VAGCOM-Adapter: blöde Optokoppler

Hallo zusammen

Vor ein paar Tagen habe ich mich zum erstenmal getraut, meinem Airbag-STG mit VAGCOM zu Leibe zu rücken.
Ergebnis: Cant synch Baud Rate, Too many Communication Errors to continue und weitere kurzweilige Fehlermeldungen - obwohl die Kommunikation mit Motor, ABS und WFS stabil läuft. Als Adapter hatte ich die Version 2.2 eingesetzt.

Das mit der Baudrate lässt ja grundsätzlich auf unpassende Laufzeiten der Signale zwischen Laptop und Auto schließen, was wiederum vom Adapter käme. Da verschiedene STGe durchaus "verschieden schnell reden" können, erschien es mir denkbar, dass der Adapter für den vermutlich schnellsten Dialekt meines Airbag-STG zu langsam ist.

Also klemmte ich den Adapter an einen Rechteckgenerator und untersuchte mal die Signallaufzeiten per Oszi.
Die Ergebnisse machten mir klar, warum die Fertig-Adapter neuerdings ohne Optokoppler und damit ohne galvanische Trennung abgeboten werden:
Die Signallaufzeiten hängen (zumindest bei meinen PC 817) sehr stark vom Eingangsstrom der Optokoppler ab. Sobald die LEDs mehr Strom bekommen als der Ausgangstransistor "gerade eben" an Licht braucht, um den vorgesehenen Schaltvorgang zu erledigen, dauert das "Ausschalten" umso länger, je mehr "überschüssiger" Steuerstrom eingespeist wird (= Sättigung des Optokopplers).

Besonders stark machte sich das bei der Signalrichtung Auto --> Laptop bemerkbar: wenn die K-Line angesteuert wurde (= Low), dauerte es etwa 40 Mikrosekunden, bis RXD auf High umgeschaltet wurde. Der umgekehrte Übergang wurde dagegen fast ohne Verzögerung übertragen, was z.B. dazu führte, dass von Low-Signalen < 40 µsec auf der K-Line beim Laptop nichts mehr ankam.

Aber auch in Richtung Laptop-Auto sah es nicht viel besser aus: bei einer High-Spanung von 12 Volt an TXD reagierte die K-Line auf den Low-Übergang mit etwa 16 µsec Verspätung.
Mein Laptop liefert aber nur 6 Volt, wodurch wenigstens dieses Laufzeitproblem entschärft wurde.

Nach einigen Messungen mit verschiedenen Widerständen im Eingangskreis der Optokoppler baute ich meinen Adapter wie folgt um:
R1 und R3 = 2,2k, R5a = 4,7 k, R14 = 10k. Zusätzlich kamen je 6,8 k zwischen Pin 3 und 4 von OK 1 und 2.
Damit bekam ich auf Anhieb eine stabile Verbindung zu meinem Airbag-STG und auch zu den restlichen STG'en.

Allerdings garantieren wohl auch diese Werte keine Lösung aller Adapterprobleme, denn die optimalen Widerstandswerte dürften wahrscheinlich vom jeweils verwendeten Optokoppler-Typ abhängen und womöglich sogar noch durch ihre Fertigungstoleranzen beeinflusst werden.

Als Lösung könnte man in Reihe zu R1, R3 und R5a Trimmer von je 5k einsetzen, mit denen der Adapter auf den jeweils verwendeten PC / Laptop und die eingebauten Optokoppler abgestimmt werden kann.
Diese Anpassung erscheint mir derzeit wichtiger als die Einstellmöglichkeiten mit VR1 und VR2. Die könnten wohl auch durch Brücken ersetzt werden, wenn R9 und R13 entsprechend verändert werden (ca. 3,3k bzw. 68k).

Ich werde mal eine Version 2.3 zeichnen und sie an Rainer mailen. . . .

Hallo Ulf,

warum überhaupt galvanische Trennung ? Sollange man nur mit dem Laptop notfalls mit (nicht isoliertem) car adapter im Auto rumbaut, dürfte nichts passieren. Es sind doch alles open collector treiber. Die Laptop RS232 Eingänge halten nach RS232 spec +/- 25V. Das sollte doch reichen.


Mit freundlichem Gruß
Christian

chris11 hat folgendes geschrieben:

warum überhaupt galvanische Trennung ? Sollange man nur mit dem Laptop notfalls mit (nicht isoliertem) car adapter im Auto rumbaut, dürfte nichts passieren. Es sind doch alles open collector treiber. Die Laptop RS232 Eingänge halten nach RS232 spec +/- 25V. Das sollte doch reichen.

Hi Christian

leider muß z.B. zwischen RS 232 und K-Line eine Inverterstufe rein.
Und die braucht wieder ein Bezugspotential für die Schaltschwelle = Masse.

Wenn Du ein Laptop aus dem Bordnetz speist (und das zieht dann einige Ampere), können je nach Netzteilschaltung etc. Spannungsdriften zwischen Laptop- und Auto-Masse entstehen, die den Adapter durcheinanderbringen können.
Dagegen hilft eben nur eine Sonderkonstruktion, z.B. mit Optokopplern.

Ich hab z.B. ein Laptop, das ohne Akku lauffähig ist - denn ich habe keine Lust alle 2 - 3 Jahre Hunderte Teuro für neue Akkus abzudrücken

Ich muß dem widersprechen:Seitdem ich die Version 2.2 nachgebastelt (einzige abweichung PC 849 und SLH LEDs-das sind superhelle-noch mehr Strom)habe ,besteht mein Hauptverwendungszweck im Airbag/ABS Lampen zurückstellen.Schließlich kann ich nicht den ganzen Tag an meiner Pumpe herumjustieren Ich habe hier mittlerweile an div. Polo 6Ns ,T4s ab 95 Passat ab 97 ,GolfIII/ IV sowie Beetle(Dort auch Schlüsselanpassung) herumgespielt,allerdings nix jünger als 2000.Den Poti habe ich irgendwo auf Mitte eingestellt,und da es bis jetzt bei ca 30 Autos prima lief,keinen Grund gesehen etwas zu verändern...Wie früher bereits erwähnt,als Lochrasteraufbau in luschig in einer Bopla Prüfspitze eingebaut.Das einzige was nervt ist das das käuflich zu erwerbende Stecker Front End derbe klemmt und zuweilen beim hereinstecken die Buchsen herausbricht und bei den Passatmodellen
neben der Handbremse kaum herein und herauszuführen ist.Für zusätzliche Kontaktsicherheit habe ich mittlerweile einen Zig.Anzünderstecker für die Stromversorgung angeschlossen.
Aber dieser mini stress hat nichts mit der Schaltung zu tun.Dank opt. Funktionskontrolle macht sie richtig Spaß!!!
Ich verwende auch keine exot. Laptops,sondern weiterhin das alte Compaq Armada sowie ein HP Omnibook.
Wenn Du weiterhin Theater mit Deinem hast,schick ich Dir meinén mal zu,das kann ja wohl nicht wahr sein

dehlya hat folgendes geschrieben:

Ich muß dem widersprechen:Seitdem ich die Version 2.2 nachgebastelt (einzige abweichung PC 849 und SLH LEDs-das sind superhelle-noch mehr Strom)habe ,besteht mein Hauptverwendungszweck im Airbag/ABS Lampen zurückstellen.. . . Den Poti habe ich irgendwo auf Mitte eingestellt,und da es bis jetzt bei ca 30 Autos prima lief,keinen Grund gesehen etwas zu verändern.... . . Wenn Du weiterhin Theater mit Deinem hast,schick ich Dir meinén mal zu,das kann ja wohl nicht wahr sein

Hi

freut mich, daß "mein Baby" wenigstens hier und da störungsfrei läuft

Vor dem Umbau meines Adapters ließ sich mein Airbag-STG manchmal auch öffnen, aber die Verbindung war immer ziemlich unstabil.

Demnach war mein Adapter gerade so "auf der Kippe". Dein nominell baugleicher dürfte durch Bauteiletoleranzen trotzdem "anders" sein , und zwar offenbar in die richtige Richtung. Und / oder der andere PC rettet die Funktion . . .

Never change a Running System . . . aber wenn Deiner doch irgendwann Ärger machen sollte, merk Dir mal die genannten Umbau-Ansätze

Hallo Ulf,

habe so eben Trockenübungen mit dem Rechteckgenerator unternommen.
Löte mal parallel zu R7, R10 einen 100 nF und R12 einen 100 pF Beschleunigungskondensator. Der tut am Oszi wunder !
P.S. Über die Rückkopplung mit R12 mache ich mir noch Gedanken!

AndyO hat folgendes geschrieben:

Löte mal parallel zu R7, R10 und R12 einen 100 nF Beschleunigungskondensator. Der tut am Oszi wunder !

Hi Andi

die schlimmsten Verzögerungen entstanden bei meinem Exemplar durch Übersättigung(?) der Opto-Ausgangstransistoren.

Speziell der Ausgang von OK3 leitete noch fast 40 Mikrosekunden weiter, nachdem die Spannnung am Eingang schon abgeschaltet war.
Dagegen hilft wohl kein Becshleunigungskondensator, sodern nur weiniger Sättigung des Ausgangs. Mit 4,7 kOhm für R5a war dieser Spuk dann auch weitgehend vorbei.




Wenn man 100 nF parallel zu R12 klemmt, müßte diese Kapazität beim Low-High-Übergang der K-Line als radikale Slew-Rate-Bremse wirken, da sie über D7 und T3 (Basis-Emitter) niederohmig an Masse liegt

Für die normale Leitungskapazität kann man großzügig mit etwa 1 nF rechnen, was in Verbindung mit einen 3,3 kOhm Pullup auf dem Oszi schon als deutlich gebremster Signalanstieg der K-Line gegenüber der negativen Flanke zu erkennen ist.
Mit 100 nF müßte der Anstieg nochmal ca. 100-fach lahmer werden!
Oder habe ich da einen Denkfehler drin? Bzw. hast Du keine derartigen Effekte an der K-Line sehen können?

Wenn man parallel zu R 7 und R 10 Beschleunigungskondensatoren setzt, wird die negative Flanke der K-Line weniger verzögert.
Was mir dabei aber unsympathisch erscheint, ist daß beim Einschalten von OK 1 und 2 kein rein ohmscher Widerstand mehr den Ladestrom des Kondensators begrenzt, der durch die Optokoppler und T 1 bzw. T 2 läuft (Basis-Emitter).

Aber dieser Übergang war bei meinem Adapter eh nicht das Problem, sondern die positive Flanke auf der K-Line war gegenüber der negativen Flanke von TXD deutlich verzögert - ebenfalls hauptsächlich sättigungsbedingt.

Zur Sättigungsbegrenzung von OK 1 und 2 habe ich auch R1 und R3 vergrößert, und zwar so weit. daß auch T2 nicht mehr allzustark "übersättigt" ist und die Gesamtlaufzeiten zwischen TXD und RXD auf Bruchteile der urspünglichen Dauer reduziert wurden.

Das erscheint mir zumindest als die "schonendere" Lösung. Wobei sich allerdings Temperaturdrifts stärker bemerkbar machen könnten

Hallo Ulf,

also die 100nF über R7 und R10 fehlen auf jede Fälle. Die Flanke wird um den Faktor 5 steiler. Normalerweise müsste vor R7 und R10 noch ein 100 Ohm Vorwiderstand. Ich glaube auch ohne Vorwiderstand nicht, das der 100nF die Basis zerschießt. RCE von OK1 und RBE von T1 reichen als Strombegrenzung aus.
Mit T3 habe ich auch experimentiert. Damit du die Impulse auch bei höheren Frequenzen (50 KHz-Rechteck) noch sauber an den Kollektor bekommst, habe ich über R12 eine 100pF gelötet. Ferner ist die Stromverstärkung wichtig. Ein BC547B schafte gut 30% weniger Grenzfrequenz, als der von mir verwendete BC879!
Probiere es mal aus!

AndyO hat folgendes geschrieben:

also die 100nF über R7 und R10 fehlen auf jede Fälle. Die Flanke wird um den Faktor 5 steiler.

Hi Andi

damit wir vom Gleichen reden: welche Flanke auf der K-Line wird steiler? die positive (nach high) oder die negative (nach low)?

Die ansteigenden Flanken werden steiler, die abfallende ist OK. Was mich stört, ist die Sache mit OK3. Das Kollektorsignal von T3 könnte man bei 50 KHz als gut bezeichnen. Was aus OK3 an Flanken rauskommt, könnte besser sein. Das Brücken von LED3 bringt nur eine geringfügige Verbesserung. Bei den verwendeten niedrigen Baudraten müsste dieses aber ausreichen.
P.S. Ohne die Beschleunigung hast du eine erhebliche Phasenverschiebung zwischen dem Eingangssignal und der K/L-Linie.

AndyO hat folgendes geschrieben:

Was aus OK3 an Flanken rauskommt, könnte besser sein. Das Brücken von LED3 bringt nur eine geringfügige Verbesserung.

Hi Andi

die Signallaufzeit durch OK3 beim "Abschalten" wurde bei mir erheblich besser, nachdem ich R5a vergrößert hatte. Probier das doch mal aus
Welche OK-Typen hast Du verwendet?

Zitat:

Ohne die Beschleunigung hast du eine erhebliche Phasenverschiebung zwischen dem Eingangssignal und der K/L-Linie.

Bei einem Strom um 1,5 mA durch den Eingang von OK 2 (PC 837) habe ich nur noch um 3 µsec Verzögerung zwischen TXD und K-Line, auch ohne Beschleunigungskondensator an R10.
Das Signal an der K-Line ist schön sauber, am relativ lahmsten ist die positive Flanke: "oben krumm" wegen der Kabelkapazität in Richtung Auto (ca. 3 m geschirmt) in Verbindung mit dem 3,3k Pullup.

Irgendwie dämmert mir immer mehr, daß unsere Adapter wohl ziemlich verschieden arbeiten, obwohl sie auf dem gleichen Schaltbild beruhen . . .

Die vorgeschlagenen PC817.
P.S. Hast du Netmeeting? Dann ruf mich mal unter 80.133.184.81 an.

AndyO hat folgendes geschrieben:

Die vorgeschlagenen PC817. P.S. Hast du Netmeeting? Dann ruf mich mal unter 80.133.184.81 an.

Hi Andi

Netmeeting kenne ich nicht, also habe ich es wohl auch nicht

Wir können aber per E-Mail weitermachen (eine an Dich kam gerade als unzustellbar zurück).

Hallo Ulf,

ich habe die K-Line mit und ohne Last untersucht (12V Rechteck 40 KHz an R3). Die Verzögerung auf der ansteigenden K-Flanke beträgt bei mir ca. 6us. Bei der fallenden Flanke ist etwa 1 us. Ohne die Beschleunigungskondensatoren waren die steigendeWerte etwa um den Faktor 5 langsamer. Welche Verzögerung hast du unter gegebenen Randbedingungen?

AndyO hat folgendes geschrieben:

ich habe die K-Line mit und ohne Last untersucht (12V Rechteck 40 KHz an R3). Die Verzögerung auf der ansteigenden K-Flanke beträgt bei mir ca. 6us. Bei der fallenden Flanke ist etwa 1 us. Ohne die Beschleunigungskondensatoren waren die steigendeWerte etwa um den Faktor 5 langsamer. Welche Verzögerung hast du unter gegebenen Randbedingungen?

Hi Andi

bei mir hats ähnlich ausgesehen wie bei Dir ohne die Kondensatoren:
Verzögerung im OK 2 etwa 8 µsec und im T2 nochmal etwa 8 µsec bei Abschalten des Einganges = steigende K-Flanke.
Also beim H-L-Übergang an TXD insgesamt etwa 16 µsec zwischen TXD und K. Beim L-H-Übergang an TXD insgesamt auch etwa 1 µsec.

4,7 kOhm in Reihe zu R3 verkürzten die 16 µsec auf etwa 3 µsec - bei 12 Volt als High-Level an TXD.
Eine weitere Verringerung des Eingangsstromes an TXD verlängerte dann die Laufzeit des L-H-Überganges von TXD nach K, weil T2 langsamer leitend wurde.

Daher hab ich in der Version 2.3 einen 10k-Trimmer in Reihe zu R1 und R3 vorgesehen. Damit kann man die ganze Geschichte auf die High-Spannung des PC-COM-Ports abgleichen und als Optimum minimale Laufzeiten zwischen TXD und K bei unveränderter Impulsdauer erreichen.

Hi,

hat mir kemand Tipps wie ich Ulfs Adapter mit Pspice simulieren kann. Hab kein Oszi oder VCC Rechteckgenerator zur Hand und in Spice kann man ja etliche Vcc Quellen simulieren und viel messen.

Mein Problem sind die 'blöden Optokoppler PC817 oder 847,...
ich finde kein Bauteil dafür in den Bibliotheken.
Ein Optokoppler is drin, aber mit 5 pins und den anschließen..???
Auch mit den LEDs komm ich nicht zurecht, gibts da auch fertige Bauteile in Bibs?
Ansonsten kein Problem. Würde auch gere meine Ergebnisse dann zur verfügung stellen, ist vielleicht ganz hilfreich, zu wissen wo viel spannung sein muss, wenn man den fehler beim löten sucht

@ulf
das mit dem Programm schreiben, Laufzeit-Test, ist meiner erfahrung nach recht schwierig. Muss wohl in C++ ablaufen und man muss genaue kenntnisse haben, wie man den comport ansteuert, bzw, die signale in echtzeit ablegt,..... Wie gesagt, das könnte schwierig sein da jemanden zu finden. Die Idee, so zu testen und die Qualität des Adapters zu optimieren ist aber gut!

Gruss
Florian