Вопрос

Самая простая установка автомобильного ПК

Публикую здесь, так как этот вопрос, похоже, не относится к теме ни на сайте об электронике, ни на сайте о Raspberry.



Я хотел бы установить автомобильный компьютер (Raspberry Pi) и интересуюсь, какое минимальное оборудование необходимо для его питания от автомобиля. У меня есть плюс аккумулятора, минус аккумулятора/масса шасси и датчик зажигания.



Я понимаю, что понижающего преобразователя (12 В-> 5 В) недостаточно, так как при запуске автомобиля напряжение в линии питания может достигать 100 В или около того (не уверен в точной цифре).



Если мне нужно стабильное питание 5 В, пока работает двигатель автомобиля, и 0 В, когда двигатель не работает, какое решение будет самым простым и дешёвым?



Редактировать: Я хочу подключить его к тем трём проводам, о которых говорилось выше, и спрятать их, чтобы не было видно кабеля, идущего к прикуривателю.



Перевод вопроса с Mechanics Stack Exchange
Лицензия: CC BY-SA (2.5–4.0)
Оригинальный вопрос: https://mechanics.stackexchange.com/questions/52296/simplest-installation-of-car-powered-car-pc

0 Комментариев

  1. Для вашего Raspberry Pi устройство настолько дешёвое, что я бы посоветовал использовать адаптер с 12 В на 5 В. Только убедитесь, что он обеспечивает достаточный ток, так как не все USB-адаптеры на 5 В обеспечивают достаточный ток для Raspberry Pi. Это особенно актуально, если вы используете одну из лучших моделей Raspberry Pi, например Raspberry Pi 3 Model B.



    Однако, если кто-то собирается установить более дорогой компьютер, например стоимостью в несколько сотен долларов, или использовать ноутбук в автомобиле, я бы выбрал инвертор, преобразующий 12 В в 120 В или 230 В. Затем я бы подключил блок питания компьютера к инвертору. Большинство компьютеров высокого класса имеют блок питания на 120 В или 230 В (как правило, он должен работать с обоими напряжениями).



    Причина? Как правильно заметил @vini_i, в системе зарядки возникают скачки напряжения до 100 В. Если скачок настолько сильный, что что-то выходит из строя, то это ваш инвертор за 30 долларов, а не автомобильный компьютер за 300 долларов или, что ещё хуже, ноутбук за 1000 долларов. Обычно такие инверторы спроектированы так, чтобы не выходить из строя из-за скачков напряжения, но иногда скачки напряжения могут быть настолько сильными, что что-то выходит из строя.



    Я бы не стал полагаться на то, что зарядное устройство для телефона за 5 долларов выдержит скачок напряжения в 100 В. Оно может передать скачок на выход. Но, с другой стороны, Raspberry Pi настолько дешёвый, что я не против, если он сгорит. И я точно не считаю выгодным покупать инвертор за 30 долларов ради Raspberry Pi за 25 долларов. Кроме того, инвертор относительно громоздкий по сравнению с Raspberry Pi.


  1. Так совпало, что я сейчас работаю над своим carpc, хотя это корпус формата mini-ATX.



    Я использовал один из них: http://www.mini-box.com/DCDC-USB-200 — возможно, он слишком мощный для вашего приложения, но у него есть некоторые преимущества:




    • защита от скачков напряжения U

    • некоторые параметры электропитания сохраняются после выключения зажигания

    • Включение/выключение по сигналу зажигания для корректного завершения работы (хотя я не уверен, что это можно подключить к Raspberry Pi



    Если вы не хотите использовать прикуриватель, вы можете подключить что-то подобное к жгуту проводов автомобильной магнитолы.


  1. @TomasBy В этот список входят только более крупные устройства. Вместо того чтобы разбирать устройство, я бы просто установил разъём для прикуривателя, чтобы в случае поломки устройство можно было заменить за 10 секунд. Micro-USB — один из самых распространённых кабелей, так что с этим проблем не будет. Вам нужно будет подключить разъём для прикуривателя к цепи «Hot in Run», которая включается при запуске двигателя... в блоке предохранителей могут быть свободные клеммы специально для подключения таких устройств. Если вы хотите задать более сложный вопрос, не могли бы вы пояснить, почему вы его задаёте?
  1. Хм, я их здесь не вижу, а мне нужно было техническое объяснение. Но, думаю, проще и дешевле всего будет использовать автомобильный адаптер для прикуривателя. Кроме того, мне нужен кабель USB — micro USB (он у меня есть).
  1. ...и Amazon.com :о)
  1. Он довольно большой для желаемого размера OP.
  1. Я согласен, что цена немного завышена, но это настраиваемое устройство DC-DC мощностью 150 Вт, а не зарядное устройство для телефона мощностью 5–10 Вт. Учитывая назначение устройства, цена не так уж плоха, и оно очень хорошее. У меня такое есть.
  1. Цена завышена. Есть аналогичные продукты для Pi, которые стоят примерно в два раза дешевле. Подключение: здесь написано «USB для расширенной настройки»?
  1. @juhist — Вы правы. Я об этом не подумал, но производители должны выпускать всё больше источников питания с поддержкой USB-разъёмов для зарядки. Поскольку автор вопроса ничего об этом не упоминает, как и о том, в каком автомобиле он работает, можно предположить, что в его автомобиле есть такая возможность. Очень верное замечание. Я отредактирую свой ответ.
  1. Электронные модули, которые принимают автомобильные 12 В и вырабатывают 5 В, продаются в каждом круглосуточном магазине, на заправке и продуктовом магазине в развитых странах. Прямо рядом с кабелями для зарядки телефонов. Их даже не закапывают рядом с трансмиссионной жидкостью, они обычно находятся рядом с кассой, где вы их не заметите. Это, пожалуй, самый популярный электронный продукт на земле.



    Всё, что вам нужно сделать, — это подготовить то, что будет располагаться по обе стороны модуля: автомобильную розетку на 12 В типа «прикуриватель» и USB-разъём на плате Raspberry. USB-разъемы продаются рядом с модулями на той же витрине. Розетку для прикуривателя вам придётся искать по всему миру в любом магазине автозапчастей, в Radio Shack или Walmart/Kmart она тоже может быть.



    Розетка для прикуривателя нужна для того, чтобы в случае поломки устройства вы могли заменить его за 10 секунд на парковке магазина, где вы его купили.






    У вашего замка зажигания есть несколько положений: «Выключено/заблокировано», «Дополнительное оборудование», «Работа» и «Запуск». «Дополнительное оборудование» — это промежуточное положение замка зажигания, предназначенное для того, чтобы вы могли сидеть в машине и слушать радио, при этом двигатель, топливные насосы и вентиляторы системы охлаждения не расходуют заряд аккумулятора. Большинство людей даже не подозревают о существовании положения «Дополнительное оборудование».



    В блоке предохранителей вашего автомобиля могут быть свободные клеммы, специально предназначенные для подобных целей. Некоторые цепи будут постоянно под напряжением, некоторые — «под напряжением во время работы» (но не во время запуска), некоторые — «под напряжением во время работы/запуска», некоторые — «под напряжением во время работы вспомогательных систем/во время работы». Вам нужно будет решить, какую цепь удобнее использовать и какая подходит для вашей цели. Функция «Горячий запуск» на несколько секунд отключает питание, пока вы запускаете двигатель.


  1. @vini_i — отличная информация, спасибо за дополнение. Я мог бы предположить, что большинство устройств, например автомобильные зарядные устройства, имеют такую же встроенную «защиту». Производители должны знать о таких скачках напряжения и предусматривать защиту от них. Похоже, что 1 мс при напряжении 200 В недостаточно даже для того, чтобы нагреть резистор. Я соответствующим образом обновлю свой ответ.
  1. Из-за скорости импульса система ведёт себя как переменный ток, а не как постоянный. Сопротивление больше не имеет значения, потому что его компенсирует импеданс. Импеданс аккумулятора становится настолько высоким, что он не может подавить такой короткий импульс. Обычный автомобильный конденсатор тоже не поможет. Причина, по которой ничего не перегорает, заключается в том, что, как и у @BryanBoettcher, все отдельные модули имеют внутреннюю защиту. Я пытался найти ссылку, но не смог. GM требует, чтобы модуль выдерживал следующие нагрузки (по памяти): импульсы 200 В длительностью 1 мс с интервалом в 30 секунд, постоянное напряжение +24 В и постоянное напряжение -12 В.
  1. @vini_i тогда поставьте VBO (прерыватель напряжения) на 23 В перед этим китайским преобразователем за 1 доллар.
  1. @Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2: Я знаю, ты думаешь, что из-за этих скачков напряжения всё сгорит, но они действительно случаются. Предполагается, что нетривиальное оборудование будет временно отключаться и «переживать скачок напряжения», если оно не способно справиться с переходным процессом. Существует целая схема входного фильтра для обработки переходных процессов в автомобильной электронике.
  1. @TomasBy Я использовал один из этих дешёвых преобразователей постоянного тока в постоянный для видеорегистратора, в котором блок питания нужно было спрятать в корпусе зеркала (он небольшой), и он отлично работал. Их можно найти на Amazon и в любом другом магазине электроники.
  1. Почти все внешние устройства ЭБУ работают от напряжения 12 В постоянного тока (+/-2 В). (ПРИМЕЧАНИЕ: как отмечает @juhist, все больше автомобилей поддерживают выходное напряжение 5 В постоянного тока для зарядки портативных устройств через USB-порты. Возможно, напряжение 5 В постоянного тока уже доступно, но без информации о конкретной модели автомобиля мы не сможем вам помочь.) Напряжение не скачет, если только не возникают необычные условия, например, когда автомобиль неправильно «подкуривают» или происходит что-то подобное. У пользователя нет доступа к источнику питания 5 В постоянного тока. Единственный источник питания 5 В находится внутри ЭБУ, и понижение напряжения осуществляется внутри ЭБУ.



    Самый простой способ сделать то, что вам нужно, — использовать автомобильное зарядное устройство для телефона с дополнительной розеткой. Такое устройство можно разместить за приборной панелью практически в любом автомобиле. Подключите розетку к источнику питания с ключом, а затем подключите выход зарядного устройства напрямую к Raspberry Pi. Всю проводку можно без проблем спрятать. Автомобильное зарядное устройство должно обеспечивать достаточную стабилизацию напряжения, чтобы вы могли получить необходимый источник питания 5 В постоянного тока, не беспокоясь о скачках напряжения. Они предназначены для работы с переменным напряжением, которое вырабатывается автомобильной системой, и для обеспечения стабильного напряжения. При подключении к ключевой схеме он отключается при выключении автомобиля.



    В системе действительно случаются скачки напряжения. Это может быть вызвано резким падением нагрузки, например, при отключении компрессора кондиционера. Электроника в автомобиле защищена от таких скачков. По словам @vini_i, компания GM защищает электронику своих автомобилей от скачков напряжения до 200 В длительностью 1 мс с интервалом в 30 секунд (спасибо за дополнение, vini_i!). Я также предполагаю, что любое надёжное автомобильное зарядное устройство будет иметь такую встроенную защиту. Автомобильный аккумулятор выступает в роли буфера для большинства скачков напряжения, но не может справиться с некоторыми из них. Если бы он не справлялся, мы бы постоянно сталкивались с выходом из строя телефонов. Кроме того, в генераторе (большинства автомобилей) есть внутренний регулятор, который поддерживает напряжение на приемлемом уровне, чтобы обеспечить работу автомобиля и при этом сохранить заряд аккумулятора. Насколько мне известно, в автомобиле есть только одно место, где напряжение превышает норму, — это катушка зажигания. Вряд ли вы захотите использовать её в качестве источника питания для своей электроники, это точно! Напряжение на них составляет 40 000 В постоянного тока (если не больше). Да, это не убьёт человека, но точно разбудит его, если вас ударит током :о)


  1. Залив блох и понижающий преобразователь постоянного тока, подключённый к прикуривателю и управляемый зажиганием.



    Большинство прикуривателей отключаются при включении стартера...


  1. Зачем: я хочу, чтобы всё поместилось в отсек для двойной DIN-рейки. В разъёме автомагнитолы есть контакты 12 В, GND и IGN. Я думаю, что IGN используется при работающем двигателе (или, может быть, это «дополнительный» контакт). Нужно будет как-нибудь это проверить.
  1. Я не согласен с тем, что пользователю недоступны 5 В постоянного тока. В моей машине (гибридной Toyota RAV4 2016 года выпуска) точно есть USB-выход на 5 В, который можно использовать для зарядки мобильных телефонов и других устройств. Поскольку 5 В постоянного тока становятся всё более распространёнными, в будущем всё больше автомобилей будут оснащаться USB-выходом на 5 В постоянного тока.
  1. @Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2: внутренняя электроника автомобиля и продукция известных производителей выдержат такие неблагоприятные условия. Китайскому USB-заряднику за 1 доллар всё равно, поэтому он и стоит 1 доллар. :)
  1. @BryanBoettcher — я не говорю, что их не бывает. Я говорю, что система спроектирована таким образом, чтобы выдерживать их, не нанося вреда электронным компонентам автомобиля. Сегодня во всё большем количестве автомобилей используется всё больше электроники. Если бы системы не справлялись с скачками напряжения или не были бы к ним готовы, всё бы вышло из строя. Если электроника в автомобиле не выходит из строя, то и с Raspberry Pi проблем не возникнет.
  1. @TomasBy — все устройства, к которым вы подключаете свой телефон, заряжаются от сети 5 В.
  1. Автомобильное зарядное устройство: я не уверен, что у меня есть такое, которое выдаёт 5 В. Если бы я мог использовать китайскую штуку за 1 доллар, было бы проще.
  1. @TomasBy — я был вполне серьёзен, когда сказал, что можно использовать автомобильное зарядное устройство, которое у вас есть. Если вы похожи на меня, то, скорее всего, у вас есть пара старых зарядных устройств с толстым разъёмом mini-USB, которые вы больше не можете использовать (использует ли кто-нибудь их... ну, может быть, если вы всё ещё пользуетесь телефоном с откидным экраном.) Просто отрежьте от него конец и определите, какие провода за что отвечают (плюс/минус), а затем подключите его к Raspberry Pi.
  1. @vini_i — аккумулятор сгладит большую часть того, что там происходит. Если бы кто-то действительно беспокоился по этому поводу, можно было бы добавить в систему конденсатор, который обеспечил бы ещё большую защиту. Как я уже сказал, если бы это действительно было проблемой, вы бы ежедневно поджаривали части своей электроники в машине. При правильно работающей системе зарядки беспокоиться не о чем.
  1. На самом деле в системе зарядки возникают скачки напряжения до 100 В. Главное, что они очень короткие — менее 1 мс. Из-за своей кратковременности они обладают низкой энергией и могут быть рассеяны, например, с помощью TVS-диода. Другая проблема заключается в том, что они очень быстрые. При такой скорости аккумулятор имеет очень высокое сопротивление. Из-за этого явления импульс распространяется по системе практически беспрепятственно. Основной причиной таких скачков является отключение муфты переменного тока, но скачок может вызвать любое резкое снижение нагрузки. Зарядные устройства для мобильных телефонов обычно защищены от таких явлений.
  1. Как насчёт $1 преобразователя из Китая? Думаю, в зажигании установлен предохранитель на 7,5 А, чего более чем достаточно.
  1. На самом деле вам понадобится всего лишь адаптер для прикуривателя с USB-кабелем для Raspberry Pi. Если вам нужно что-то более долговечное, вы можете отсоединить провода от прикуривателя за консолью и подключить их таким образом.
  1. Давайте продолжим обсуждение в чате.
  1. @finleyarcher: я бы всё равно хотел, чтобы автомобильный компьютер реагировал на то, что происходит с автомобилем, то есть не требовал отдельного включения и выключения.
  1. В целом я хочу сказать, что установка на планшет намного проще, чем на Raspberry Pi, и он может делать почти столько же, сколько и оба устройства, которые, скорее всего, будут работать под управлением какой-либо версии Linux.
  1. Вам всё равно придётся разбирать зарядное устройство для планшета, чтобы запитать его. Я имел в виду, что если у вас есть устройство с аккумулятором, вам не нужно учитывать возможность отключения устройства. В случае с Raspberry Pi вам нужно выполнить мягкое отключение. Проект ardumotive охватывает некоторые из этих аспектов
  1. То есть, я так понимаю, вы планировали приобрести адаптер для подключения к радио? Для большинства автомобилей, если вы используете 12 В и заземление, питание будет подаваться, когда автомобиль включен в режиме аксессуаров или в режиме движения, но не во время запуска двигателя.
  1. raspberrypi.org/blog/the-carputer ardumotive.com/raspberry-car-pc.html Вот две подходящие ссылки. Я думаю, вы не учитываете возможность выключения системы. Raspberry Pi — это маленький компьютер, и многократное принудительное выключение повышает вероятность того, что вы повредите систему и вам придётся менять её. Рассмотрите вариант с планшетом с пользовательской прошивкой, так как у него есть аккумулятор и вам нужна только простая схема зарядки, как вы и планировали.
  1. @finleyarcher: Да, но я хочу иметь возможность переключаться между ними.
  1. Это что, замена радио?
Вы уже ответили на этот вопрос