rancang bangun pembaca display data on board diagnostic (obd) mesin mobil berbasis arduino

Seminar Nasional Telekomunikasi dan Informatika (SELISIK 2016) Bandung, 28 Mei 2016

213

Yani Prabowo, I Wayan Degeng

Seminar Nasional Telekomunikasi dan Informatika 2016

ISSN : 2503-2844

RANCANG BANGUN PEMBACA DISPLAY DATA ON

BOARD DIAGNOSTIC (OBD) MESIN MOBIL BERBASIS

ARDUINO


Universitas Budi Luhur

Jalan Ciledug Raya, Petukangan Jakarta Selatan

[email protected], [email protected]

Abstrak

Saat ini teknologi otomotif dan sistem

komputer sudah menyatu saling mendukung.

Terlihat dari teknologi otomotif yang dahulu

menggunakan karburator dan platina untuk

menghasilkan daya. Saat ini sudah digantikan

dengan sistem injeksi bahan bakar yang

dikontrol oleh komputer. Komputer ini tidak

hanya untuk mengatur supplay bahan bakar

dan pengapian tetapi hampir seluruh

komponen pada sebuah mobil dikendalikan

oleh komputer. Data komputer pada kendaraan

ini dapat diakses dengan On Board Diagnostik

(OBD) II yang mulai diaplikasikan sejak tahun

1996. Keuntungan penggunaan komputer ini

adalah untuk memudahkan pemilik dan

mekanik mencari kerusakan dan memperbaiki

kendaraan karena semua aktifitas terekam

dalam OBD II. Seperti peringatan waktunya

servis atau jika ada kegagalan fungsi akan ada

kode kesalahan yang dikeluarkan oleh Engine

Control Unit (ECU). Pada Penelitian ini adalah

membuat alat untuk membaca ECU melalui

OBD II berbasiskan mikrokontroler arduino

yang ditampilkan pada layar LCD untuk

informasi kepada pengemudi mengenai

kondisi kendaraan. Komunikasi antara

Arduino dengan OBD II dilakukan

menggunakan teknology Bluetooth.

Kata Kunci : OBD II, Arduino, ECU,

Bluetooth

Abstract

Currently the automotive technology

and computer systems has been integrated to

support each other. In the past, automotive

technology used carburetor and platinum

contactor to generate power, but it is replaced

with fuel injection system that is controlled by

a computer. The computer is not only control

the fuel supply and ignition timing but control

almosty all components of the car. Computer

data on vehicles can be accessed by On Board

Diagnostics (OBD) II which began to be

applied since 1996. The advantage of using

computer is to make the owners and

mechanics work easier in diagnostic and

repair the vehicle because all activities are

recorded in OBD II. For example: the ECU

will activate service schedule warning and any

engine malfunction will also be reported by

the ECU. This research is to create a tool to

read the Engine Control Unit (ECU) via OBD

II based on Arduino microcontroller that is

displayed on the LCD display to inform the

driver of the vehicle condition. The

communication between Arduino the OBD II is

done using Bluetooth technology.

Keyword : OBD II,Arduino, ECU, Bluetooth

I. PENDAHULUAN On-board diagnostics, atau OBD,

merupakan istilah otomotif yang mengacu

pada kemampuan diagnostik pada kendaraan.

Sistem OBD memberikan fasiltas kepada

pengguna kendaraan atau teknisi untuk dapat

mengakses status kendaraan dalam berbagai

sub-sistem. OBD membantu untuk memantau

kondisi kendaraan dengan mengambil data

dari engine control unit (ECU). Untuk

membaca ECU perlu peralatan tambahan yaitu

scanner yang umumnya hanya untuk satu

merek kendaraan dan harganya relative mahal.

Tujuan penelitian ini merancang rangkaian alat

untuk menampilkan data-data diagnostik

mesin dari ECU yang ditampilkan pada LCD

dan memanfaatkan teknologi Bluetooth untuk

transfer data antara OBD dengan ardiuno.

II. Kajian Literatur II. 1. Arduino


214



ISSN : 2503-2844

Arduino adalah suatu platform open

source untuk melakukan prototyping

menggunakan hardware dan software yang

mudah dipakai. Arduino dapat membaca

berbagai input seperti posisi saklar, cahaya,

scan finger, bluetooth, WiFi, message Twitter,

lalu mengendalikan output berdasarkan input-

input itu, seperti motor, LED, LCD, bahkan

melakukan suatu publikasi online. (Kaur et al.

2013).

II. 2. Engine Control Unit

Engine Control Unit (ECU) adalah

sebuah electronic control unit yang

mengendalikan serangkaian actuator, dari

internal combustion angine untuk memperoleh

performa mesin yang optimal. ECU bekerja

dengan car membaca berbagai sensor pada

mesin, lalu menginterpretasikan data itu

memakai multidimensional performance map

(atau look up table), lalu mengatur aktuator.

(Ajudia et al. 2014), seperti terlihat pada

gambar 1.

Gambar 1. Diagram Blok ECU sebuah mobil

II. 3. Onboard Diagnostic System (OBD)

Sistem OBD memiliki sistem berbasis

mikrokontroler dan memonitor sensor yang

dipasang pada kendaraan untuk mengamati

berbagai parameter terkait dan sistem kontrol

emisi / perangkat, unit pengolahan akan

mengambil input dari sensor untuk diolah oleh

pengkondisi sinyal dan akan dihitung nilai

real-time parameter kendaraan kemudian

memberikan output. Sistem akan dapat

mendiagnosa kesalahan dalam parameter,

seperti perubahan mendadak yang abnormal,

memberitahu pengguna dari kondisi normal,

dan menunjukkan penyebab kesalahan. Sistem

OBD dipasang di kendaraan untuk

meningkatkan di efisiensi bahan bakar dan

mengendalikan emisi dari gas buang, selain itu

sistem obd juga memberikan peringatan

kepada pengemudi mengenai kerusakan yang

timbul pada kendaraan. (Anil & Kiran 2013).

Saat ini sistem OBD II menggunakan

mikrokontroler yang mulai diimplementasikan

1994. Kemampuan OBD-II ini ditambahkan

dengan kemampuan untuk memonitor catalyst

efficiency monitoring, engine misfire

detections, kanister purge system monitoring,

secondary air system monitoring, EGR system

flow rate monitoring. Output dari sistem OBD

adalah lampu peringatan dengan simbol mesin,

disajikan untuk driver di instrument cluster.

Hal ini dikenal sebagai lampu indikator

kerusakan (MIL). Ketika suatu kesalahan telah

terdeteksi maka lampu MIL ini akan menyala.

Setiap kesalahan akan menyalakan kode lampu

MIL.Hal ini disebut dengan kode diagnostik

masalah (DTC) diatur dan disimpan dalam

ECU (Electronic Control Unit) memori. Setiap

DTC menunjukkan kesalahan komponen atau

sirkuit tersebut. Informasi yang tersimpan

dalam sistem OBD dapat diperoleh melalui 16

pin konektor data link (DLC) terletak di kabin

kendaraan, seperti terlihat pada gambar 2.

Gambar 2. Foto dan nomor-nomor pin OBD

Untuk membaca data dari system OBD-II

ini diperlukan rangkaian tambahan yang

disebut serial diagnostic interface.Diagnostik

tool ini dapat berkomunikasi dengan sistem

OBD pada kendaraan dengan protocol

komunikasi yang telah disepakati diantara

produsen kendaraan.(Dzhelekarski & Alexiev

2005), seperti terlihat pada gambar 3.


215



ISSN : 2503-2844

Gambar 3. Rangkaian interface adaptor OBD

Sistem dengan RS232 .

II. 4. ELM 327 Interface

ELM327 adalah perangkat berbasis

mikrokontroler PIC khusus diprogram

dirancang untuk menangani komunikasi dalam

standar OBD-II. Ini beroperasi pada daya 5V

dan memberikan umpan balik debugging

melalui 4 LED yang menunjukkan pertukaran

data. Data diterima melalui salah satu dari tiga

standar sinyal dan kemudian oleh ELM327

yang menafsirkan data dan mengirimkan pada

baris RS232 standar yang dapat dibaca oleh

ATMega644. Demikian pula, ketika perintah

dikirim ke ELM327 oleh MCU, itu ditafsirkan

dan diubah menjadi protokol signaling yang

benar yang kemudian ditransmisikan ke mobil.

ELM327 tidak membaca perintah atau data

yang sedang dikirim tetapi hanya

mengkonversi data ASCII pada baris RS232

ke tegangan yang tepat di port OBD-II.

(Čabala & Gamec 2012).

II. 5. Bluetooth

Bluetooth adalah standard teknologi

wireless untuk pertukaran data pada jarak

dekat.Bluetooth memakai

frekwensigelombang radio UHF, ISM band

pada frekwensi 2,4 – 2,485 GHz. HC-05 serial

Bluetooth module operates on 3.3V while

other devices are operates on generally 5V to

12V. (Jayantilal 2014).

II. 6. Penelitian yang terkait

Penelitian yang dilakukan oleh Ajudia et

all adalah membuat prototype ECU dengan

berbasiskan mikrokontroler 16 bit, ecu ini

dirancang untuk dapat menerima inputan dan

menghasilkan output yang sesuai dengan

program yang diberikan. (Ajudia et al. 2014).

Penelitian yang dilakukan oleh min-jin el all,

adalah mendekteksi bagian kendaraan apabila

mengalami kerusakan, data tersebut akan

ditransmisikan dengan Bluetooth dan

ditampilkan pada layar dashboard sebagai

peringatan kepada pengemudi tetapi hanya

symbol. (Mi-JinKim, Jong-Wook Jang 2010).

III. ANALISA DAN PERANCANGAN

IV. 1. Tahapan Penelitian

Tahapan penelitian yang dilakukan

adalah dengan perancangan perangkat keras

dan pembuatan program untuk Arduino

dengan sistem OBD II. Seperti disajikan pada

Gambar 4.

Gambar 4. Tahapan penelitian

IV. 2. Perancangan Perangkat keras

Pada penelitian ini akan dirancang baik

perangkat keras maupun perangkat lunak agar

sebuah sistem kompak dapat mengambil dan

menampilkan data mesin langsung dihadapan

pengemudi. Hal ini akan membantu

pengemudi untuk mendeteksi kerusakan secara

dini. Perancangan ini berbasiskan

mikrokontroler arduino sebagai pusat

pengendali data masukkan dari OBD-II yang

ditransmisikan melalui bluetooh, seperti pada

Gambar 5.

Gambar 5. Blok Diagram Sistem

VDIP

1

MOD

ULE /

USB

STIC

LCD

MODU

LE

AR

DU

I

NO

UN

O

ELM

327

ADA

PTE

R / OBD

II

E

C

U

M

ob

i

l MENU

BUTTO

N

BLUE

TOOT

H


216



ISSN : 2503-2844

Data dari ECU mesin mobil akan dibaca

oleh arduino dengan melalui ELM327 adapter

OBD-II. ELM327 OBD-II ini digunakan

sebagai penyesuaian komunikasi data antara

ECU dengan serial RS232. Data yang diterima

oleh arduino harus diterjemahkan oleh

perangkat lunak yang ditanamkan pada

perangkat keras tersebut. Data tersebut seperti

mengenai RPM mesin, Suhu mesin, tekanan

oksigen untuk pembakaran, MAP sensor.

ELM 327 Adapter

ELM327 adalah perangkat berbasis

mikrokontroler PIC khusus diprogram

dirancang untuk menangani komunikasi dalam

standar OBD-II. Ini beroperasi pada daya 5V

dan memberikan umpan balik debugging

melalui 4 LED yang menunjukkan pertukaran

data. Data diterima melalui salah satu dari tiga

standar sinyal dan kemudian oleh ELM327

yang menafsirkan data dan mengirimkan pada

RS-232.

Bluetooth Shield

Penggunaan Bluetooth pada

penelitian ini untuk menerima dan

mengirimkan data antara OBD dengan

Arduino dan Bluetooth. Bluetooth juga mudah

digunakan dengan mikrokontroler untuk

membuat aplikasi wireless. Interface yang

digunakan adalah serial RXD, TXD, VCC dan

GND. Built in LED sebagai indikator koneksi

bluetooth.Tegangan input antara 3.6 ~ 6V.

Arus saat unpaired sekitar 30mA. Jarak efektif

jangkauan sebesar 10 meter. Bluetooth shield

ini dihubungan dengan arduino sebagai sarana

komunikasi antara OBD II melalui ELM327.

IV. 3. Perancangan Perangkat Lunak

Program dirancang sesuai dengan flow

chart pada gambar 6 berikut ini. START

INITIALIZE

ARDUINO

PB

PRESSED 1X

TAMPILKAN

RPM

WELLCOME

ENGINE MONITOR

SYSTEM

PRESS MENU BUTTON

SELESAI

TAMPILKAN

SUHU

PB

PRESSED 2X

PB

PRESSED 3X

TAMPILKAN

TEKANAN

INTAKE

N

N

Y

Y

Y

N

Gambar 6. Flowchart Program

IV. PENGUJIAN DAN

IMPLEMENTASI

IV. 1. Permintaan Data kepada ECU

Permintaan data dikirim dengan format

standar dari diagnostic tool ke port OBDII. 3

byte pertama yang dikirim adalah header. Lalu

diikuti dengan bite 1-7. Ada juga error check

byte. permintaan data dapat dilihat pada High

Level Message Request gambar 7 berikut ini,

gambar 8 adalah format data message request

dengan protocol SAE J1850 PWM.

Gambar 7. High Level Message Request

Gambar 4.2 di bawah ini menunjukkan byte-

byte header dari message request yang dikirim

ke port OBD-II memakai protokol SAE J1850

PWM.

Gambar 8. Menunjukkan byte-byte header SAE

J1850 PWM.

IV. 2. Tanggapan Permintaan Data Tanggapan permintaan data yang

dikirim dari kendaraan (ECU) dikirim kembali

ke port OBDII memiliki struktur yang sama

seperti pesan permintaan; ada 3 byte header,

hingga 7 byte data dan byte koreksi kesalahan.

Tanggapan permintaan data ditunjukan pada

gambar 9.

Gambar 9. Respon header ECU SAE J1850

PWM

IV. 3. Komunikasi ELM.

Fungsi ini untuk mendefinisikan ELM

supaya dapat dikenali oleh ECU kendaraan

setelah ELM dapat dikenali maka dilakukan

komunikasi secara serial dengan ECU dengan

mengirimkam perintah. Data dari ECU akan

diterima oleh ELM dan akan ditampilkan pada


217



ISSN : 2503-2844

LCD. Dengan sudah terhubungnya antara

OBD dengan arduino maka informasi

Informasi yang dikeluarkan oleh ecu sangat

banyak seperti informasi, fuel_pressure,

man_pressure, engine_rpm, vehicle_speed,

timing_adv, int_air_temp ,maf_air_flow,

throttle_pos, sec_air_stat, oxy_sensors. Dapat

dengan mudah untuk diambil datanya.

IV. 4. Pengujian Coolant temperatur

Untuk menguji temperatur dikirimkan

kode “0105” ke OBD maka subrutin yang

digunakan adalah

Jika OBD menerima permintaan dengan kode

“0105” maka akan dikirim kembali dengan

respon

Data yang diterima belum bisa dimengerti

maka harus diterjemahkan kedalam angka

decimal dengan rumus:

Coolant Temperature (0C) = XX – 40……[1]

Dari rumus tersebut data suhu

ditampilkan dengan bilangan basis hexsa

dikurang dengan 40 untuk mendapatkan nilai

decimal, gambar 10 pengujian permintaan dan

penerimaan data temperatur.

Gambar 10. Pengujian permintaan dan

penerimaan data temperatur.

IV. 5. Pengujian engine RPM

Engine RPM rasio putaran permenit

adalah parameter untuk membaca putaran

mesin dalam satuan waktu. Data dari OBD

untuk putaran mesin ini dapat diminta dengan

mengirimkan kode string “01 0C”. Jika system

terhubung maka OBD akan segera

mengirimkan respon kembali dengan string

“41 0C XX YY 00 00 00”. Dari respon yang

diterima adalah “41 0C 0F 23”, maka nilai

RPM yang diketahui adalah sebesar 968.75.

Nilai ini dapat dari rumus RPM =

.25*(XX*256+YY)…... [2]

Gambar 11 adalah pengujian permintaan

dan penerimaan data engine RPM.

Gambar 11. pengujian penerimaan dan

penerimaan data engine RPM.

IV. 6. Pengujian Timing Advance

Untuk meminta data pada OBD

dikirimkan string “010E”. Apabila OBD

menerima string tersebut maka OBD akan

merespon dengan mengirimkan string dengan

format “41 0E XX 00 00 00 00”. Data yang

dikirimkan oleh OBD harus dihitung kembali

untuk mendapatkan nilai sudutnya dengan

rumus:

Advance (degress) = (.5*XX) – 64 … [3]

IV. 7. Pengujian Engine Load

Pada pengujian engine load. Dari

pengujian tersebut maka diperoleh 7,451 %.

Nilai ini diperoleh dari respon OBD “ 01 04 41

04 13” yang kemudian dimasukan kedalam

persamaan “

Engine load = XX * (100/255)…..[4]

Tabel 4.3 Pengujian OBD respon


218



ISSN : 2503-2844

Pada gambar 12 adalah foto alat pada saat

beroperasi, nilai yang terbaca engine RPM

1250 rpm, timing adv 8.9 deg, coolant temp 85 0 C, engine load 8,7 %.

Gambar 12 Foto alat pada saat beroperasi nilai

engine RPM di 1250 RPM

5. KESIMPULAN DAN SARAN

Dari hasil pembahasan tentang

perancangan alat display data On Board

Diagnostic, maka diambil kesimpulan: Dengan

alat bantu display data on board ini sangat

membantu baik pengemudi untuk mengetahui

kondisi terutama pada bagian mesin jika

sedang mengendarai. Karena beberapa

parameter seperti kondisi suhu, kondisi bahan

bakar dapat diketahui melalui display yang

dipasang.

Saran

Untuk pengembangan lebih lanjut penelitian

ini dapat dikembangan dengan penambahan

fungsi GPS dan memory card sehingga

memiliki kemampuan untuk menyimpan data

perjalanan aktivitas kendaraan.

REFERENSI

Ajudia, M.K., Kolte, M.T. & Sarkar,

P.,(2014). Designs of Input and Output

Driver Circuits for 16-bit Electronic

Control Unit (ECU) and Development of

Control Strategy Using These I/O Driver

Circuits, pp.102-106.

Anil, K. & Kiran, O.S., (2013). OBD I & II (

On Board Diagnostic ), 1(5), pp.3–8.

Čabala, M. & Gamec, J., (2012). Wireless

Real-Time Vehicle Monitoring Based on

Android Mobile Device. Acta

Electrotechnica et Informatica, 12(4),

pp.7–11. Available at: http://www.

degruyter.com/view/j/aeei.2012.12.issue

-4/v10198-012-0039-x/v10198-012-

0039-x.xml.

Dzhelekarski, P. & Alexiev, D., (2005).

Initializing communication to vehicle

obdii system. Electronics, (Mil).

Available at: http://ecad.tu-sofia.bg/

et/2005/pdf/Paper097-

P_Dzhelekarski1.pdf.

Jayantilal, S.H., (2014). Interfacing of AT

Command based HC-05 Serial Bluetooth

Module with Minicom in Linux. , 2(03),

pp.329–332.

Kaur, A. et al., (2013). Arduino based smart

cart. , 2(12), pp.3083–3090.

Mi-JinKim, Jong-Wook Jang, Y.-S.Y., (2010).

A Study on In-Vehicle Diagnosis

System using OBD-Ⅱ.pdf. IJCSNS

International Journal of Computer

Science and Network Security, 10(9),

pp.136–140.

rancang bangun pembaca display data on board diagnostic (obd) mesin mobil berbasis arduino

Engineering