Diagnose Adapter Eigenbau - On Board Diagnose - DoItYourself (Fachartikel)

Zuletzt bearbeitet am 24-10-2021, 17:56, insgesamt 40-mal bearbeitet.

KKL Diagnose Adapter - OBD DIY

Bei allen Fahrzeugen des Volkswagen Konzerns (Audi, Bentley, Seat, Skoda und VW) ab etwa Baujahr 1993 lassen sich über die Diagnoseschnittstelle mehr oder weniger wichtige Informationen der Motormanagements abfragen. Bei aktuellen Fahrzeugen ist eine Diagnosesoftware zur Servicerückstellung sogar zwingend notwendig. Dies kann mit einem Adapter (Diagnosesystem) für die USB/serielle Schnittstelle des PC bewerkstelligt werden, dann braucht man nur noch einen preisgünstigen Laptop/Notebook und die entsprechende Software dazu. Dies ist vor allem für kleinere Werkstätten und Bastler interessant, ohne die Möglichkeit des Zugangs zur Onboard Diagnose artet die Fehlersuche an der heutigen komplexen Systemen der Motorelektronik leicht zum Ratespiel aus, obwohl das Auslesen des Fehlerspeichers schnell Klarheit verschaffen könnte. Für ältere Fahrzeuge reicht ein Diagnoseadapter mit KKL (K-Line), hier ist die Bauanleitung dazu. Die angehangene Liste nennt unter dem Punkt "HEX-USB Diagnose" solche Fahrzeuge, in der Liste sind professionellefertige Diagnosesysteme genannt.

Es gibt noch eine Reihe weiterer Programme die es dem Privatmann zu erschwinglichen Preisen ermöglichen Einblick in moderne Motorelektronik zu nehmen. Eines davon ist VCDS von Ross-Tech, für OBD2 per CAN-Bus (herstellerübergreifend Fahrzeuge ab 2008) das dieselschrauber KOBD2Check.

Die letzte VCDS Softwareversion die mit selbstgebauten Interfaces (z.B. unser Bausatz B1 oder U1) funktioniert ist die manuell bei Ross-Tech freischaltbare VCDS-Lite, die auch weitergepflegt wird (Labeldateien, Autoscan, Plugins wo möglich).

Damit VCDS-Lite mit einem Selbstbauadapter funktioniert, muß dieser gewisse Kriterien in den Übertragungseigenschaften erfüllen. Ab Version 504.1 fragt VAG-COM/VCDS immer die Lizenzdaten im Diagnosesystem ab, es ist keine manuelle Freischaltung mehr nötig (Donglefunktion).

Das gleiche gilt für die dieselschrauber OBD2-Software KOBD2Check (Donglefunktion): https://shop.dieselschrauber.org/obd2-diagnose-kit-p-321.php

Reparaturleitfäden zum Umgang mit den Diagnosetools kann man u.a. direkt bei VW (Erwin) erwerben. Die häufigsten Vorgehensweisen findest Du auf der VCDS, Informationen zur Vorgehensweise, Reparaturleitfäden übersicht.

Nun zum Adapter-Problem - was ist beim Selbstbau zu beachten?

Da die fahrzeugseitigen Diagnose-Signale nicht mit denen am COM-Port/USB-Port des Computers kompatibel sind, ist für den Dialog nicht nur VCDS-Lite, sondern auch ein Adapter erforderlich.
Für DIY-Löter werden oft minimalistisch konzipierte Schaltungen vorgeschlagen. Diese laufen in vielen Fällen problemlos, manchmal aber auch nicht. Teilweise erweist sich dann die Vergrößerung von R7 bis ca. 10 kOhm als
wirksame Abhilfe.

Auch sonstige Details der Standardschaltung können zu Problemen führen:

Die High-Low-Schaltschwelle von T 2 liegt aufgrund seiner Ansteuerung im Bereich von 0,6 Volt, also bei nur ca. 5% des Gesamtspannungshubes von nominell 12 Volt. Besonders in Verbindung mit dem relativ kleinen Originalwert
für den Pullup R 7 kann die Bordelektronik u.U. Probleme bekommen, die K-Line für jedes Bit weit genug herunterzuziehen.
Wenn die 0,6 Volt gerade eben erreicht werden, können die individuellen Eigenschaften von Optokoppler 3 und T 2, Betriebstemperaturen, die aktuelle Bordspannung, die Impedanzverhältnisse des COM-Ports und die begrenzte Slew-Rate auf der K-Line zu Zeitverschiebungen der vom PC erkannten High-Low-Übergänge führen, oder Bits können ganz verlorengehen, was sich in Synchronisationsproblemen, diversen Fehlermeldungen usw. bemerkbar macht.
Besonders Laptops mit stromschwachen Ausgängen am COM-Port können Probleme mit der adapterseitigen Beschaltung der RTS- und TXD-Adern
bekommen: durch die antiparallelen Dioden bei den Optokoppler-Eingängen fließen bei Low-Pegel ebenso hohe Ströme wie während der Ansteuerung der Optokoppler. Da der beim Empfang von Daten auf Low geschaltete RTS-Ausgang über R 3 und den Ausgang des Optokopplers 3 nochmals belastet wird, kann der besagte "sinnlos hohe" Strom bei nicht angesteuerter K-und L-Line den COM-Port u.U. überfordern und so Kommunikationsfehler verursachen.
Je nach verwendetem Optokoppler und Eingangsstrom können sättigungsbedingte Verzögerungen von Signalflanken entstehen, wobei steigende und fallende Flanken verschieden lange verzögert werden: eine typische Eingenschaft von Optokopplern, die zu Kommunikationsproblemen infolge Bitlängenfehlern führen kann.

Ferner ist im Dialogbetrieb keine optische Funktionskontrolle möglich, und letztlich kann die Auswahl der Optokoppler Probleme bereiten: teilweise werden schwierig zu beschaffende Typen vorgegeben.

Anstelle Adaptern mit Optokopplern können grundsätzlich auch Typen ohne galvanische Trennung der Stromkreise von PC und Auto verwendet werden. Diese sind bei sinnvoller Schaltungauslegung hinsichtlich ihrer Übertragungseigenschaften den Adaptern mit Optokopplern grundsätzlich überlegen.
Lediglich bei bei problematischen Kombinationen von STGen und Diagnose-PCs können Adapter ohne Optokoppler manchmal stabilere Kommunikationen ermöglichen.
Allerdings können solche Adapter Probleme bereiten, wenn sie nicht die einzige Verbindung zwischen Auto und PC sind, also z.B. wenn ein Diagnose-Laptop aus dem Bordnetz gespeist wird. Bei auftretenden Fehlern oder elektrischen Unverträglichkeiten
können im schlimmsten Fall Laptop und / oder die Fahrzeugelektronik beschädigt werden.

Wer für solche Fälle die größtmögliche Sicherheit haben will, sollte nach wie vor einen Adapter mit galvanischer Trennung der Stromkreise von PC und Auto einsetzen.

Um die mit Optokopplern verbundenen Probleme zu verringern bzw. zu minimieren, wurde die
Standardschaltung umgestaltet und erweitert.
Der neue Entwurf enthält:

einen festen Spannungsteiler, der die High-Low-Erkennungsschwelle für die K-Line auf ca. 6 Volt legt
D 1 und 2 welche die Belastung des COM-Ports bei nicht angesteuerter K- und L-Line verringern
VR 1 bis VR 3, um die Steuerströme für die Optokoppler so einstellen zu können, dass die kürzesten Signallaufzeiten bei gleichen Verzögerungen steigender und fallender Signalflanken erreicht werden. Das Optimum hängt individuell von den verwendeten Optokopplern und den Impedanzen der PC-Schnittstelle ab. Für VR 1 bis VR 3 sollten möglichst staubunempfindliche gekapselte Ausführungen gewählt werden, Spindeltrimmer sind nicht erforderlich.
LED's 1 - 3 als optische Kontrollen für die Signale auf L-Line (LED 1) und K-Line (LED 2 leuchtet beim Datenfluß in Richtung Auto,
D3 beim Datenfluß in Richtung PC)
eine Transistor-Ausgangsstufe auch für die L-Line, um die Auswahl der Optokoppler (Koppelfaktor!) unkritischer zu machen

Ferner wurden vorgesehen:

R 13, C 1 und C 2, um Störungen aus dem Bordnetz besser zu unterdrücken
R 16 und R 17, die eventuelle statische Aufladungen über das Chassis des PC statt über die Signalpins ableiten (dafür muß als erstes der Diagnosestecker mit dem Fahrzeug verbunden werden)
eine Transistor-Ausgangsstufe auch für die L-Line, um die Auswahl der Optokoppler (Koppelfaktor!) unkritischer zu machen und die Laufzeiten an die K-Line angleichen zu können
eine optionale Spannungskontrolle mit R 14, R 15 und LED 4 (erlischt unter 8 Volt).

Hinweis:
Bei hohen Spannungen und niedriger Impedanz des Pins RXD am COM-Port kann die LED 3 ständig leicht leuchten, obwohl der OBD-Stecker nicht eingesteckt ist bzw. keine Daten vom Fahrzeug empfangen werden.
Das ist kein Fehler am Adapter und beinträchtigt auch nicht die Funktion, sondern ist durch die relativ einfache Schaltung von LED 3 bedingt und kann ignoriert werden. Datenempfang vom Fahrzeug läßt sich trotzdem durch helleres Blinken der LED 3 erkennen.

Wenn die Diagnose nur an Fahrzeugen ohne belegte L-Line erfolgen soll, können beim Aufbau des Adapters R 1 bis 4, VR 1, OK 1, LED 1 und T 1 weggelassen werden.

Einstellung der Trimmer

Den Adapter am Diagnose-PC und an der OBD-Buchse anschließen.
(Hinweis: Wird der Diagnose-PC gegen ein anderes Modell getauscht, so kann für eine sichere Kommunikation eine erneute Justage erforderlich werden.)
Alle Trimmer auf Maximalanschlag stellen. Im VCDS-Lite-LED-Test müssen LEDs 1 bis 3 reihum blinken - teilweise alleine,
teilweise zusammen. Mit VR 1 und 2 muß sich die Helligkeit von LED 1 und 2 regulieren lassen.
Im mehrmals wiederholten VAG-COM-Adaptertest die Stellung von VR 2 suchen, bei der der Adapter gerade nicht mehr erkannt wird. Anschließend VR 2 halb in Richtung des Anschlages "wird erkannt" einstellen. Mit VR 3 genauso verfahren.
VR1 optisch auf die gleiche Stellung wie VR 2 justieren.
Im Dialogbetrieb das STG mit der höchsten Meßwertblock-Abtastrate ermitteln. Die Einstellbereiche von VR 2 und 3 ermitteln, in denen die Kommunikation gerade noch stabil läuft. Beide Trimmer in die Mitte des jeweiligen grünen Bereiches justieren, VR1 ggf. nochmals optisch wie VR 2 einstellen.

Falls sich der Adapter anders verhält, können die Funktionen am Meßtisch wie folgt geprüft werden.
Benötigt wird eine ca. 12 Volt-Spannungsquelle, ein Spannungsmesser und ein Satz Messkabel mit Krokoklemmen - oder hilfsweise ein paar Drahtstücke und ein Lötkolben zur Herstellung der Verbindungen. Alle gemessenen Spannungen beziehen sich auf die
fahrzeugseitige Masse.

Vorbereitung:

Pin 5 der PC-Buchse (GND) und fahrzeugseitige Masseleiterbahn miteinander verbinden.
Pin 4 der PC-Buchse (DTR) und fahrzeugseitige 12 Volt-Leiterbahn miteinander verbinden.
Alle Trimmer auf Maximalanschlag stellen.

Tests (Spannungen gegen Masse messen, einzuspeisende Spannungen sind ebenfalls gegen Masse zu verstehen!):

- Pin 3 und 7 der PC-Buchse (TXD und RTS) ebenfalls mit der fahrzeugseitigen Masseleiterbahn verbinden und von der Autoseite her 12 Volt einspeisen. Dabei müssen K- und L-Line jeweils 12 Volt führen. Der Kollektor von T 3 darf keine Spannung führen. LEDs 1 bis 3 leuchten nicht.
- Auf Pin 7 der PC-Buchse statt Masse nun 12 Volt geben. LED 1 und 3 müssen leuchten, dies entspricht einem Schaltzustand des LED-Tests im VAG-COM-Menü.
Anschließend Pin 7 wieder mit Masse verbinden.
- Auf Pin 3 der PC-Buchse (TXD) 12 Volt geben. LED 2 muß leuchten. Der Kollektor von T 3 muß 12 Volt führen. Das entspricht dem Datenfluß vom PC zum Auto.
- Pin 3 der PC-Buchse (TXD) und die K-Line mit Masse verbinden. LED 3 muß leuchten, solange die K-Line mit Masse verbunden ist. Das entspricht dem Datenfluß vom Auto zum PC.

Jedes andere logische Leuchtverhalten des Adapters führt zu Funktionsfehlern.

Christian hat für obigen Schaltplan ein Platinenlayout entworfen,
vielen Dank !

Adapter-Testsoftware von Andreas (AST) und Bedienungsanleitung von Ulf zum Download.

Für Fahrzeuge mit auf 2 K-Lines aufgeteilte Steuergeräte gibt es folgenden Entwurf.

Johannes hat dazu Dateien für Eagle erstelllt: Schaltplan, Board.

Ein richtig eingestellter Adapter 2.4 reicht nach bisherigen Erfahrungen in den meisten Fällen für einen stabilen Dialog aus.
Durch sein relativ einfaches Grundkonzept hat er aber einige Schwachstellen, die unter extremen Bedingungen (Bitlängenfehler durch stark schwankende Bordspannung etwa beim Anlassen, extreme Kablellängen mit hoher Kapazität zwischen PC und Adapter, sehr ungünstige Daten des COM-Ports) den Dialog instabil machen können.
Außerdem kann er nur mit einer K-Line kommunizieren, und die autoseitigen Datenleitungen sind nicht gegen Spannungsspitzen aus dem Bordnetz geschützt.

Der "Worst-Case-Entwurf" 4.0 bietet gegenüber
dem 2.4 folgende Verbesserungen:

- Hohe Slew Rate und niedrigeAusgangsimpedanz an Pin RXD für problematische Verhältnisse in Richtung COM-Port.
- Konstante Bitlängen ab 9 Volt Betriebspannung.
- Umschaltmöglichkeit auf 2 K-Lines mit getrennten Empfangs-LEDs, die anzeigen an welcher K-Line das jeweilige STG angeklemmt ist (bisher nicht praktisch erprobt).
- Schutz vor Spannungsspitzen auf allen Diagnoseleitungen.
- zeitlich ausgegelichenere Strombelastung des COM-Ports.

Das Prinzip der Schutzdioden D11 bis D16 kann auch auf andere Adapter übertragen werden.
Ist keine Doppel-K-Diagnose erforderlich, so können D4, 12 und 16, LED 4 und R10 sowie der Umschalter weggelassen werden, Kabel 15 wird direkt mit der L-Line verbunden.
Für Fahrzeuge ohne L-Line können D1, 13 und 16, R1 - 4, VR1, OK1 und T1 weggelassen werden.

Wenn ein einfach konzipierter Plug-and-Play-Adapter gefragt ist, um etwa bei kritischen Kombinationen von Fahrzeug, Diagnose-PC und Software durch minimale Signalverzögerungen und -verfälschungen den Dialog zu erleichtern, kann z.B. diese
Schaltung für einen Diagnoseadapter ohne galvanische Trennung und ohne MAX232.
eingesetzt werden, die je nach angeschlossenen Kabelkapazitäten und Eigenschaften des COM-Ports bis etwa 500 KB stabil arbeitet.
Allerdings besteht hier, wie bei allen Adaptern ohne galvanisch getrennte Stromkreise für PC- und Fahrzeugseite, unter ungünstigen Bedingungen (fehlerhafter Aufbau des Adapters, Speisung des PC aus dem Bordnetz mit unpassenden Stromversorgungs-Schaltungen oder Übergangswiderständen, Wackelkontakten etc.) ein erhöhtes Schadensrisiko für PC und Bordelektronik.

LED1 zeigt die an das Fahrzeug gesendeten Daten, LED 2 die empfangenen Daten, LED 3 die Ansteuerung der L-Line, LED 4 ob die Betriebsspannung ausreicht (erlischt unter 8 Volt), und LED 5 und 6 Störspannungen zwischen Fahrzeug und PC, die den Dialog beeinträchtigen können.

Für Fahrzeuge ohne L-Line können D 8, LED 3, T 4 und R 10 bis 12 weggelassen
werden.

Für Besitzer älterer Optokoppler-Adapter Versionen von Ulf...

Häufige Probleme
(Verfasser: Ulf, Rainer)

Leider ist der Datenaustausch zwischen PC und Fahrzeug durch die beteiligte Hard- und Software so komplex, dass man zumindest die ersten Versuche mit VCDS-Lite oft mit "Plug and Pray" (= einstecken und beten) beschreiben kann.

"Ich kriege zu überhaupt keinem STG eine Verbindung!"

Die gängigsten Ursachen sind:

1. Adapter einschl. Anschlusskabel falsch konstruiert / falsch aufgebaut / defekt

2. elektrische Daten von Adapter und PC-Schnittstelle passen nicht zusammen. Kann wegen der großen Streubreite von Eigenschaften der COM-Ports relativ leicht passieren - besonders wenn Adapter mit Optokopplern verwendet werden, die meist hinsichtlich der Daten des COM-Ports nicht übermäßig tolerant sind.
Abhilfe bieten Adapter mit entsprechenden Anpassungsmöglichkeiten, z.B. die hier eingestellten Versionen 1.1, 2.4 und 4.0.

3. bordseitige Fehler (Zündung nicht eingeschaltet, Kabelbrüche im Bereich des Diagnosesteckers etc.)

4. störende Software-Konfiguration des PC (vgl. Nr. 8 )

5. PC defekt / VCDS-Lite-Installation fehlerhaft.

"Ich kann nicht alle STGe ansprechen / bei mir laufen nur einige Funktionen, VCDS-Lite bringt ständig irgendwelche Fehlermeldungen."

Dies kann hauptsächlich folgende Ursachen haben:

6. erhebliche Bitlängenfehler des Adapters behindern den Dialog, hauptsächlich bei STGen mit höherer Baudrate:
Konstruktions- bzw. Justagefehler des Adapters, am ehesten bei Schaltungen mit Optokopplern zu erwarten.

7. Die bordseitige logisch-0-Erkennungsschwelle des Adapters liegt unter dem logisch-0-Ausgangspegel der "stummen" STGe, die oft (noch ISO-gerechte!) 1 bis 1,5 Volt statt des Idealwertes 0 Volt liefern:
Konstruktions- bzw. Justagefehler des Adapters; idealerweise sollte logisch 0 erkannt werden, sobald und solange die K-Line weniger als die halbe Bordnetzspannung führt.
Versuch zur Abhilfe (wenn die eigentliche Adapterschaltung nicht korrigiert werden kann): 1 bis ca. 4 Dioden 1N4002 o.ä. hintereinander in Durchlassrichtung in der Masseleitung zum OBD-Stecker (Pin 4) können das Problem mit etwas Glück lösen.

8. Die Software-Gesamtkonfiguration des PC stört den VCDS-Lite-Dialog.
Abhilfe: möglichst viele im Hintergrund laufende Programme schließen / löschen bzw. die Autostart-Dateien aufräumen.
Notfalls einen PC mit anderer Software-Konfiguration ausprobieren; typgleiche Hardware ermöglicht es, die Ursachen zuverlässiger im Software-Bereich festzunageln.
Weiteres ist auf der Homepage von Uwe Ross nachzulesen.

9. Das Datenformat älterer STGe (besonders von 1Z-Motoren) passt nicht richtig zur verwendeten VCDS-Lite-Version.
Joergs hat hierzu folgendes ausgeknobelt:
Es kann helfen, in den Programm-Optionen den Wert für 'Blk Int' schrittweise herunterzusetzen.
Zur allgemeinen Einstellung von 'Char Int' und 'KW2 Verzögerung': diese zwei Werte nach unten korrigieren bringt etwas bei langsamen Rechnern, während nach oben bei schnellen Exemplaren Hilfe verspricht.
Danke Jörg!

"Ich erhalte unstimmige Texte wenn ich STGe Fehlerspeicher auslese!"

Gehe in Dich und vergewissere Dich, daß Du eine ordnungsgemäße Freischaltung für Deine VAG-COM/VCDS-Lite Version hast!

Bei Fertigadaptern ohne mitgeliefertes Schaltbild kauft man hinsichtlich möglicher (nicht: zwangsläufiger!) Probleme nach Nr. 1, 2, 6 und 7 die Katze im Sack.
Das gilt natürlich auch für (www-)Auktionen, Flohmärkte usw., wo Fehlkonstruktionen aus privater / unbekannter Fertigung offenbar noch ungenierter verscherbelt werden als im regulären Handel

Wird ein Adapter von VCDS-Lite erkannt bzw. bringt ein Check mit der hier bereitgestellten Adapter-Testsoftware ein positives Ergebnis, so können nur Adapterprobleme nach Nr. 1 (ausgenommen bordseitiges Kabel und Stecker!), 2 und 6 weitgehend ausgeschlossen werden.
Fehler Nr. 7 kann trotzdem und besonders beim Einsatz der weit verbreiteten Optokoppler-Minimalschaltung und verwandter Entwürfe auftreten, welche auch in diversen Kaufadaptern enthalten sein dürften.

Zu allem Überfluß können insbesondere Nr. 6 und 7 auch noch variabel in Abhängigkeit von der Bordspannung, den Umgebungstemperaturen usw. (also ziemlich unkalkulierbar) zuschlagen.

Aus diesen Gründen sollte insbesondere der Kauf von Fertigadaptern unbekannter Hersteller / Anbieter / Konstruktion gut überlegt werden.
Wenn von Anfang an eine hohe Zuverlässigkeit gewünscht ist, sollten z.B. die hier beschriebenen bzw. verlinkten Schaltungen vorgezogen werden (ausgenommen die Minimal-Entwürfe), zumal auch im hiesigen Forum oft Unterstützung möglich ist bzw. diverse Probleme schon früher behandelt wurden und über die Suchfunktion recherchiert werden können.

Aber:
Nachbaufehler und Defekte können an jedem einzelnen Bauteil auftreten und daher eine nahezu unüberschaubare Vielfalt von Fehlerbildern erzeugen. Fehlen dann noch Messgeräte und / oder elektronisches Grundverständnis des Ratsuchenden, so ist eine sinnvolle Unterstützung per Ferndiagnose praktisch unmöglich!

Für Schulungszwecke und Unterricht oder professionelle Arbeiten am Antriebsstrang bietet sich die OBD2-Diagnosesoftware KOBD2Check an, erhältlich im Shop: https://shop.dieselschrauber.org/rks-can-can-bus-interface-c-24.php

Hier ein Beispiel zum Ladedruck, gemessen mit VAG-COM (Excel Datei).