Costruzione di un LDA digitale e di un termometro digitale per olio (Articoli)

Costruzione fai-da-te di LDA, termometro per olio e voltmetro

Introduzione
IMPORTANTE! Naturalmente, questa guida è fornita "così com'è" senza alcuna garanzia. In particolare, non mi assumo alcuna responsabilità in caso di danni risultanti - la replica o il seguire della guida avviene esclusivamente a proprio rischio!

Inoltre, per me si tratta di un semplice progetto di bricolage. Non ho scopi commerciali e non intendo vendere o monetizzare parti del circuito. Certo, non posso impedire a nessuno di farlo, ma vorrei sottolineare che non mi piacerebbe che qualcuno tentasse di commercializzare questa guida.

Naturalmente, i dettagli non sono nati unicamente dalle mie idee, ma derivano anche da suggerimenti provenienti da numerose interessanti discussioni nei forum di Dieselschrauber.org e del Seat Ibiza Forum.

Idea

Nel Ibiza 6K GP01 con motore TDI (ASV nel mio caso), non ci sono né un indicatore della pressione del turbo, né uno della temperatura dell'olio. Tuttavia, entrambi sono molto importanti. Si potrebbe tentare di adottare o adattare gli annunci del modello sportivo, tuttavia, a causa della loro posizione bassa sotto la console centrale, non corrispondono né alle mie preferenze, né al principio della sicurezza stradale.

L'obiettivo è quindi quello di posizionare un piccolo display in modo tale che non venga oscurato nulla di importante, e che l'insieme abbia anche un aspetto più o meno credibile.

Funzioni
Oltre alla pressione di carica e alla temperatura dell'olio, la tensione di bordo è un'altra grandezza interessante da monitorare, la cui osservazione può aiutare a individuare problemi con l'alternatore o il regolatore. Inoltre, nel caso di un TDI, è interessante controllare il sistema di accensione, perché è un errore pensare che le candele siano attive solo quando l'indicatore nel quadro strumenti è acceso. A questo si aggiungono anche le due fasi del riscaldamento delle candele, se presenti. E, infine, ritengo che il feedback degli fari anteriori nel modello 6K non sia particolarmente ben risolto, soprattutto perché ho già dovuto pagare multe per averli dimenticato di spegnere. Così, il documento di specifiche è chiaramente definito:

Pressione di caricamento
• 
  
• Temperatura dell'olio
  
• Monitoraggio delle lampadine
  
• Indicatore luci di nebbia
  
• Voltmetro
  
• Riscaldamento a lampadine (ho trascurato, dato che il mio importatore olandese non ne ha)
  

Digitale o analogiche?
Per tensione e temperatura, gli indicatori digitali sembrano più appropriati, mentre per la misurazione del livello di carica, un indicatore analogico è preferibile, in modo da poter rilevare meglio gli sbalzi durante l'avvio del VTG. Tuttavia, gli indicatori di carica tradizionali nelle dimensioni desiderate non sono disponibili, quindi una misurazione elettronica del livello di carica è inevitabile, il cui segnale di uscita può essere collegato a un piccolo voltmetro. Anche in questo caso, non ne ho trovato uno che sia disponibile in versione analogica, piccolo e preciso.

Pertanto, anche per la LDA, uno strumento digitale è la soluzione che preferisco.

Architettura
Innanzitutto, un'informazione sulle immagini. Al momento, non ho molto tempo, quindi né le foto sono di valore artistico, né questa descrizione lo è. Anche i diagrammi e gli schizzi sono stati creati con uno sforzo minimo, il che significa che si tratta di schizzi fatti a mano sull'organizer.

Vi chiedo scusa e spero che comunque si possa capire.

L'intera struttura si compone delle seguenti parti:

Unità di visualizzazione davanti al cruscotto
• 
  
• Blocco elettronico per sotto il cruscotto
  
• Custodia protettiva per il sensore di pressione del carburante con distributore per il vano motore
  
• Estrazione della pressione
  
• Sensore per la temperatura dell'olio
  

Questo è lo schema di suddivisione spaziale, nel seguito descriverò quindi le descrizioni in base alle funzioni, e mi concentrerò solo su ciò che si trova dove. Gli schemi quindi rappresentano più lo schema di principio, piuttosto che lo schema dettagliato degli elementi hardware individuali.

Tuttavia, presumo che chi è interessato possa effettuare autonomamente questa riorganizzazione.

Se necessario, fornisco (senza garanzia) i numeri di parte per alcuni componenti, ma mi aspetto che sia possibile procurarsi componenti standard come cavi, condensatori, resistenze, ecc., anche senza questi numeri.

Elementi funzionali
">Alimentazione

L'intero sistema richiede un'alimentazione stabile, e dato che il sensore di pressione necessita di 5 V e che il display che ho scelto funziona sia con 5 V che con 9 V, ho optato per i 5 V.

Si può ottenere utilizzando i 12 Volt (o 14, se il motore funziona) dell'auto in modo molto semplice con un regolatore 7805 (175030):

Nel seguente, 5 V si riferisce sempre alla tensione di riferimento di questo circuito.

È integrata nella scatola elettronica.

">Misurazione della tensione

La misurazione della tensione è semplice, è sufficiente applicare la tensione da misurare, compresa tra 10...15 Volt, all'intervallo di misurazione del voltmetro (-200 mV ... 200 mV nel mio caso). Questo si fa meglio con un divisore di tensione, ad esempio il 415650, che fornisce un rapporto di 1:100.

Misurazione della temperatura

">Esistono diversi metodi per la misurazione della temperatura, ad esempio, il tappo di scarico dell'olio, il supporto del filtro dell'olio o l'astina del livello dell'olio. Ci sono discussioni più approfondite sui vantaggi e gli svantaggi di ciascun punto di misurazione nel forum TDI, che non posso ripetere qui (funzione di ricerca!).

Ho scelto la soluzione con il termometro a immersione perché questo rende la misurazione della temperatura molto semplice, e perché la vasca per l'olio non influisce sulla temperatura, e inoltre non ci sono falsi lettori dovuti all'interazione tra l'acqua e l'olio.

Come sensore, ho acquistato un galleggiante Equus, ma l'ho poi restituito per due motivi:

Non lineare caratteristica dell'elemento NTC, che richiederebbe un notevole sforzo nella progettazione del circuito, senza ottenere un'elevata precisione.
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• Instabilità meccanica della struttura - il NTC è praticamente esposto (solo vernice per l'isolamento) su un singolo elemento. Se, se dovesse cadere qualcosa, potrebbe esserci della polvere nel motore.
  

L'idea, invece di utilizzare il sensore TDI, proviene dal forum TDI, così come un'ottima idea di Dieter per la costruzione meccanica.

Entrambi verranno spiegati nel seguito:

Struttura meccanicaSono necessari: un tubo in ottone con un diametro esterno di 4 mm proveniente dal Bauhaus, un sensore PT100 (ad esempio, 181250, anche PT1000 andrebbe bene), stagno, saldatura, un po' di silicone e due cavi sottili isolati in silicone.

Si taglia il tubo alla lunghezza desiderata (utilizzando uno stecchino per misurare, si può mettere sopra un pezzo dello stecchino originale, oppure, come ho fatto io, i resti dello stecchino).

Si assicura che entrambi i cavi entrino insieme nel tubo, così come che il sensore si inserisca comodamente, e quindi collega i cavi al sensore (attenzione, molto delicato e minuscolo). A questo punto, il sensore deve essere collegato in modo da evitare cortocircuiti (sia tra loro, sia con il tubo), posizionandolo a circa 8 mm dal fondo del tubo. Questo non è semplice, e non posso consigliare una soluzione specifica. Io ho fatto così: ho inserito tutto, l'ho allineato, ho misurato per assicurarmi che non ci siano sovrapposizioni, e poi ho semplicemente premuto del silicone. Il problema è che non deve necessariamente aderire, e che il silicone potrebbe bruciare durante la saldatura. In alternativa, è possibile utilizzare anche la pasta termoconduttiva e la resina epossidica e rinunciare al saldatura. L'ho realizzato in silicone, e poi ho saldato il tubo.

In questo caso, si progetta una variante di collegamento appropriata (come detto, ho danneggiato il piombo) e si monta tutto.

Successivamente, o anche in momenti diversi, testare con un multimetro nel range di misurazione della resistenza e con una pentola d'acqua bollente o altre fonti di temperatura nota. Ad esempio, i valori specifici per il PT100 possono essere trovati qui:

Se, se il tutto funziona, si ottiene un misuratore di precisione a basso costo, del quale, con un'adeguata applicazione, non si possono avere problemi.

Infine, incidere le tacche per indicare il livello dell'olio, e si è finiti.

Le seguenti immagini mostrano come appare la situazione per me.

Circuito di elaborazioneIl pt100 fornisce, in base alla curva sopra indicata, una resistenza che è lineare rispetto alla temperatura.

Il voltmetro però misura le tensioni, quindi abbiamo bisogno di una sorgente di corrente costante.

Una idea a riguardo è questa, che richiede solo la parte superiore, se si utilizza un apparecchio per la preparazione di bevande come il mio, che ha un'alta resistenza. È importante notare l'avviso più in basso riguardo alla resistenza di carico.

Quindi, è necessario un LM317 (175978 o simile) e un circuito del seguente tipo:

Il resistore da 60 Ohm (o di dimensioni simili) fornisce la carico menzionata. R1 è un potenziometro regolabile da 1 kOhm (ho utilizzato un potenziometro a spina di precisione - 424641) e serve per regolare la corrente che passa attraverso il pt100.

R2 insieme alla resistenza da 250 kOhm costituisce un divisore di tensione per la regolazione del punto zero. Ho utilizzato qui un trimmer da 50 kOhm (424692).

Per votare, segui questi passaggi:

Sostituire il PT100, che comunque è già collegato al circuito, con una resistenza tra 100 e 150 Ohm, che si desidera utilizzare (nell'esempio, ho usato una resistenza da 127 Ohm).
• 
  
• Invece del voltmetro, si utilizza un multimetro, poiché, durante la regolazione tra M+ e M-, si raggiungono valori superiori a 200 mV.
  
• Si configura R2 in modo tale che tra M e la massa ci siano 0 Volt (cioè al limite),
  
• Si consiglia di impostare R1 approssimativamente a metà (un valore di 0 Ohm potrebbe danneggiare l'LM317)
  
• Si si prende la tabella pt100 e si fa qualche calcolo: 0 gradi corrispondono a 100 Ohm, 267 gradi corrispondono a 200 Ohm. Se vogliamo trasformare linearmente in modo che un millivolt corrisponda a un Ohm, allora a 0 gradi dovremmo avere 267 mV sullo schermo (in modo da catturare l'intervallo rilevante, e a temperature molto basse non funzionerà più perfettamente, ma non importa, speriamo che non scenda sotto -50 C) e per ogni grado in più, un millivolt in più. Quindi, calcoliamo quale temperatura corrisponde alla nostra resistenza (127 Ohm equivalgono a 70 gradi) e sommiamo 267 (quindi 337 nell'esempio).
  
• Ora, impostiamo R1 in modo che tra M+ e M- (o Massa, dato che M- è a 0) ci siano 337 mV. Ogni variazione di 1 grado cambia ora la tensione di 1 mV.
  
• Infine, è necessario regolare il punto zero - quindi impostare R2 in modo che tra M+ e M- ci siano esattamente i mV corrispondenti alla temperatura, ovvero 70 nell'esempio.
  
  
• Ora rimuoviamo la resistenza e la sostituiamo con il PT100 - se tutto è andato bene, la temperatura ambiente ora dovrebbe essere visualizzata sul multimetro.
  
• A seconda delle preferenze, è possibile effettuare una regolazione fine con acqua ghiacciata e acqua bollente.
  

ATTENZIONE! Lo schema presentato ha un problema noto! Senza il pt100, tra M+ e M- si generano circa 3,5 Volt, il che è troppo per un voltmetro da 200 mV! Quindi, bisogna evitare questo caso (staccare il pt100 solo quando è spento), oppure utilizzare un voltmetro che non ne tenga conto, oppure installare un circuito di protezione. Io utilizzo un resistore in serie, che è abbastanza a bassa impedenza da non distorcere il risultato della misurazione, ma abbastanza grande da limitare la corrente secondo le istruzioni del voltmetro.

Quindi, vediamo semplicemente cosa è meglio per il voltmetro.

Pressione di carica">Circuito
Si può ottenere il segnale di pressione di carica in due modi:

Connessione al sensore originale.
• Rainer ha creato una guida nel forum TDI.
  
• Utilizzo di un sensore di pressione personalizzato
  

Ho scelto la seconda soluzione, in quanto permette anche di individuare eventuali errori del sensore originale, e inoltre riduce al minimo il rischio di influenzare il controllo del motore.

Come sensore, ho scelto il MPX4250AP di Motorola, ma è possibile utilizzare anche altri, purché abbiano una caratteristica lineare. È inoltre possibile utilizzare sensori che misurano la differenza di pressione (ad esempio, rispetto all'ambiente) (chiamati "Mx" da Motorola), in questo modo si evita la necessità di impostare il punto zero per una visualizzazione relativa. Le considerazioni di seguito si applicano al MPX4250AP, che è disponibile, ad esempio, per circa 28 euro presso Segor.

La scheda tecnica del sensore è disponibile qui, dove sono inoltre illustrati i diversi tipi e le connessioni.

Pertanto, il sensore fornisce una tensione continua che è proporzionale alla pressione, ma con un certo offset. Pertanto, il circuito deve quindi consentire nuovamente sia un'adeguamento dell'inclinazione, sia un'adeguamento dello sfasamento:

Anche in questo caso, la resistenza da 250 kOhm serve a rendere più utile l'intervallo di regolazione del trimmer, che è un trimmer da 50 kOhm (numero 424692).

Il voto può essere effettuato in diversi modi: sia in modo calcolativo, sia attraverso tentativi. In modo calcolativo, si procede così: si esamina attentamente la curva nella scheda tecnica e si constata che la tensione di uscita è lineare rispetto alla pressione, con un determinato offset, che a sua volta dipende dalla pressione minima (0,2 bar = 20 kPa assoluti) che il sensore è in grado di misurare. La pressione atmosferica standard è di 1,013 bar (101,3 kPa), quindi siamo 0,813 bar (81,3 kPa) al di sopra di questo minimo. Al minimo, il sensore fornisce tipicamente 204 mV, e 20 mV in più per ogni kPa. Ciò significa, quindi, 1,83 Volt a pressione standard. L'aumento, ovvero i 20 mV per kPa, è specificato nella scheda tecnica, ma l'offset (ovvero i 204 mV) può variare tra 133 e 274 mV. Così possiamo calcolare l'offset del nostro sensore misurando la tensione a un dato pressione atmosferica - ad esempio, la mia fornisce 1,84 Volt. Ciò significa quindi un offset di 214 mV. Vogliamo una linearità nella forma in cui 1 mV corrisponde a un aumento di 1 kPa (0,01 bar), quindi dobbiamo impostare il circuito in modo che divida esattamente per 20 questo aumento. Ciò significa quindi che a pressione atmosferica dovremmo avere 92 mV (un ventesimo del valore misurato a pressione atmosferica). Pertanto, dobbiamo impostare R1 in modo che indichi esattamente questo valore. Successivamente, si utilizza R2 per riportare la pressione a zero, in modo che alla pressione ambiente indichi esattamente 0 sulla visualizzazione – ciò consente di ottenere una lettura relativa, che registra ogni variazione di 0,01 bar come un aumento di 1 mV – quindi 1 bar relativo corrisponde a 100 mV, il che si traduce in 1000 sulla visualizzazione di un display a 3,5 cifre.

In alternativa - o in aggiunta - è anche possibile determinare il valore attraverso dei tentativi, confrontando il risultato con una fonte di pressione e un misuratore molto preciso.

Connessione alla pompa

Qui ci sono diverse opzioni. Si può collegare direttamente il MPX4250AP ai tubi di pressione, ma non lo farei a causa delle connessioni delicate, soprattutto perché in questo modo le riparazioni sarebbero molto difficili. In alternativa, è possibile inserire il sensore in una scatola, collegata tramite un tubo alle tubazioni di pressurizzazione, che è la soluzione che ho scelto.

Qui si trova il sensore di pressione nella sua custodia in plastica, da cui parte anche il cavo per il galleggiante, e il cavo arancione che va all'interno dell'abitacolo:

Il tubo verde conduce alle tubazioni per la pressione, che ho praticato vicino al sensore originale e a cui ho incollato un raccordo per la pressione utilizzando colla a due componenti:

Si procede all'foratura ovviamente nel tubo nella sua condizione di apertura e si assicura inoltre che non rimangano residui di perforazione nel tubo.

In caso contrario, ciò potrebbe causare danni significativi al motore.

In alternativa, si può anche utilizzare l'idea di Ulf, che viene descritta qui, insieme alla necessità di un LDA.


Monitoraggio LED per funzionalità aggiuntive">
A riguardo, non c'è molto da dire. Un LED si accende tramite una resistenza di limitazione (con valori da 500 a 5000 Ohm, a seconda della luminosità) collegata alla tensione da monitorare.

Unità di visualizzazione">
IMPORTANTE! È possibile utilizzare qualsiasi pannello di misurazione (ovvero voltmetro da incasso), tuttavia, è necessario assicurarsi che sia compatibile con l'alimentazione e l'oggetto da misurare, se non sono elettricamente isolati!

Ho imparato a mie spese, perché, ad esempio, per l'annuncio economico 126594 (7,95 Euro), non è così, non funziona, a meno che non si voglia alimentarlo con una batteria, il che non ha senso in auto.

La mia scelta finale è ricaduta sul modello DPM951 (121142) al prezzo di 17,95 euro, che offre tutte queste funzionalità e supporta anche molte modalità (vedi istruzioni). Per quanto riguarda il collegamento, non voglio entrare nei dettagli, ma mi limito a fare riferimento alla pagina 13 delle istruzioni: per noi è rilevante la variante a sinistra nella casella tratteggiata in alto, ovvero quella in cui LK4 e LK6 devono essere collegati. L'installazione e le istruzioni sono spiegate nel manuale.

Con le misurazioni presentate finora, è necessario collegarle in modo che M+ vada al terminale 1, M- al terminale 2, e tutto il resto secondo le istruzioni (è importante anche la scelta dei punti decimali).

La DPM951 dispone di morsetti per il collegamento elettrico, pertanto è consigliabile utilizzare cavi a nastro e i relativi connettori. Ho semplicemente risolto il problema in questo modo, separando il cavo floppy lungo e tagliando i connettori.

L'illuminazione della DPM951 è verde, è relativamente facile da modificare per altri colori smontandola (rimuovendo delicatamente la scheda elettronica) e separando il riflettore dalla scheda, quindi tagliando le LED, allentando leggermente i supporti originali del riflettore, rompendo i supporti dei moduli e consentendo l'inserimento laterale di LED molto luminosi. In questo modo ho modificato i miei pannelli per farli diventare rossi.

Ho utilizzato due pannelli per l'aspetto meccanico, di cui uno a sinistra con due relè 2xUM (uno per M+ e M- e uno per i decimali) per commutare tra temperatura e tensione, e l'altro per la pressione di carica. In alternativa, è possibile utilizzare anche tutti i sensori su un unico pannello, oppure tre, a seconda delle proprie preferenze.

ATTENZIONE! Ho stabilizzato tutto con colla a caldo... consiglio di fare molta attenzione, perché la colla a caldo sulle piastre di circuito può causare l'attivazione di simboli indesiderati (Fahrenheit nel mio caso - vedi le immagini), che possono essere rimossi solo con grande difficoltà, se si è incollato tutto come ho fatto io.

Ecco due immagini dell'annuncio: mancano ancora delle coperture sulla base della scatola degli strumenti, quindi anche i fastidiosi adesivi e i cavi verranno nascosti. I trimmer in basso a destra sono per la regolazione dell'indicatore di pressione, l'interruttore a sinistra è per il cambio tra temperatura dell'olio/tensione, i trimmer per la temperatura sono integrati nella scatola elettronica. Al centro tra le luci, si trovano i LED, dei quali le tre superiori sono parallele per l'accensione (ho capito troppo tardi che la mia auto non ha il riscaldatore per le lampadine, e quelle due erano destinate a questo scopo), e quella inferiore è per i fari fendinebbia.

Aggiornamento del 11.01.2004: Nuove foto

Il telaio di copertura è stato montato.

Visualizzazione della tensione di alimentazione, la pressione di carica è determinata dalla bassa pressione di mandata, che si trova in negativo (dato che si tratta di un sensore di pressione assoluta, in questo modo, con una calibrazione appropriata, è possibile stimare anche la pressione di mandata dal valore iniziale).

Visualizzazione della temperatura dell'olio dopo una notte di inattività.


ConclusioneÈ probabile che questo testo, scritto frettolosamente, contenga numerosi errori, e sarei grato se potesse essere corretto (la mia email è indicata sotto).

E inoltre, per ribadirlo: La copia e l'uso sono a proprio rischio!

Ring
RingUn ringraziamenti speciali vanno a tutti coloro che hanno partecipato alle discussioni in questo thread nel forum TDI, e naturalmente a RainerK per l'intero forum TDI.

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(C) 2003 Jan Richling