סטרומפיוטר – למחשב את הוי-סטרום

אומרים שהצורך הוא אבי כל המצאה. לפני כשנה וחצי קניתי אופנוע סוזוקי וי-סטרום 650 משנת הדגם 2011. אקרא לו "סימן 1א". למה א'? בגלל מערכת ה- ABS שלא הייתה קיימת בדגמים שיצאו עד 2007, להם אקרא "סימן 1". אחלה אופנוע, באמת. מספק את הסחורה ונותן תמורה מלאה למחיר. ואת ההנאה הרבה שהפקתי ממנו אתם יכולים לראות בטיולים עליהם כתבתי כאן בדו"גרי בעבר. אלא שכמה דברים קטנים היו חסרים לי. למשל, לדעת באיזה הילוך אני נמצא או מהי הטמפרטורה המדויקת של האוויר או מה מצב המצבר. מידע הכלול במחשב דרך הכלול באופנועי תיור יוקרתיים וגדולים יותר.
לפני כשנה יצא הוי-סטרום 650 מודל 2012 ("סימן 2") ושמחתי לגלות שסוזוקי דאגה להוסיף את מחוון ההילוך וגם את תצוגת טמפרטורת האוויר (טמפרטורת המנוע תמיד הופיעה בצג של כל המודלים, כחמישה 'פסים'). רציתי גם אני את ה"בונבונירות" הללו, אך מודל 2011 בידי ואין לי שום כוונה למכור את האופנוע.

נכון, אפשר לקנות רכיבי צד שלישי (בלעז AFTERMARKET) הנותנים פתרון לכל אחד מהדרישות שהצגתי, אך רכיבים אלו אינם אלא בדרך כלל פתרון מאוחד – כלומר אינם באים כפתרון במארז אחד מאותו היצרן. לרוב מדובר בשלושה רכיבים שלא קשורים האחד לשני ומעבר כך הם די יקרים. אבל זו לא הסיבה האמיתית, אני סתם מחפש תירוצים. פשוט התחשק לי לבנות מערכת כזו בעצמי, מאפס. סוג של אתגר אינטלקטואלי. לא עסקתי באלקטרוניקה ובקרים ממוחשבים מאז ימי התיכון ועתה אחרי עשרים שנה שוב אינני ילד, תמו נעוריי שיבה זרקה במלך ואני מתגעגע קצת לתחום. טוב, מאוד מתגעגע לזה.

עם מחשבות אופטימיות אלה יצאתי לדרך – ידעתי שאני מחפש פתרון פונקציונלי, כלומר פתרון שקודם כל יעבוד. את הפרויקט התחלתי עם שם הקוד Mk1B (או בעברית סימן 1ב') ותוך כדי עבודה הבזיקה במוחי הקודח (מחום המלחם וריח הבדיל המותך) ההברקה הבאה:
מריץ' ורץ' יוצא ריצ'רץ', מוי-סטרום וקומפיוטר יוצא סטרומפיוטר.
לא אלאה את הקוראים בכל הפרטים הטכניים, ולו רק כי "נאסר עלי" על ידי הנהלת דוג"רי לעלף את הרוכבים הנאמנים של האתר, אך אסקור את הפרויקט ממעוף הציפור.ראשית, הפרויקט בנוי משני חלקים:

1. המוח – בקר ממוחשב שמעבד את הנתונים, מתחבר לחיישנים השונים ושולט בתצוגה
2. התצוגה – תצוגה דיגיטלית של LCD , נורות LED וחיישן אור.

המוח
במרכזו של הסטרומפיוטר נמצא בקר ממוחשב הנקרא ארדואינו (Arduino) שהינו פרויקט קוד פתוח, מהידועים והנפוצים בעולם. MIT השתמשו בבקר באופנוע המירוצים החשמלי שלהם eSuperbike שהשתתף במרוץ באי מאן בשנת 2011. אם זה טוב ל-MIT זה מספיק טוב גם לי (המתעניינים באופנוע המרתק של MIT יוכלו למצוע מידע נוסף בקישור הבא).

לארדואינו קיימות גרסאות שונות אבל באופן כללי הוא זול מאוד, 12 דולר בממוצע, ונותן תמורה מדהימה למחיר. המוח מהיר ובעל זיכרון פנימי גדול (16 מגה הרץ ו-32 קילובייט בהתאמה, ממיר/מייצב מתח פנימי והוא בעל חיבורים רבים (דיגיטליים ואנלוגיים כולל חיבור USB) יחד עם אינסוף אפשרויות להרחיבה. בקיצור, חלום לכל חובב אלקטרוניקה. התכנות מתבצע בשפה פשוטה שמבוססת על שפת C כשישן אינסוף דוגמאות וספריות מוכנות המגובות בקהילת מפתחים תומכת וחזקה ולכן קל מאוד להתחיל. אפשר לבנות איתו כמעט כל דבר הדורש בקרה בזמן אמת.

התצוגה

התצוגה בנויה משלושה חלקים:
1. תצוגת LCD (עם אור רקע צהבהב ואותיות שחורות) – התצוגה יכולה להראות טקסט בתווים בשפה האנגלית ומספרים. יש בתצוגה שבחרתי שתי שורות עם 16 תווים בכל שורה.

2. נורות LED – אחת עבור כל הילוך. רציתי לראות את מצב ההילוך באופן דומה לאופנועי/רכבי מירוץ. בתצוגת דיגיטלית רגילה קשה לראות את הספרה משתנה אם היא באותו מקום, אבל אם לכל הילוך יש נורה משלו ועוד בצבע שונה אז קל מאוד להבין בזמן הרכיבה את מצב ההילוך. זהו אלמנט בהנדסת אנוש שלדעתי גם היצרנים הגדולים לא נותנים עליו את הדעת (רכבתי בעבר על ב.מ.וו R1200GS ולא היה ניתן לקרוא את מצב ההילוך בזמן רכיבה. משם הגיע הרעיון).

3. חיישן אור – החיישן מודד את כמות האור והתצוגה והנורות משנות את עוצמתן בהתאם. מדוע צריך את החיישן? באור יום התצוגות צריכות להיות קורנות בעוצמה כדי שייראו (צמצם העין סגור והעין לא רגישה לאור) ואילו בלילה התצוגות חייבות להיות מעומעמות אחרת יסנוורו (צמצם העין פתוח והעין רגישה לאור).

איך זה עובד?
כדי לדעת איזה הילוך פעיל, יש לדעת את המתח היוצא מתיבת ההילוכים לכיוון המחשב של האופנוע (ECU). יש כבל הנושא רמת מתח שונה עבור כל הילוך שנבחר (Gear Position Sensor). בוי-סטרום זהו כבל ורוד היוצא מתיבת ההילוכים. התחברתי לכבל על ידי מחבר POSI-TAP מצד אחד ומצד שני לכניסה אנלוגית של הארדואינו. כך הבקר דוגם את המתח שבכבל וכפועל יוצא את מצב ההילוך הנוכחי. כדי למדוד טמפרטורת אוויר חיברתי את הארדואינו לרכיב מיוחד שרכשתי, מד טמפרטורת המודד טמפרטורת בדיוק רב ומחזיר תוצאה דיגיטלית.

מצב המצבר נדגם על ידי הארדואינו גם דרך כניסה אנלוגית. לשם כך השתמשתי במחלק מתח המנחית את מתח המצבר מ-20 וולט ל-5 וולט זאת למרות שבפועל המצבר לא מגיע למתח של יותר מ-14.5 וולט. תמיד עדיף להיות זהיר ולהשאיר מרווחי בטחון – בכביש וגם באלקטרוניקה. תוכנה היא סלחנית בדרך כלל ביחס לשגיאות, אבל חומרה היא מאוד לא סלחנית. טעית? שרפת פיזית משהו (או התחשמלת..). לכן הוספתי בקופסה של המוח ממיר ומייצב מתח מיוחד המיועד לשימוש ברכב. אם בונים אז בונים כמו שצריך ולא מחפפים אחרת, אם יש שינוי מתח פתאומי והמעגל לא מוגן כראוי, המכשיר עלול להיהרס מיד. את קופסת המוח מיקמתי מתחת למושב, ואילו התצוגה מחוברת למרכז הכידון באמצעות התקן של חברת RAM. המוח מחובר לתצוגה ע"י כבלי רשת מחשב.

החלטתי להפוך את הפרויקט לקוד פתוח – זה מתאים לאופי שלי וגם יהיה זה פרויקט הקוד הפתוח השלישי שלי. כמו כן, אני לא מאמין שהכל חייב להיות מסחרי. גם אם אחליט להפוך את הפרויקט למסחרי אני לא רואה פגיעה עתידית. יש מרחק עצום בין אב-טיפוס או קיט לבנייה לבין מוצר מסחרי. תכלו לעקוב אחר הפרוייקט בקישור הבא.

לאחר כמה חודשי פיתוח (בעיקר בלילות וסופ"ש) הגעתי למצב של אב-טיפוס עובד ב"מעבדה". בחיל ורעדה חיברתי את המערכת לאופנוע, תפילה קטנה לבורא עולם שלא יתפוצץ שום דבר במערכת או גרוע מכך באופנוע. בדיקות אחרונות של החיווטים, סיבוב המפתח ל-ON ו….זה עובד כמו גדול!
ישנם מעט רגעי אושר הדומים לרגע בו פרי מוחך קורם עור וגידים והופך לדבר אמיתי ומוחשי. בייחוד נכון הדבר כאשר מדובר ביצירה הנדסית מורכבת שנתקלה בבעיות רבות בדרך. נסיעת מבחן של שעתיים ביום חורף שמשי בסוף ינואר ,שלמזלי לא היה לא קפוא מדי, הראתה שכל המערכות עובדות כפי שתוכננו. מאז עברה שנה של ניסויים בתנאים שונים והעסק עובד יפה מאוד. הוי-סטרום שלי איננו עוד מודל 2011, אלא וי-סטרום 2011 סימן 1ב'!

כמה זה עלה לי?
ראשית אני מתעלם בחישוב מעשרות שעות המו"פ שהושקעו בפרויקט. העלות הישירה של אב הטיפוס הייתה כ-150 דולר. בחודשים האחרונים הצטרפו אלי 4 משוגעים לדבר, אחד מהם מתכנן מעגל מודפס ייעודי, ואנחנו מנהלים את הפרויקט בצורה מקוונת בקישור הבא.
ומה הלאה? זהו רק השלב הראשון ויש בראשי כל מיני רעיונות לעתיד:

1. חיבור למד הדלק – לשם מדידה מדויקת של מצב הדלק.

2. חיבור למד המהירות – לשם חישוב מרחק (כידוע, מרחק הוא פונקציה של מהירות וזמן).

3. חישוב צריכת דלק ממוצעת – אם ידועים המרחק ומצב הדלק ניתן בקלות לחשב את צריכת הדלק הממוצעת, וזהו הנתון שבאמת אני מעוניין להציג (לא את מד הדלק או המהירות או המרחק שכבר מוצגים בוי-סטרום).

4. קישוריות לטלפון סלולרי דרך בלוטות' – אם אכתוב אפליקציה לאנדרואיד/אייפון אוכל לשלוט בסטרומפיוטר דרכה במקום חיבור ה-USB הנוכחי. כמו כן אוכל לוותר לגמרי על התצוגה שבניתי ולהציג את כל הנתונים בתוך האפליקציה (קל לחבר טלפון לכידון – שוב, באמצעות התקנים של חברת RAM).

5. קישוריות לאינטרנט/WIFI– למעשה אני רוצה להפוך את האופנוע לשרת אינטרנט נייד. האופנוע יכול לענות לבקשות או לשלוח הודעות החוצה. יש לזה שימושים נחמדים רבים.

6. מצפן דיגיטלי ו/או חיבור ל-GPS

כאמור הרעיונות רבים והאפשרויות כמעט בלתי מוגבלות. עם הרוח הגבית מההצלחה הגיע הזמן לעבוד במרץ על הוי-סטרום סימן 1ג'.

להערות, הארות ושאלות: yuval.doogri@gmail.com