidas. [BOSCH, 2005]

    A funo principal do gerenciamento de motor coordenar os diversos sistemas parciais,

    para ajustar o torque gerado pelo motor e satisfazer ao mesmo tempo as altas exigncias

    quanto a: [BOSCH, 2005]

    Emisso de gases de escape;

    Consumo de combustvel;

    Potncia;

    Conforto;

    Segurana;

    3.2.2 Sensores

    3.2.2.1 Sensor de Concentrao de Oxignio (Sensor Lambda de

    Oxignio)

    O sistema medidor de combustvel emprega o contedo residual do oxignio no

    escapamento, conforme medido pelo sensor lambda de oxignio para regular bem precisamente

    a mistura ar/combustvel para combusto, ao valor lambda 1)( . [BOSCH, 2005]

  • 23

    O sensor um eletrlito em estado slido, feito de material cermico ZrO (xido de

    Zircnia). Sob altas temperaturas, esse eletrlito torna-se condutor e gera uma carga galvnica

    caracterstica nas conexes do sensor. Essa tenso um ndice do contedo do oxignio no

    gs. A variao mxima ocorre em =1. [BOSCH 2005].

    Para o tratamento cataltico do gs de escape por um catalisador de trs vias

    imprescindvel a manuteno exata de =1 com o motor aquecido. Para conseguir isso,

    necessrio determinar exatamente a massa de ar admitido e adicionar uma quantidade de

    combustvel exatamente dosada. Pode-se observar na figura 3.2 o tpico fucionamento do

    sensor de oxignio. [BOSCH 2005]

    Figura 3.2. Sensor de Oxignio. (Fonte: BOSCH, 2005)

    3.2.2.2 Medidor de Massa de Ar

    Medidores de massa de ar funcionam de acordo com o princpio de filme ou fio aquecido;

    a unidade no contm partes mecnicas mveis. Conforme a figura 3.3, o circuito de controle

    em malha fechada no alojamento do medidor mantm um diferencial constante de temperatura

    entre um fino fio de platina ou resistor de filme fino e a corrente de ar que passa. A corrente

    exigida para o aquecimento fornece um ndice extremamente preciso, embora no linear de

    taxa de fluxo de massa de ar. Geralmente o sistema UCE converte os sinais na forma linear e

    assume outras tarefas de avaliao de sinal. [BOSCH, 2005]

  • 24

    Figura 3.3. Medidores de massa de ar. (Fonte: BOSCH, 2005)

    3.2.2.3 Sensor de Temperatura

    Medies de temperatura em veculos a motor so realizadas pela explorao da

    sensibilidade variao de temperatura, encontrada na resistncia eltrica dos materiais com

    coeficiente de temperatura positivo (CTP) ou negativo (CTN), como termmetros de contato.

    Conforme a figura 3.4, a converso da variao de resistncia em tenso analgica

    predominantemente desempenhada com a ajuda de resistores neutros de temperatura

    complementares ou inversamente sensveis, como divisores de tenso (tambm fornecendo

    linearidade aumentada). [BOSCH, 2005]

    Figura 3.4. Sensor de Temperatura. (Fonte: BOSCH, 2005)

  • 25

    3.2.2.4 Sensores de Velocidade e RPM

    Medies so basicamente tomadas com a ajuda de um sistema incrementado de sensor, e

    consistem de engrenagem e sensor de velocidade rotativa. [BOSCH, 2005].

    O sensor indutivo consiste de um m de barra, com um pino ferromagntico, sustentando

    uma bobina de induo com dois terminais, como pode ser visto na figura 3.5. Quando uma

    engrenagem de anel ferromagntico (ou rotor de projeo semelhante) passa por este sensor,

    gera uma tenso na bobina, tenso esta diretamente proporcional variao peridica no fluxo

    magntico. Um padro uniforme de dentes gera uma curva de tenso quase senoidal. A

    velocidade rotativa reflete-se no intervalo peridico entre os pontos de transio por zero da

    tenso, ao passo que a amplitude tambm proporcional velocidade rotativa. [BOSCH,

    2005]

    Figura 3.5. Sensor do tipo indutivo (esquerda) e sensor hall (direita). (Fonte: BOSCH, 2005)

  • 26

    3.2.3 Atuadores

    Atuadores (elementos finais de controle) formam uma interface entre o processador de

    sinal eletrnico (processamento de dados) e o processo real (movimento mecnico).

    Convertem sinais de baixa potncia que transmitem informao sobre posicionamento em

    sinais operacionais de um nvel de energia adequado ao controle do processo. Os

    conversores de sinais so combinados com elementos amplificadores para explorar os

    princpios de transformao fsica que regulam as inter-relaes entre as vrias formas de

    energia (eltrica-mecnica-fluda-trmica). [BOSCH, 2005]

    3.2.3.1 Vlvula Injetora para Injeo no Coletor de Admisso

    As vlvulas injetoras consistem principalmente de: [BOSCH, 2005]

    Uma carcaa da vlvula com bobina magntica e conexo eltrica;

    Um assento de vlvula com placa de furos;

    Uma vlvula de agulha mvel com induzido magntico.

    Figura 3.6. Vlvula injetora de combustvel. (Fonte: BOSCH, 2005)

  • 27

    Conforme a figura 3.6, uma peneira de filtro na entrada do combustvel protege a vlvula

    injetora de impurezas. Dois anis (O-ring) vedam a vlvula contra a galeria de combustvel e o

    coletor de admisso. No caso de bobina sem corrente, as molas e a fora resultante da presso

    do combustvel pressionam a agulha da vlvula sobre o assento da vlvula e vedam o sistema

    de alimentao de combustvel contra o coletor de admisso. [BOSCH, 2005]

    Quando a vlvula injetora alimentada, a bobina produz um campo magntico. O induzido

    atrado pelo campo magntico, a agulha da vlvula se levanta do assento e o combustvel flui

    atravs da vlvula injetora. [BOSCH, 2005]

    O volume de combustvel injetado por unidade de tempo determinado principalmente

    pela presso do sistema e do dimetro livre dos furos de injeo na placa. Quando a corrente

    de excitao desativada, a agulha da vlvula fecha novamente. [BOSCH, 2005]

    3.2.3.2 Borboleta de Acelerao

    O elemento atuador central para a influncia do fluxo de massa de ar a borboleta de

    acelerao. Quando a borboleta de acelerao no est totalmente aberta, o ar aspirado pelo

    motor estrangulado e o torque produzido reduzido. Esse efeito estrangulador depende da

    posio e, portanto, do dimetro da abertura da borboleta de acelerao, bem como da rotao

    do motor. Com a borboleta de acelerao totalmente aberta atingido o torque mximo do

    motor. [BOSCH, 2005]

    Conforme a figura 3.7, em sistemas com acelerador eletrnico EGAS determinado, a

    partir do torque desejado do motor (posio do pedal do acelerador), o enchimento de ar

    necessrio para isso e ento aberta a borboleta de acelerao. [BOSCH, 2005]

  • 28

    Figura 3.7. Sistema EGAS

    Em sistemas convencionais, o motorista comanda diretamente a abertura da borboleta de

    acelerao atravs do acionamento do pedal do acelerador. [BOSCH, 2005]

    3.2.3.3 Bomba eltrica de combustvel

    A bomba eltrica de combustvel deve disponibilizar ao motor, sob todas as condies

    operacionais, a quantidade suficiente de combustvel com a presso necessria para a injeo.

    Os componentes da bomba de combustvel so apresentados na figura 3.8. [BOSCH, 2005]

    As principais exigncias so: [BOSCH, 2005]

    Vazo entre 60 e 250 l/h com tenso normal;

    Presso no sistema de combustvel entre 300 e 650 KPa

    Aumento da presso a partir de 50..60% da tenso nominal: determinante para isso

    o funcionamento na partida a frio.

  • 29

    Figura 3.8. Bomba de Combustvel. (Fonte: BOSCH, 2005)

    3.2.4 Mdulos Eletrnicos

    Os mdulos eletrnicos so os dispositivos responsveis pela leitura das entradas,

    acionamento das sadas e pelo gerenciamento do funcionamento dos protocolos de

    comunicao utilizados nos veculos. [GUIMARES, 2007]

    Um mdulo eletrnico automotivo como um computador. Possui internamente uma

    placa de circuito impresso com um microprocessador ou microcontrolador e um programa

    gravado em uma memria, isso pode ser observado na figura 3.9. Em funo do estado das

    entradas conectadas ao mdulo, o software decide o que realizar com as sadas.

    [GUIMARES, 2007]

    Existem vrios tipos de mdulos de controle, basicamente diferenciados pelas funes

    realizadas e pelas suas caractersticas tcnicas, especialmente em relao ao software.

    [GUIMARES, 2007]

  • 30

    3.2.4.1 Conceituao Tcnica

    uP/uC = Microcontrolador ou microprocessador: o crebro do mdulo eletrnico,

    responsvel pela execuo dos programas e pelo processamento e controle das atividades do

    mdulo.

    Mem = memria: armazena o programa do mdulo eletrnico. No geral, o tipo PROM

    ou Flash. O primeiro caso caracterizado por programa j gravado do fornecedor e no pode

    mais ser alterado (processo conhecido como mascaramento). O segundo caso caracterizado

    por permitir a troca do programa do mdulo a qualquer momento, procedimento comumente

    utilizado em algumas aplicaes ou situaes especiais, que necessitam da atualizao da

    verso do programa. [GUIMARES, 2007]

    Entradas: Porta de entrada dos sinais digitais e/ou analgicos medidos pelos transdutores

    (sensores). [GUIMARES, 2007]

    Sadas: porta de sada dos sinais digitais e/ou analgicos controlados pelo mdulo

    eletrnico. [GUIMARES, 2007]

    Figura 3.9. Diagrama de bloco de uma UCE. (Fonte: GUIMARES, 2007)

  • 31

    3.2.5 Gerenciamento de Motor Motronic

    Motronic o nome dado pela Bosch para sistemas de controle e regulagem do motor

    Otto. Originalmente a Motronic tinha a funo bsica de combinar a injeo eletrnica com

    uma ignio eletrnica em uma unidade de comando. Gradualmente foram adicionadas mais

    funes que se fizeram necessrias em funo das exigncias das leis para reduo de emisso

    de gs de escape, reduo do consumo de combustvel, aumento da demanda de potncia,

    conforto e segurana ao dirigir. [BOSCH, 2005]

    Uma outra funo importante da Motronic a monitorao da funcionalidade do sistema

    geral de diagnstico on board (OBD). Atravs das exigncias legais so impostas exigncias

    a Motronic, que resulta em torno da metade da capacidade do sistema Motronic (em termos de

    poder de computao e necessidade de memria) seja dedicada ao diagnstico. [BOSCH

    2005]

    O sistema Motronic contm todos os sensores para detectar os dados operacionais do

    motor e do veculo, bem como todos os atuadores para executar as intervenes de ajuste no

    motor Otto. A unidade de comando usa os dados dos sensores para captar o estado do motor e

    do veculo em intervalos muito curtos (a faixa de milissegundos para atender as exigncias em

    tempo real do sistema). Circuitos de entrada suprimem as interferncias dos sinais dos sensores

    e os colocam em uma faixa de tenso uniforme. Um conversor analgico-digital transforma

    ento os sinais preparados em valores digitais. Outros sinais so captados atravs das

    interfaces digitais (p. ex. Bus CAN) ou interfaces moduladas por largura de pulso (PWM

    Pulse Width Modulation). [BOSCH, 2005]

    A parte central da unidade de comando do motor um microcontrolador com a memria

    de programa (EPROM ou flash), na qual esto armazenados todos os algoritmos de comando

    de operaes so clculos baseados num determinado esquema e dados (parmetros,

    curvas caractersticas, mapas caractersticos). As grandezas de entrada derivadas dos sinais dos

    sensores influenciam os clculos nos algoritmos e com isso os sinais de comando para os

    atuadores. O microcontrolador reconhece baseados nesses sinais de entrada, a reao do

    veculo desejada pelo motorista e calcula a partir disso: [BOSCH, 2005]

    O torque necessrio;

  • 32

    O enchimento dos cilindros resultantes e a respectiva quantidade injetada;

    A ignio no tempo certo;

    Os sinais de comando para os atuadores, p. ex. do sistema de reteno de

    evaporao de combustvel, do turbo compressor do gs de escape, do sistema de

    ar secundrio

    Os dados do sinal de baixo nvel disponveis nas sadas do microcontrolador so adaptados

    pelos estgios de sada de potncia aos nveis necessrios para os respectivos atuadores

    [BOSCH, 2005].

    A M-Motronic abrange todos os componentes necessrios para o controle de um motor

    com injeo no coletor de admisso e borboleta de acelerao convencional [BOSCH, 2005].

    O motorista ajusta o fluxo de massa de ar e com isso o torque diretamente atravs do

    pedal do acelerador e da borboleta aceleradora. A Motronic adapta a necessidade de ar, p. ex.

    com baixa temperatura do motor ou para regulagem de marcha lenta usando o atuador de ar

    bypass. A partir da corrente de massa de ar aspirada, captada com a ajuda de sensores de carga

    (p. ex. medidor de massa de ar, sensor de presso do coletor de admisso), a M-Motronic

    calcula a massa de combustvel necessria, bem como o melhor ponto de ignio possvel para

    o ponto de funcionamento ajustado. Um funcionamento otimizado do motor consegue-se com

    a ativao das vlvulas de injeo e bobinas de ignio no tempo certo [BOSCH 2005].

    3.3 Diagnose On-Board (On Board Diagnostic OBD)

    O termo diagnose veicular (ou diagnstico veicular) representa as funes ou ferramentas

    que permitem a programao ou verificao do funcionamento de cada mdulo eletrnico

    existente em um veculo. Com o aumento da eletrnica embarcada, passa a ser mandatrio o

    desenvolvimento de dispositivos que, por exemplo, permitam o diagnstico de falhas eventuais

    dos sistemas. [GUIMARES, 2007]

    Considerando esta necessidade, podemos classificar as falhas em duas categorias: as

    possveis de serem identificadas pelo motorista e as identificadas somente com o auxlio de

    ferramentas especiais. A primeira chamada de On-Board Diagnosis (OBD) e realizada por

  • 33

    meio de avisos sonoros e lmpadas especficas existentes no painel de instrumentos. A segunda

    pode ser chamada de Off-Board Diagnosis e realizada pelos chamados Testers, dispositivos

    eletrnicos capazes de se comunicar com os mdulos do veculo sistemas. [GUIMARES,

    2007]

    Segundo KIENCKE e NIELSEN (2005, traduo nossa), diagnsticos de motores

    automotivos tm uma longa histria. Desde o primeiro motor automotivo do sculo XIV, era

    necessrio encontrar defeitos nos motores. Por um longo tempo, os diagnsticos eram

    realizados manualmente, mas ferramentas de diagnstico comearam a aparecer na metade do

    sculo XX. Um exemplo o estroboscpio que usado para determinar o tempo de ignio.

    Na dcada de 60, a mensurao do sistema de escape se tornou uma forma comum de se

    diagnosticar o sistema de combustvel. At 1980 todos diagnsticos eram feitos manualmente e

    de forma off-board. Foi nessa poca que a eletrnica e os microprocessadores gradualmente

    foram introduzidos nos carros. Essa abertura possibilitou o uso do diagnstico on-board. O

    objetivo foi criar uma forma fcil de encontrar falhas.

    Pode-se definir a diagnose on-board, basicamente, como a leitura das falhas dos sistemas

    do veculo por meio do painel de instrumentos. [GUIMARES, 2007]

    Entre os diversos objetivos procurados pela diagnose on-board, destacam-se aqueles

    ligados diretamente ao motorista ou ao condutor do veculo, como por exemplo:

    [GUIMARES, 2007]

    Alertar o motorista sobre o funcionamento inadequado dos sistemas, mesmo no

    havendo um sintoma de anomalia perceptvel;

    Facilitar ao motorista a identificao de falhas em caso de pane do veculo;

    Auxiliar o motorista quanto correta utilizao dos diversos sistemas (mecnicos e

    eletroeletrnicos) do veculo;

    Dentre os principais desafios que se apresentam para que um sistema de diagnose on-

    board possa ser considerado eficaz, destacam-se: [GUIMARES, 2007]

    Fcil acesso s informaes;

  • 34

    Fcil interpretao das informaes, no deixando dvidas;

    No transmitir alerta maior (ou menor) que o necessrio.

    Logicamente, um sistema de diagnose on-board que vise o desempenho timo deve ser

    projetado em funo do conhecimento e at mesmo da cultura de quem opera o veculo.

    Portanto, fornecer informaes insuficientes ou em demasia tambm uma questo de ponto

    de vista, intrinsecamente ligada formao (tcnica e cultural) do condutor do veculo. No

    caso de veculos comerciais que operam em frotas, podem-se minimizar esses efeitos por meio

    de treinamento dos operadores e motoristas. [GUIMARES, 2007]

    importante adicionar que, quando analisamos a evoluo da eletrnica embarcada nos

    veculos e a evoluo dos sistemas de diagnose on-board, notamos que ambas esto

    intimamente relacionadas. O conceito de diagnose on-board foi fundamental para o avano

    tecnolgico que vemos atualmente nos veculos. [GUIMARES, 2007]

    O componente que mais contribui para a modalidade de diagnstico embarcado o painel

    de instrumentos (cluster). [GUIMARES, 2007]

    Do final de 1920 at o final de 1950, a instrumentao bsica dos veculos era composta

    por velocmetro, indicador de presso do leo, temperatura do lquido de arrefecimento do

    motor e do indicador do nvel de combustvel. De fato, em muitos veculos, nenhum desses

    instrumentos possua, necessariamente, caractersticas eltricas, e alguns deles foram

    simplesmente substitudos por lmpadas de alarme, em veculos de menor preo e de produo

    em grande escala. [GUIMARES, 2007]

    A partir do ano de 1970 teve incio a instrumentao eletrnica propriamente dita,

    ampliando sua funo dentro do sistema veicular como um todo. Dentre as funes do painel

    de instrumentos adicionadas, podemos citar: [GUIMARES, 2007]

    Indicador de informaes e alertas;

    Gerenciador dos diversos sistemas eletrnicos;

    Provedor de informaes de conduo tima do veculo;

  • 35

    Apresentador de dados relativos diagnose dos diversos sistemas

    eletrnicos veiculares;

    Aquisitor de dados de conduo, para melhor gerenciamento de frota,

    entre outras.

    Todas essas funes esto relacionadas diagnose on-board, deixando clara a importncia

    do painel de instrumentos na estratgia de diagnstico.

    Segundo KIENCKE e NIELSEN (2005, traduo nossa), em 1988, a primeira

    regulamentao legal em relao ao diagnstico on-board, OBD, foi introduzida pelo CARB

    California Air Resource Board, inicialmente essa regulamentao foi aplicada somente na

    Califrnia, mas o Federal Environmental Protection Agency (EPA) adotou uma

    regulamentao similar e a aplicou em todo o Estados Unidos. Isso forou a indstria a

    introduzir mais e mais capacidade nos diagnsticos on-board dos veculos. Em 1994, uma nova

    e mais rigorosa regulamentao, a OBDII foi aplicada na Califrnia. Hoje o padro OBDII est

    na maioria dos sistemas de gerenciamento do motor. Seguindo o exemplo da Califrnia e dos

    Estados Unidos, esse tipo de legislao tem sido aplicada em diversos outros pases. O

    conector padro pode ser observado na figura 3.10.

    Figura 3.10 Conector padro OBD II (com adaptaes). (Fonte:

    http://www.obdii.com/connector.html#dates)

    De acordo com o pargrafo 1, do artigo 13 da lei n 8.723, de 28 de outubro de 1993,

    Os fabricantes de veculos automotores ficam obrigados a divulgar s concessionrias e

    distribuidores as especificaes e informaes tcnicas necessrias ao diagnstico e regulagem

    do motor, seus componentes principais e sistemas de controle de emisso de poluentes.

    Considerando que a Resoluo CONAMA (Conselho Nacional do Meio Ambiente) n

    315, de 2002, estabelece a utilizao de Sistemas de Diagnose de Bordo OBD por

  • 36

    constiturem tecnologia de ao comprovada na identificao de mau funcionamento dos

    sistemas de controle de emisso possibilitando a antecipao de medidas corretivas e a

    consequente preveno no aumento da emisso de poluentes atmosfricos. [RESOLUO

    CONAMA n 354, de 13 de dezembro de 2004]

    Considerando que a adoo do OBD nos veculos automotores representa expressivo

    avano tecnolgico que possibilita ao usurio do veculo prevenir a ocorrncia de danos

    severos aos sistemas de controle de emisso, contribuindo para a melhoria da qualidade

    ambiental, e dessa forma salvaguardar os interesses do consumidor e da sociedade em geral.

    [RESOLUO CONAMA n 354, de 13 de dezembro de 2004]

    3.4 Key Word Protocol 1281

    Segundo a SAE Society of Automotive Engineers (2008, traduo nossa), o Key Word

    Protocol 1281 um protocolo de comunicao de diagnstico proprietrio do grupo

    Volkswagen. O protocolo kw1281 necessita uma linha de comunicao bidirecional com o

    dispositivo externo, essa linha de comunicao conhecida como K Line. Este canal de

    comunicao pode ser utilizado por diversas Unidades de controle do veculo.

    3.4.1 Inicializao

    Segundo a SAE, a UCE kw1281 selecionada de todas as UCEs conectadas a k line por

    uma comunicao da ferramenta de diagnstico (Scan Tool). Essa comunicao d-se com o

    envio pela ferramenta de diagnstico do endereo da UCE kw1281.

    Segundo a SAE, com o intuito de acessar o modo de diagnstico, uma palavra com o

    endereo da UCE deve ser transmitida por meio da K line. A palavra com o endereo usado

    para simulao deve ser transmitida no formato de 10 bits, sob uma taxa de transferncia de 5

    baud, com variao de at de 1%.

    Segundo a SAE, a palavra com o endereo dever ser composta, como descreve a figura

    3.11, e na mesma sequncia:

  • 37

    Figura 3.11. Inicializao da UCE. (Fonte: SAE, 2008)

    3.4.2 Byte de Sincronizao

    Segundo a SAE, a comunicao deste protocolo baseada nas especificaes ISO 9141 e

    ISO 14230-2.

    Segundo a SAE, depois que a UCE recebeu o bit de stop na palavra com o endereo

    identificado como sendo o prprio endereo da UCE, aguardado pelo perodo de 1 bit para

    que a ferramenta de diagnstico possa se preparar para a comunicao subsequente.

    Segundo a SAE, depois de aguardar o tempo, a UCE reage com o envio do byte de

    sincronizao pela k line. O byte de sincronizao segue a seguinte estrutura, apresentada na

    figura 3.12:

    Figura 3.12. Byte de sincronizao. (Fonte: SAE, 2008)

  • 38

    Segundo a SAE, o byte de sincronizao transmitido com a mesma taxa de sinalizao

    que usada pela transferncia subseqente. A taxa de sinalizao no deve ser diferente de

    10400 baud, com variao de 1%.

    3.4.3 Keyword

    Segundo a SAE, dois bytes chave so transmitidos depois do byte de sincronizao.

    As palavras tm a seguinte estrutura:

    Tabela 3.1. Bytes-chave. (Fonte: SAE)

    1 start bit (logical 0, low potencial, reaction of UCE to 1-0 transition)

    7 key data bits

    1 parity bit (parity odd)

    1 stop bit (logical 1, high potencial)

    Estes bytes-chave devem ser considerados como pertencentes a uma informao de 14

    bits, nessa informao o byte menos significativo 0x01 transmitido primeiro, seguido pelo

    byte mais significativo 0x8A como apresentado na figura 3.13.

    Figura 3.13. Bytes chave. (Fonte: SAE, 2008)

  • 39

    Segundo a SAE, depois da transmisso do segundo byte-chave, a UCE aguarda o envio

    do complemento do segundo byte-chave pela ferramenta de diagnstico como confirmao

    da efetivao da transmisso. Nessa transmisso a ferramenta de diagnstico deve observar

    o intervalo de 25 ms antes de enviar o complemento. Este intervalo tem a finalidade de

    permitir que a UCE tenha tempo suficiente para mudar para o modo de recebimento.

    Segundo a SAE, concludo este processo de comunicao, a UCE transmite o primeiro

    byte do servio de identificao da UCE.

    3.4.4 Formato do Byte de Dados

    Segundo a SAE, durante a comunicao, a ferramenta de diagnstico e a UCE deve

    operar com o seguinte formato de byte de dados, de acordo com a figura 3.14:

    Figura 3.14. Formato do dado. (Fonte: SAE, 2008)

    3.4.5 Estrutura de Servio

    Segundo a SAE, as informaes que so trocadas entre a ferramenta de diagnstico e a

    UCE esto organizada em servios. Um servio deve ser combinado de vrias mensagens.

    Todas as mensagens devem ter a mesma estrutura. Cada mensagem consiste de um byte, no

    qual o tamanho da mensagem transmitido, um contador da mensagem, a identificao do

    servio (SID Service Identification), mensagem especfica e o fim da mensagem. Na figura

    3.2 apresentada a estrutura do servio.

  • 40

    Tabela 3.2. Estrutura do servio. (Fonte: SAE, 2008)

    3.4.5.1 Tamanho da Mensagem

    Segundo a SAE, o byte do tamanho da mensagem especifica o nmero de bytes

    subseqentes que compe a mensagem.

    3.4.5.2 Contador da Mensagem

    Segundo a SAE, a primeira mensagem transmitida ( a primeira mensagem de

    identificao da UCE) tem o contador de mensagem com o valor 1. O valor do contador de

    mensagem incrementado a cada mensagem transmitida, este valor varia de 0 a 255. Duas

    mensagens transmitidas em subseqncia devero sempre ter direes diferentes de

    transmisso. O contador de mensagem dever sempre ser um valor par quando for enviado

    pela ferramenta de diagnstico, e um valor par, quando enviado pela UCE.

    3.4.5.3 Identificao do Servio

    Segundo a SAE, a identificao do servio o terceiro byte a ser transmitido. Ele fornece

    a informao do servio dos quais esto sendo enviados a informao ou servio requisitado.

    3.4.5.4 Bytes Especficos da Mensagem

    Segundo a SAE, bytes especficos da mensagem so necessrios se outra informao

    solicitada em adio identificao do UCE.

  • 41

    3.4.5.5 Byte do Fim da Mensagem

    Segundo a SAE, o ltimo byte da mensagem o byte do fim da mensagem. O byte sempre

    tem algum contedo, normalmente o caractere ASCII ETX (End of Text), na qual

    transmitida com o MSB (Most Significant Bit) =0, portanto, representa o nmero 0x03. A

    razo para isto que somente o ltimo byte no salvaguardado por um handshake. O

    receptor dever checar o ltimo byte para estabelecer se o mesmo contm o valor ETX com

    base no tamanho da mensagem recebida. Abaixo, a figura 3.15 exemplifica o fluxo de execuo

    de uma funo.

    Figura 3.15. Fluxo de execuo de uma funo. (Fonte: SAE, 20008)

    3.5 Padro ASCII

    O American Standart code for Information Interchange ou ASCII atribui valores de 0

    a 255 para letras maisculas, minsculas, dgitos numricos, marcas de pontuao e outros

    smbolos. Caracteres ASCII podem ser divididos dentro das seguintes sees: [COZENS e

    WAINWRIGHT, 2000]

  • 42

    0 31: Cdigos de controle;

    32 127: Padro, implementao de caracteres independentes;

    128 255: Smbolos especiais, conjunto de caracteres internacionais

    3.6 Bluetooth

    Bluetooth uma tecnologia destinada a servir como padro universal de conexo entre

    equipamentos, ou entre equipamentos e seus perifricos por meio de uma faixa limitada de

    rdio. Os perifricos interconectados podem ser desde terminais mveis, impressoras,

    organizaes pessoais, notebooks, computadores pessoais, bem como qualquer tipo de

    equipamento eletrnico, como mquinas de caf, relgios eletrnicos, terminais de pedgio

    e caixas automticos, brinquedos de crianas, sistemas de reproduo de som domestico de

    alta fidelidade, entre outros. Alguns destes perifricos podem ser vistos na figura 3.16 e

    3.17. [BERNAL, 2002]

    Figura 3.16. Rede local Bluetooth. (Fonte: BERNAL, 2002)

    Foi escolhido o nome Bluetooth para esse padro em homenagem ao rei medieval

    dinamarqus Harald Blaatand II ou Bluetooth (940-981). Esse rei se tornou notvel por sua

    luta para unificar a Dinamarca e a Sucia, da mesma forma como os engenheiros modernos

  • 43

    passaram a lutar pela padronizao internacional do Bluetooth, inicialmente foram cinco

    companhias promotoras do projeto: Ericsson, IBM, Intel, Nokia e Toshiba. Posteriormente,

    juntou-se ao grupo a 3Com, Lucent, Microsoft e Motorola. Mais tarde outras 2.164

    empresas e entidades passaram a integrar o grupo consorciado. [BERNAL, 2002]

    Um trabalho conjunto com o IEEE (Instituto de Engenheiros Eletricistas e Eletrnicos)

    802 formou o grupo 802.15.

    Figura 3.17. Perifricos Bluetooth. (Fonte: BERNAL, 2002)

    O sistema Bluetooth baseia-se em processos de comunicao, controlados por

    protocolos, que so transportados pelas interfaces areas. As reas de cobertura dos

    dispositivos Bluetooth so separadas em conjuntos de at oito dispositivos prximos que

    compem uma pico net. Um dos dispositivos do conjunto pico net definido como

    mestre e prov sinal de relgio como referncia e a seqncia de saltos hop de dados

    para sincronizar as comunicaes entre todos os membros da pico net. [BERNAL, 2002]

    As aplicaes potenciais para as redes Bluetooth so inmeras. Aparelhos de som

    podem ser integrados via canal Bluetooth com o fone de ouvido do usurio, aparelhos de

    medio sendo calibrados automaticamente pelas informaes providas pelos servidores,

    informaes sobre pacientes internados em hospitais podem ser transmitidas

  • 44

    ininterruptamente para mdicos e enfermeiros, portando em seus cintos terminais mveis,

    bem como garons podem anotar pedidos que sero transmitidos diretamente para os

    servidores de controle de produo, suprimentos e cobrana dos restaurantes mais

    automatizados. [BERNAL, 2002]

    3.6.1 O Uso de Sistemas Bluetooth em Embarcaes Automotivas

    Estender as funcionalidades do carro;

    Proporcionar uma interface homem-mquina, permitindo aos usurios operarem

    dentro de carros terminais celulares, rdios, fones de ouvido e outros dispositivos

    de forma hands free. Permitir o uso de cartes inteligentes SIM do tipo usado

    nos terminais GSM;

    Os dispositivos portteis podem exportar sua interface com o usurio para o carro;

    Personalizar a interao e as reaes dos dispositivos do veculo, tais como: rdio

    e celulares. O prprio controle remoto de abertura das portas e desligamento do

    sistema de alarmes pode ser controlado por meio de comunicao Bluetooth e

    cdigos de segurana;

    Acesso a posicionamento de veculos por meio de localizao por sensoriamento

    Bluetooth;

    Possibilidade de interao entre o terminal celular e os dispositivos internos do

    veculo;

    Diagnstico e programao de dispositivos internos por meio de interao com

    gigas de teste, diagnstico e programao, localizados em oficinas, centros

    automotivos e pontos de acesso fixados pelos fabricantes;

    Os carros embutiro dispositivos de integrao com os dispositivos portados

    internamente pelos usurios do automvel, bem como trocaro informaes com

    dispositivos externos, localizados pelas vias nas quais transitaro os veculos.

  • 45

    Conforme a figura3.18, exemplificado um exemplo de aplicao automotiva que utiliza a

    o padro de comunicao bluetooth

    Figura 3.18. Aplicaes Bluetooth automobilsticas. (Fonte: BERNAL, 2002)

  • 46

    4 PROPOSTA E SOLUO DO MODELO

    O projeto aqui proposto tem o objetivo de mostrar ao condutor do veculo

    informaes referentes ao funcionamento do sistema de gerenciamento do motor do

    veculo. A apresentao dessas informaes pretende propiciar ao condutor do veculo

    uma melhoria na conduo do veculo utilizado na implementao, que fornece apenas

    as informaes de velocidade, indicador do nvel de combustvel, indicador da

    temperatura do lquido de arrefecimento, luz indicadora de presso do leo do motor, e

    hodmetro total. Alm disso, o projeto tambm visa alertar ao motorista se existe

    algum problema no sistema de gerenciamento do motor, indicando quando possvel, o

    sistema ou componente com defeito.

    Para atingir o objetivo almejado, foi definido o seguinte modelo de

    implementao, apresentado na figura 4.1:

    Figura 4.1. Topologia do Sistema de Monitoramento Veicular

  • 47

    4.1 Veculo Utilizado

    O veculo utilizado para o projeto o Gol, ano 97 modelo 98, produzido pela montadora

    Volkswagen, conforme figura 4.2. O veculo possui o motor AT 1.0 de 8 vlvulas e utiliza

    como combustvel apenas gasolina e possui sistema de injeo eletrnica de combustvel

    multiponto.

    Figura 4.2. Veculo Volkswagen Gol utilizado no projeto. (Fonte: autor)

    Tabela 4.1. Ficha tcnica do veculo. (Fonte:

    http://revistaautoesporte.globo.com/EditoraGlobo/componentes/article/edg_article_print/1,3916,406657-

    1683-1,00.html, Com adaptaes)

    Gol 1.0 8v

    Potncia (cv/rpm) 54,4/5.000

    Torque (Kgfm/rpm) 8,5/3.5000

    Velocidade Mxima (Km/h) 147

    Acelerao 0-100 Km/h (s) 17,5

    Consumo cidade (Km/l) 11,2

    Consumo estrada (Km/l) 14,2

    Peso (Kg) 935

    Tanque de combustvel (l) 51

    O veculo foi escolhido por que foi nele que foi identificada a ausncia de informaes

    importantes de bordo e de diagnstico do veculo, o que dificulta um monitoramento adequado

    das condies de funcionamento e conduo do veculo. O painel do veculo pode ser

    visualizado na figura 4.3.

  • 48

    Figura 4.3. Painel de instrumentos do Gol. (Fonte: autor)

    O sistema de gerenciamento do motor do automvel apresentado o Motronic MP9.0,

    produzido pela empresa BOSCH e apresentado na figura 4.4. Esse sistema gerencia os

    sensores e atuadores do sistema de injeo eletrnica do veculo.

    Figura 4.4. UCE Motronic MP9.0. (Fonte: autor)

  • 49

    A UCE em questo possui uma tomada de diagnstico para a aquisio de informao.

    Esta tomada utiliza o padro fsico OBDII, e fisicamente baseado no padro ISO 9141-2. O

    padro possui 16 pinos para alimentao do dispositivo tester e para comunicao. Neste

    veculo em particular, conforme a figura 4.5, a tomada de diagnstico possui apenas 3 destes

    pinos conectados a UCE, os pinos so o pino 7, conhecido como K-line, que responsvel

    pela comunicao com o dispositivo externo, o pino 4 que o pino que contm a conexo

    GND, e o pino 16 que est conectado a alimentao de 12 V corrente contnua para

    alimentao do dispositivo externo.

    Figura 4.5. Conector OBDII do Gol. (Fonte: autor)

    4.2 Interface VAG-COM

    Para que a comunicao entre o notebook e a tomada de diagnstico possa ser realizada,

    necessria a utilizao de uma interface para a atenuao do sinal de sada da tomada de

    diagnstico, que no trabalha com os mesmos valores de tenso e corrente que os

    computadores padro PC x386.

    Pretendia-se elaborar o hardware da interface, utilizando o CI ELM 327, este CI (Circuito

    Integrado) tem a funo de se comunicar com vrios protocolos de comunicao de

    diagnsticos diferentes, todos baseadas no conector padro OBDII. Atravs do estudo do

  • 50

    conector do veculo e sua pinagem, foi identificado atravs de referncias em sites e livros

    como o do Alexandre Guimares, que este conector era compatvel com o protocolo ISO

    9141-2 no qual o CI ELM 327 era compatvel.

    O CI foi adquirido e a interface de hardware foi elaborada e testada fora do veculo, e

    constatou-se que todos os valores apresentaram os valores de tenso e corrente compatveis

    com os descritos no datasheet do CI. Depois foram efetuados testes no veculo, e durante os

    testes no foi possvel obter qualquer tipo de comunicao com o veculo.

    Aps inmeros testes e pesquisas, constatou-se a inviabilidade de utilizao desta

    interface baseada no ELM 327, pois apesar de toda literatura indicar que o tipo de conector do

    veculo compatvel com o protocolo 9141-2, ele utiliza um protocolo proprietrio da

    Volkswagen, o Keyword Protocol 1281, que apesar de ser compatvel fisicamente com o

    protocolo ISO 9141-2, no compartilha as mesmas caractersticas de comunicao. Por essa

    razo foi necessrio encontrar outra interface de comunicao, que fosse compatvel com o

    protocolo kw1281. Este processo consumiu um tempo considervel da elaborao do projeto,

    cerca de um ms.

    A interface escolhida foi a VAG-COM, por que uma das poucas que se comunica com o

    protocolo proprietrio KW1281, outro fator relevante para a utilizao da interface foi a

    razovel facilidade para a aquisio deste produto.

    Figura 4.6. Interface VAG-COM. (Fonte: autor)

    Esta interface, visualizada na figura 4.6, produzida pela empresa Ross-Tech, que est

    sediada na cidade de Lansdale, Pennsylvania, nos Estados Unidos. A Roos-Tech uma

  • 51

    empresa que produz software e hardware de diagnstico para automveis. Para a elaborao

    deste projeto alm da interface, foi utilizado o software desenvolvido por esta empresa. O

    software o VAG-COM, verso 311-2, conforme figuras 4.7 e 4.8. O software uma verso

    shareware com algumas funcionalidades limitadas de diagnostico do veculo, esta verso

    permite visualizar as informaes de bordo e a visualizao de alguns erros do sistema de

    gerenciamento do motor do veculo. O software foi utilizado como modelo e tambm foi feita

    a tentativa de engenharia reversa no processo de comunicao com a UCE, atravs do

    monitoramento da porta serial do notebook.

    Figura 4.7. Aplicao VAG-COM (exibio dos dados de identificao da UCE). (Fonte: autor)

    Figura 4.8. Aplicao VAG-COM (valores dos blocos de dados). (Fonte: autor)

  • 52

    Uma caracterstica que merece ateno desta interface que ela apenas atenua o sinal e

    faz a converso do padro de comunicao para USB. Portanto todo controle do fluxo da

    informao com a UCE fica a cargo do software desenvolvido, o que demanda um

    entendimento mais aprofundado do funcionamento do protocolo.

    4.3 Interface de Integrao

    Para a comunicao entre o veculo e o dispositivo mvel, previa-se inicialmente apenas a

    utilizao de uma interface de hardware. Durante a pesquisa e implementao do software no

    dispositivo mvel e testes da interface notou-se que a interface de comunicao necessitaria de

    um dispositivo que possusse o USB host controller.

    Para alcanar o objetivo do projeto, adotou-se outra soluo. Essa soluo utiliza um

    notebook junto interface VAG-COM como mediador da comunicao entre a UCE do

    veculo e o dispositivo mvel. A interface VAG-COM atenua o sinal oriundo da UCE do

    veculo coletado na tomada de diagnstico e o repassa a porta USB do notebook, que possui

    instalado o driver que possibilita a comunicao com a interface de diagnstico VAG-COM,

    esse driver fornecido pela empresa FTDI- Future Technology Devices International Limited,

    que produz o CI que est embarcado no VAG-COM e faz a converso do sinal para o padro

    USB.

    O notebook acessa os dados da interface por meio de uma porta de comunicao serial,

    esta porta criada por meio do driver da FTDI. A porta serial permite o envio e recebimento

    de dados da UCE do veculo.

    Para estabelecer a comunicao com a UCE do veculo e o notebook foi desenvolvido um

    software embarcado no notebook. Este software estabelece comunicao com a UCE do

    veculo, e coleta os dados disponveis no canal de comunicao de forma sncrona. Aps a

    coleta os dados so tratados, onde feita a identificao da informao coletada e seu

    tratamento para posterior envio ao dispositivo mvel.

    Aps o tratamento da informao ela enviada por meio de transmisso de dados

    Bluetooth para o dispositivo mvel. Para tanto, utilizado um adaptador Bluetooth.

  • 53

    4.4 Dispositivo Mvel

    O equipamento escolhido para a apresentao das informaes para o usurio foi o

    dispositivo mvel smartphone da marca HTC, modelo TYTNII.

    Tabela 4.2. Especificao do TYTNII (com adaptaes). (Fonte:

    http://www.htc.com/www/product/tytnii/specification.html. Com adaptaes.)

    TYTN II

    Processor Qualcomm MSM7200TM, 400MHz

    Operating System Windows Mobile 6 Professional

    Memory ROM: 256MB

    RAM: 128MB SDRAM

    Dimension 112 mm (L) X 59 mm (W) X 19 mm (T)

    Weight 190g with battery

    Display 2.8 inch, 240 X 320 QVGA TFT-LCD display with

    adjustable angle and backlight

    Connectivity Bluetooth 2.0

    Wi-Fi: IEEE 802.11 b/g

    HTC ExtUSB (11-pin mini-USB and audio jack

    in one)

    GPS antenna connector

    Battery 1,350 mAh rechargeable Li-polymer battery

    Standby time:

    Up to 350 hours for UMTS

    Up to 365 hours for GSM

    Talk time:

    Up to 264 minutes for UMTS

    Up to 420 minutes for GSM

    Up to 120 minutes for video

    call

    AC Adapter Voltage range/frequency: 100 ~ 240V AC,

    50/60Hz

    DC output: 5V and 1A

    Este aparelho foi escolhido por sua capacidade relativamente alta de processamento para

    um dispositivo mvel, possui uma tela com tamanho adequado para visualizao da

    informao pelo condutor do veculo, sem prejudicar a visibilidade original do veculo e

    minimizando a perda de ateno do motorista, e por ser um dispositivo compacto, pode ser

    embarcado com facilidade no painel do veculo, em uma posio de fcil leitura para o

    condutor do automvel.

    Alm das caractersticas citadas anteriormente, o HTC TYTNII utiliza o sistema

    operacional Windows Mobile 6.0, que um sistema operacional muito intuitivo e de fcil

    manuseio pelo usurio, o que facilita a leitura das informaes e o manuseio do software

  • 54

    embarcado no dispositivo. Outra caracterstica do Windows Mobile sua integrao nativa

    com as linguagens da plataforma de desenvolvimento .NET. O TYTNII apresentado na

    figura 4.9.

    Figura 4.9. HTC TYTNII. (Fonte: http://www.itreviews.co.uk/hardware/h1387.htm)

    4.5 O Software Desenvolvido

    O sistema desenvolvido neste projeto constitudo de dois softwares que trabalham de

    forma integrada. O primeiro software est alocado no notebook e responsvel por

    estabelecer uma conexo com a UCE, solicitar as suas informaes, coletar os dados

    disponveis, identificar e tratar essa informao e disponibiliz-la para o outro software, que

    est embarcado no dispositivo mvel. Este software por sua vez, recebe a informao j

    padronizada e a disponibiliza para o condutor do veculo atravs de uma interface grfica.

    O software embarcado no notebook do veculo chamado de software de conexo e

    integrao Bluetooth, pois ele est encarregado de se conectar a UCE e transmitir os dados

    ao dispositivo mvel, atravs de uma conexo Bluetooth. O software que est embarcado

    no dispositivo mvel e tem a funo de apresentar as informaes padronizadas ao condutor

    do veculo chamado de software de apresentao da informao ao condutor. Na figura

    4.10, pode ser vita a viso geral do sistema.

  • 55

    4.5.1 Software de Conexo e Integrao Bluetooth

    O Software de Conexo e Integrao Bluetooth a aplicao integrante do sistema de

    monitoramento veicular que tem a funo de intermediar a comunicao entre o veculo e o

    dispositivo mvel. A necessidade deste intermdio justifica-se pela ausncia de hardware

    controlador de host USB no dispositivo mvel.

    Este software, desenvolvido em C#, utiliza a metodologia de linguagem orientada a

    objeto, e responsvel por coletar e transmitir as informaes de bordo e de diagnstico a

    UCE do veculo. Para isso o software foi elaborado em 4 classes, onde 3 representam camadas

    lgicas, e uma classe esttica auxiliar. O diagrama de classes apresentado na figura 4.11.

    Sistema de Monitoramento Veicular

    Conexo e Integrao Bluetooth Apresentao da Informao ao

    Condutor

    Conecta UCE

    Solicita e recebe e a

    informao

    Transmite informao ao

    dispositivo mvel

    Recebe informao do

    notebook

    Apresenta informaes ao

    usurio

    Figura 4.10. Viso geral da organizao do software. (Fonte: autor)

  • 56

    Figura 4.11. Diagrama de Classe da Aplicao. (Fonte: autor)

    4.5.1.1 A Classe Conexo

    A classe conexo responsvel por estabelecer a conexo com a UCE do veculo, atravs

    da interface VAG-COM. Esta conexo utiliza o padro serial de comunicao para se

    comunicar com a interface VAG-COM, que por sua vez repassa o sinal a UCE do veculo.

    Essa classe contm os mtodos necessrios para a efetivao da conexo com a UCE, e

    para o controle da comunicao.

    4.5.1.2 A Classe TrataDados

    Essa classe responsvel por receber os bytes recebidos da classe Conexo e computar

    esses valores para obter a informao de bordo e diagnstico no padro convencional de

    leitura. Ela utiliza a camada de conexo com base para a aquisio dos dados, e de acordo com

    a informao obtida aplicado o mtodo adequado na camada de comunicao.

  • 57

    Na tabela 4.3 so mostrados os clculos utilizados na implementao do prottipo. Cada

    valor composto de 3 bytes, um byte identifica o tipo de informao e os dois restantes

    (chamados de byte a e byte b) so manipulados atravs de clculos para a apresentao do

    valor padronizado ao condutor do veculo.

    Tabela 4.3. Clculos de converso das informaes de bordo. (Fonte: autor)

    Valor Clculo *(Fonte: http://www.blafusel.de/)

    RPM 0.2 * a * b

    Tempo de Injeo a * b * 0.01

    Tenso da Bateria 0.001*a*b

    Temperatura do Lquido de Arrefecimento do Motor a * (b - 100) * 0.1

    Velocidade 0.01*a*b

    Relao Lambda 0.0001 * a * (b - 128) + 1

    4.5.1.3 A classe Comunicao

    Esta classe responsvel por instanciar as classes anteriores de forma ordenada para que

    os dados possam ser obtidos. Esta classe tambm responsvel por estabelecer a conexo e

    envio de dados ao dispositivo mvel de forma sincronizada.

    na classe de comunicao que so solicitadas atravs de dados as informaes de bordo

    e de diagnstico da UCE do veculo. As informaes de bordo so solicitadas atravs dos

    mtodos solicitaDados e blocoDados.

    O mtodo solicitaDados, solicita UCE informaes de grupo de leitura de dados que so as

    informaes de bordo, alm de requisitar o grupo de dados este mtodo tambm informa qual bloco de

    dados que ser transmitido pela UCE. Cada bloco de dados contm quatro valores de bordo do veculo.

    Tabela 4.4. Blocos de dados e valores identificados. (Fonte: autor)

    Bloco de Dados Valores por grupo

    1 RPM, Temperatura do lquido de arrefecimento do motor,

    2 RPM, Tempo de injeo, Tenso da bateria, temperatura do ar

    admitido

    3 RPM, Tempo de injeo, angulao da borboleta de acelerao

    4 RPM, Tempo de injeo e velocidade

    5 RPM, fator lambda

    6 Fator lambda, Fator lambda

    7 RPM, Temperatura do lquido de arrefecimento do motor

    9 Fator lambda

  • 58

    Pode-se notar que o valor de RPM aparece de forma redundante em vrios blocos, isso

    til na aplicao, pois este campo atualizado mais vezes que os outros campos.

    As informaes apresentadas ao condutor foram selecionadas de acordo com sua

    relevncia e facilidade de entendimento, ento foi dada prioridade nas informaes que o

    condutor geralmente j tem familiaridade.

    As informaes de erro de algum componente da UCE so adquiridas dos mtodos

    solicitaErro e erroUce. O mtodo solicitaErro faz a requisio do grupo de leitura de erros, e o

    mtodo erroUce retorna os erros encontrados, se no houver erro armazenado na memria de

    erro da UCE, o valor retornado ser igual a zero, caso contrrio ser retornado trs bytes para

    a identificao de cada erro.

    Os dois primeiros bytes do erro so concatenados em valor hexadecimal e posteriormente

    convertido em um valor inteiro, este valor inteiro comparado com os cdigos de erro

    armazenados em um arquivo texto. Esse arquivo contm vrios cdigos de erro, com suas

    respectivas descries, que so retornadas pelo mtodo erroUce, da classe trataDados.

    Abaixo, na figuara 4.12 visulizado o diagrama de caso de uso na viso da aplicao.

    Figura 4.12. Diagrama de Caso de Uso da Aplicao. (Fonte: autor)

  • 59

    4.5.2 Software de Apresentao da Informao ao Condutor

    O software embarcado em dispositivo mvel responsvel por receber os dados

    transmitidos pela aplicao embarcada em notebook e apresentar essa informao ao usurio

    do veculo. Para isso o sistema possui duas classes que adquirem a informao e apresentam

    esta informao ao condutor do veculo atravs de um formulrio padro do Windows Mobile.

    Conforme a figura 4.13, o software composto de duas classes: a classe Comm e a classe

    FormApresentacao.

    Figura 4.13. Diagrama de classe da aplicao embarcada no dispositivo mvel. (Fonte: autor)

    4.5.3 A Classe Comm

    Esta classe responsvel pelas configuraes da comunicao serial Bluetooth. No

    programa a comunicao feita de forma serial atravs de uma porta COM, isso proporciona

    uma transparncia da implementao da comunicao Bluetooth entre o dispositivo mvel e o

    notebook

    4.5.4 A Classe FrmApresentao

    Esta classe responsvel pelo controle do formulrio que apresenta graficamente as

    informaes ao condutor do veculo, e tambm responsvel por coletar as informaes

    transmitidas pelo notebook.

  • 60

    Esta Classe possui a implementao de uma Thread. A Thread necessria, pois existe

    concorrncia de processamento entre a execuo e controle do formulrio e a coleta e

    atualizao dos dados no formulrio, e a atualizao destas informaes s possvel com este

    tipo de processamento paralelo.

    As informaes so apresentadas em trs guias, duas so destinadas a informar as

    informaes de conduo e a restante, as informaes de diagnstico.

    Figura 4.14. Guias de apresentao das informaes da aplicao. (Fonte: autor)

    Pode-se notar na figura 4.14 que so apresentadas as seguintes informaes:

    Velocidade

    Rotao do motor

    Temperatura do lquido de arrefecimento

    Distncia Percorrida

    Tenso da bateria

    Consumo de combustvel

    Relao lambda;

    Tempo de injeo;

  • 61

    Erros apresentados

    A aplicao de apresentao de informaes ao condutor contm dois usurios, a prpria

    aplicao que usuria da aplicao embarcada no notebook e o condutor do veculo, que

    responsvel pela inicializao e finalizao da informao, alm da escolha da guia de

    informao a ser exibida, essas aes so mostradas na figura 4.15 e 4.16.

    Figura 4.15. Diagrama de Caso de Uso (Viso do sistema). (Fonte: autor)

    Figura 4.16. Diagrama de Caso de Uso (Viso do Condutor). (Fonte: autor)

  • 62

    5 APLICAO DA SOLUO COM RESULTADOS

    Aps a concluso das funcionalidades bsicas do software embarcado no notebook e no

    dispositivo mvel, iniciaram-se os testes no veculo. Os primeiros testes ocorreram com o

    veculo em repouso e com o motor desligado. Atravs deste teste foi possvel depurar a

    aplicao para a identificao das informaes recebidas e verificar a preciso dos resultados

    obtidos, atravs da comparao com os dados disponveis no veculo e com os dados obtidos

    da aplicao VAG-COM. O software ficou em estado de execuo por cerca de 50 minutos

    ininterruptos, sem perca de informao, conforme a fugura 5.1.

    Figura 5.1 Dados brutos recebidos da UCE do veculo. (Fonte: autor)

  • 63

    Figura 5.2. Dados recebidos da UCE tratados.