Cluster Digital OBD-II ESP32 CYD (Ford Ka Endura 1.3)

Instrumento digital automotriz de alta precisión basado en la placa ESP32 CYD (ESP32-2432S028) con pantalla táctil resistiva TFT de 2.8" (320x240). Se comunica de forma inalámbrica vía Bluetooth SPP con un escáner ELM327 v1.5 conectado al puerto OBD-II del vehículo.

El sistema fue diseñado y calibrado a medida para el motor Ford Ka Endura-E 1.3 (y es compatible con instalaciones de GNC).

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Características Principales

1. Cuadrante de 4 Instrumentos Simultáneos

• Temperatura de Refrigerante (PID 0105): Rango 60°C a 120°C. Color dinámico (verde en rango normal, amarillo de advertencia y rojo a partir de 110°C con alarma sonora y visual).
• Velocidad del Vehículo (Cálculo GPS Satelital + Fallback OBD-II): Velocidad real de avance medida por satélite con precisión milimétrica (gps.speed.kmph()). Muestra el distintivo [ GPS ] en el cuadrante. Si se pierde señal (túnel o estacionamiento subterráneo), conmuta de forma transparente al sensor del vehículo (PID 010D).
• Revoluciones por Minuto (PID 010C): Rango 0 a 6.000 RPM.
• Voltaje de Batería (Comando ATRV): Rango 10.0V a 16.0V en tiempo real directo del borne del ELM327.

2. Modo Pantalla Completa (Full Screen)

• Tocando cualquier cuadrante, la pantalla se expande a vista completa para ese parámetro.
• Escala curvada de 20 bloques con antialiasing de subpíxel para bordes ultra suaves sin efecto serrucho.
• Tipografía digital retrofuturista DSEG7 Modern 80pt con coma decimal integrada y actualización veloz sin parpadeo (flicker-free).
• Alarma visual sincronizada: el icono, el arco y el título parpadean en rojo de forma simultánea ante sobretemperatura o sobretensión.

3. Badge Táctico de Máxima Eficiencia [ ECO ]

• Calcula en tiempo real el punto óptimo de funcionamiento y entrega de torque (Sweet Spot) para el Ford Ka Endura 1.3:
  • RPM: Entre 1.900 y 2.550 RPM (pico de par motor y mejor rendimiento volumétrico).
  • Carga de Motor (PID 0104 en segundo plano): Entre 45% y 82% (apertura de mariposa con mínimas pérdidas por bombeo, antes del enriquecimiento a plena carga).
• Diseño táctico: Pastilla rectangular con bordes redondeados en verde esmeralda brillante ([ ECO ]) que se ilumina en el cuadrante de RPM y en el encabezado de pantalla completa.
• Al salir del rango óptimo, se apaga de inmediato restaurando de forma invisible el degradado del fondo.

4. Pantalla Tri-Temperatura (Página 2)

• Tres tarjetas tácticas con barra de progreso y lectura numérica digital:
  • Refrigerante: Lectura en vivo de ECU OBD-II.
  • Habitáculo (Interior): Sensor digital Dallas DS18B20 #1 en bus 1-Wire (GPIO 22).
  • Ambiente (Exterior): Sensor digital Dallas DS18B20 #2 en bus 1-Wire (GPIO 22).

5. Pantalla Reloj Digital GPS & Fecha (Página 3)

• Hora Satelital Atómica: Dígitos gigantes en tipografía DSEG7 Modern 80pt perfectamente centrados en la tarjeta superior, sincronizados con satélites GPS en huso horario UTC-3 (Argentina).
• Dos Puntos Parpadeantes: Pulso rítmico continuo entre horas y minutos.
• Badge Calendario y Fecha: Estructurado en dos bloques:
  • Badge Calendario (Izquierda): Cabecera en color de tema con el mes abreviado a 3 letras (SEP, OCT, NOV...) y número del día en 34pt 7 segmentos.
  • Información Textual (Derecha): Día de la semana completo en mayúsculas (VIERNES), línea divisoria bitono y año (2026).

6. Pantalla de Telemetría GPS y Navegación (Página 4)

• Altitud (msnm): Elevación respecto al nivel del mar en metros con lectura digital en 34pt.
• Rumbo y Brújula: Dirección de avance en grados (0° a 359°) y punto cardinal completo en tiempo real (NORTE, NORESTE, ESTE, SURESTE, SUR, SUROESTE, OESTE, NOROESTE).
• Satélites GPS en Grande: Icono satelital vectorizado a gran escala, número de satélites en seguimiento en 34pt, índice de precisión HDOP y diagnóstico de señal.
• Coordenadas Geográficas: Latitud y Longitud con precisión de 5 decimales.
• Transiciones Fluidas: Navegación táctil deslizante (Swipe) o desvanecida (Fade) entre las 4 pantallas mediante indicador de páginas [● ○ ○ ○], [○ ● ○ ○], [○ ○ ● ○], [○ ○ ○ ●].

7. Gestión Inteligente de Energía para GPS (Comandos UBX)

• Integración total con el sistema de Auto-Sleep:
  • Al suspender el sistema por inactividad o parada de motor, transmite la trama binaria UBX-RXM-PMREQ para apagar la etapa de radiofrecuencia del módulo GPS (consumo inferior a 0.5 mA).
  • Al reactivarse por toque en pantalla o botón, envía una ráfaga serie Wake-on-UART para reanudar el seguimiento satelital de inmediato.

7. Audio y Melodías de Alarma

• Control de volumen independiente: Silencio, Ultra Bajo, Bajo (Casio suave), Medio y Alto.
• Selector de sonidos y tonos de alarma:
  • Chime BMW (doble tono sincronizado).
  • Casio Digital (doble chirp suave no invasivo).
  • Tono bitonal clásico.
  • Alarma continua urgente.

8. Menú de Configuración Táctil

• Gestión de Alarmas: Conmutadores táctiles independientes ON/OFF para cada parámetro con guardado persistente en NVS (Preferences).
• Temas Visuales: 6 paletas de color con degradados ambientales de fondo (Cyan, Emerald, Amber, Violet, Ice Blue, Graphite).
• Brillo Automático: Regulación inteligente mediante sensor de luz ambiente (LDR) integrado en la placa, o selección manual (5% a 100%).
• Auto-Sleep: Apagado automático de pantalla y suspensión ligera al detener el motor (RPM <= 300) tras el tiempo configurado (30s, 1m, 2m, 5m u OFF).

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Hardware Requerido

1. Placa ESP32 CYD 2.8" (ESP32-2432S028):
   • Pantalla TFT 320x240 con controlador ILI9341 / ST7789.
   • Pantalla táctil resistiva con controlador XPT2046.
   • Sensor de luz LDR en pin analógico.
   • LED RGB integrado.
2. Módulo GPS Satelital N32+ / U-blox NEO-7M / NEO-6M:
   • Conexión: Ficha de 4 pines al conector rotulado UART (o P1).
   • Pin 1 (Vin 5V), Pin 2 (GPIO 1 TX0 hacia RX GPS), Pin 3 (GPIO 3 RX0 desde TX GPS), Pin 4 (GND).
   • Comunicación: UART0 Hardware Serial nativo a 9600 bps (8N1).
   • Nota para programación: Al flashear por cable USB, desconectar la ficha de 4 pines del GPS para evitar colisión con el grabador USB.
3. Escáner OBD-II Bluetooth:
   • Adaptador ELM327 v1.5 (muy recomendado con chip PIC18F25K80, evitar clones v2.1 de baja calidad).
4. Sensores de Temperatura Digitales DS18B20:
   • Hasta 2 sensores en bus 1-Wire conectado a Pin 3 del conector CN1 (GPIO 22).
5. Buzzer / Parlante:
   • Parlantito o buzzer pasivo de 8 ohms conectado al pin de audio del CYD (controlado por canal PWM con modulación de volumen).
6. Alimentación:
   • Módulo convertidor 12V a 5V USB (conectado a positivo bajo llave o directo si se utiliza auto-sleep).

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Compilación y Carga de Firmware

El proyecto se encuentra preparado para compilarse tanto con arduino-cli como con Arduino IDE:

Requisitos de Software

• ESP32 Arduino Core: Versión 2.0.17 (las ramas 3.x no son compatibles con el esquema de partición).
• Librería TFT_eSPI: 2.5.43 o superior con la configuración de pines del CYD.
• Esquema de Partición: huge_app (3MB APP / No OTA / LittleFS).

Compilación desde Terminal

arduino-cli compile -b esp32:esp32:esp32:PartitionScheme=huge_app sketch/obd2_gauge

Carga al Dispositivo

arduino-cli upload -p /dev/ttyUSB0 --fqbn esp32:esp32:esp32:PartitionScheme=huge_app sketch/obd2_gauge

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Emulador de Pruebas Bluetooth en Banco

En la carpeta emulator/ se incluye el script obd2_emulator.py para simular un adaptador ELM327 v1.5 y la ECU del auto en Linux vía Bluetooth SPP:

Modo ECO Fijo (Recomendado para calibración visual)

Mantiene los parámetros fijados en el punto dulce (2.250 RPM, 58% carga, 14.2V, 90°C) con el badge [ ECO ] permanentemente encendido:

python3 emulator/obd2_emulator.py --eco

Modo Ciclo de Demostración

Ejecuta un ciclo dinámico de 36 segundos que incluye batería baja, ralentí, 10 segundos continuos en crucero ECO, aceleración exigida y fondo de escala con alarmas:

python3 emulator/obd2_emulator.py

Nota: Mientras el emulador corre en la terminal, podés presionar e + Enter para activar el modo ECO fijo o c + Enter para volver al ciclo dinámico.