Bau einer digitalen LDA und eines digitalen Ölthermometers | |
---|---|
Jan6K 22-11-2003, 21:43 | |
WICHTIG! Selbstverständlich ist diese Anleitung ohne Gewähr! Ich übernehme insbesondere nicht die Verantwortung, wenn daraus Schäden resultieren - der Nachbau oder die Befolgung der Anleitung erfolgt ausschließlich auf eigenes Risiko! Weiterhin ist dies für mich ein reines Bastelprojekt. Ich verfolge damit keine kommerziellen Zwecke und habe nicht vor, Teile der Schaltung zu verkaufen oder sonstwie zu Geld zu machen. Natürlich kann ich niemanden verbieten, dies seinerseits zu tun, ich möchte mir aber verbitten, daß jemand versucht, die Anleitung zu vermarkten.
Natürlich sind die Details nicht alleine auf meinen Ideen gewachsen, sondern entstammen zum Teil Anregungen aus zahlreichen interessanten Diskussionen in den Foren von Dieselschrauber.org und des Seat Ibiza Forums.
Im Ibiza 6K GP01 mit TDI-Motor (ASV in meinem Fall) gibt es weder eine Ladedruckanzeige, noch eine solche für die Öltemperatur. Beide sind jedoch sehr wichtig. Man könnte zwar versuchen, die Anzeigen vom Sport-Modell zu übernehmen oder anzupassen, allerdings entsprechen diese durch ihre tiefe Anordnung unterhalb der Mittelkonsole weder meinen Vorstellungen, noch dem Grundsatz der Verkehrssicherheit.
Ziel ist also, eine kleine Anzeigeeinheit so vor das Kombiinstrument zu setzen, daß nichts wesentliches verdeckt wird, und das ganze auch halbwegs nach etwas aussieht.
Für Spannung und Temperatur erscheinen digitale Anzeigen sinnvoll, für den Ladedruck eher eine analoge, damit man Überschwinger beim Einschwingen der VTG besser erkennen kann. Allerdings sind herkömmliche LDAs in der angestrebten Größe nicht erhältlich, so daß eine elektronische Ladedruckmessung unumgänglich ist, deren Ausgangssignal man dann auf ein kleines Voltmeter legen kann. Auch hier habe ich allerdings keines gefunden, das in analoger Ausführung klein und genau genug ist. Also ist auch für die LDA ein Digitalinstrument die Lösung meiner Wahl.
An der Stelle erst einmal ein Hinweis zu den Bildern. Ich habe derzeit nicht viel Zeit, darum sind weder die Fotos künstlerisch wertvoll, noch ist es diese Beschreibung. Auch die Schaltpläne und Skizzen sind mit minimalem Aufwand entstanden, das bedeutet an der Stelle Freihandskizzen auf dem Organizer. Ich bitte dies zu entschuldigen und hoffe, daß man dennoch genug erkennen kann.
Die ganze Kontruktion zerlegt sich in folgende Bauteile:
Das ist die räumliche Aufteilung, ich werde im folgenden die Beschreibungen aber entlang der Funktionen machen, und nur darauf eingehen, was sich wo befindet. Die Schaltpläne stellen damit also eher die Prinzipschaltung dar, als die Detailschaltung der einzelnen Hardware-Elemente. Ich gehe aber davon aus, daß der Nachbauwillige in der Lage ist, diese Umgruppierung selbst vorzunehmen.
Sofern es relevant ist, gebe ich (ohne Gewähr) Bestellnummern zu einigen Bauteilen an, ich gehe aber davon aus, daß man sich Standard-Teile wie Kabel, Kondensatoren, Widerstände usw. auch ohne diese besorgen kann.
Die ganze Angelegenheit braucht eine stabile Spannungsversorgung, und da der Drucksensor 5 Volt braucht, und die Anzeige, die ich gewählt habe, sowohl 5 V, als auch 9 V mag, habe ich mich für 5 Volt entschieden.
Erzeugen kann man die aus den 12 Volt (oder 14, wenn der Motor läuft) des Autos auf eine sehr simple Weise mit einem 7805 Regler (175030):
Im folgenden meint 5 V stets den Ausgang dieser Schaltung. Eingebaut ist sie in die Elektronikbox.
">Spannungsmessung Die Spannungsmessung ist trivial, man muß lediglich die zu messende Spannung 10...15 Volt auf den Meßbereich des Voltmeters (-200 mV ... 200 mV in meinem Fall) umsetzen. Das tut man am besten mit einem Meßspannungsteiler, z.B. 415650, der eine 1:100 Umsetzung macht.
">Temperaturmessung Für die Temperaturmessung gibt es mehrere Möglichkeiten, z.B. Ölablaßschraube, Ölfiltersockel, oder Ölpeilstab. Zu den Vor- und Nachteilen der einzelnen Meßpunkte gibt es eine längere Diskussion im TDI-Forum, die ich hier nicht widergeben möchte (Suchfunktion!). Ich habe mich für die Peilstablösung entschieden, da das die Verkablung einfach macht, und die Temperatur schnell gemessen werden kann, da die Ölwanne nicht kühlend wirkt, und es auch keine Verfälschungen durch den Wasser-Öl-Wärmetauscher gibt.
Als Sensor habe ich einen Equus-Peilstab gekauft, dies aber aus zwei Gründen wieder verworfen:
Aus dem TDI-Forum stammt die Idee, statt dessen einen pt100-Sensor zu nehmen, sowie eine sehr gute Idee von Dieter zum mechanischen Aufbau. Beides sei im folgenden erläutert:
Mechanischer Aufbau Man benötigt: Ein Messingrohr mit 4mm Außendurchmesser aus dem Bauhaus, einen pt100 Sensor (z.B. 181250, pt1000 würde auch gehen), Lötzinn, Lötfett, ein wenig Silikon, und zwei dünne silikonisolierte Kabel.
Das Rohr schneidet man auf Länge (Ölmeßsstab als Maß nehmen, oben drauf entweder ein Stück vom alten Ölmeßstab, oder aber wie bei mir die Reste von dem Peilstab).
Man vergewissert sich, daß beide Kabel zusammen in das Rohr passen, desgleichen, daß der Sesor bequem reinpasst, und lätet die Kabel dann an den Sensor (Vorsicht, sehr empfindlich und winzig klein). Nun muß der Sensor kurzschlußsicher (sowohl untereinander, als auch gegen das Rohr) an das vordere Ende des Rohres gebracht werden, so etwa 8mm vor das Ende. Das ist nicht einfach, und ich kann kein Patentrezept empfehlen. Ich habe es so gemacht: Alles reingeschoben, ausgerichtet, gemessen, daß es keinen Schluß gibt, und dann einfach Silikon reingedrückt. Problem ist nur, daß das nicht klappen muß, und daß das Silikon beim Löten verbrennen kann. Alternativ kann man das ganze vermutlich auch mit Wärmeleitpaste und Epoxidharz einpassen und auf das Löten verzichten. Ich habe es mit Silikon gemacht, und das Rohr dann zugelötet.
Am oberen Ende denkt man sich eine geeignete Anschlußvariante aus (ich habe, wie gesagt, den Peilstab geschlachtet) und montiert alles.
Danach oder zwischendurch testen mit Multimeter im Widerstandsmeßbereich und einem Topf kochenden Wasser sowie anderen Quellen bekannter Temperatur. Die Kennlinie für den pt100 ist z.B. hier zu finden.
Wenn das alles klappt, hat man einen hochgenauen Peilstab für wenig Geld, von dem zudem bei ordentlicher Arbeit nichts abfallen kann.
Als Abschluß dann noch die Markierungen für den Ölstand in das Rohr ritzen, und man ist fertig.
Die folgenden Bilder zeigen, wie das dann bei mir aussieht.
Auswerteschaltung Der pt100 liefert entsprechend obiger Kurve einen Widerstand, der linear zur Temperatur ist. Das Voltmeter mißt aber Spannungen, so daß wir eine Konstantstromquelle brauchen.
Eine Idee dazu ist hier vorgestellt, davon braucht man auch nur das obere Stück, wenn man wie ich ein sehr hochohmiges Meügerät benutzt. Wichtig ist der Hinweis weiter unten bezüglich eines Lastwiderstandes.
Man braucht also einen LM317 (175978 o.ä.) und eine Schaltung der folgenden Art:
Der 60 Ohm Widerstand (oder in ähnlicher Größe) sorgt für die erwähnte Last. R1 ist ein Trimmpoti mit 1 Kiloohm (ich habe einen Präzisionsspindeltrimmer genommen - 424641) und dient zur Einstellung des Stromes, der durch den pt100 fließt. R2 ist zusammen mit dem 250 Kiloohm-Widerstand ein Spannungsteiler für die Einstellung des Nullpunktes - ich habe hier einen 50 Kiloohm-Spindel-Trimmer genommen (424692).
Abstimmen geht wie folgt:
WARNUNG! Die vorgestellte Schaltung hat ein bekanntes Problem! Ohne den pt100 liegen zwischen M+ und M- etwa 3,5 Volt an, was fuer ein 200 mV Voltmeter deutlich zu viel ist! Man muß diesen Fall also entweder vermeiden (pt100 nur abklemmen, wenn abgestellt ist), oder ein Voltmeter nehmen, dem das egal ist, oder eine Schutzschaltung einbauen. Ich arbeite hier mit einem Vorwiderstand, der niederohmig genug ist, um das Meßergebnis nicht zu verfälschen, aber groß genug ist, um laut Anleitung des Voltmeters den Strom ausreichend zu beschränken. An der Stelle also einfach mal schauen, was für das Voltmeter am besten ist.
An das Ladedrucksignal kann man auf zweierlei Weise kommen:
Ich habe mich für die zweite Lösung entschieden, da man dadurch auch Fehler der originalen Sensorik erkennen kann, und zudem die Gefahr minimiert, Einfluß auf die Motorsteuerung zu nehmen.
Als Sensor habe ich den MPX4250AP von Motorola genommen, man kann auch andere benutzen, sofern sie eine lineare Kennlinie haben. Ebenfalls ist es möglich, Sensoren zu benutzen, die den Differenzdruck (z.B. zur Umgebung) messen (heißen bei Motorola ...Dx), dann spart man sich die Einstellung des Nullpunktes für eine relative Anzeige. Die Betrachtungen hier gelten für den MPX4250AP, den es z.B. für etwa 28 Euro bei Segor gibt.
Das Datenblatt zum Sensor gibt es hier, dort sind auch die verschiedenen Typen und die Anschlüsse erläutert.
Der Sensor liefert also eine Gleichspannung, die linear zum Druck ist, wobei ein gewisser Offset vorhanden ist. Die Schaltung muß damit also wieder eine Anpassung sowohl des Anstiegs, als auch des Offsets erlauben:
Wieder ist der 250 Kiloohmwiderstand dazu da, den Stellbereich der Trimmer sinnvoller zu nutzen, die Trimmer selbst sind 50 Kiloohm-Spindeltrimmer (Nummer 424692).
Die Abstimmung kann man auf verschiedene Weise machen - sowohl rechnerisch, als auch durch Versuche. Rechnerisch geht so: Man schaut sich die Kurve im Datenblatt genau an, und stellt fest, daß die Ausgangsspannung linear zum Druck mit einem bestimmten Offset ist, der wiederum vom Minimaldruck (0,2 Bar=20 kPa absolut) abhängt, den der Sensor messen kann. Der Standard-Luftdruck beträgt 1,013 Bar (101,3 kPa), also sind wir 0,813 Bar (81,3 kPa) ueber diesem Minimum. Beim Minimum liefert der Sensor typisch 204 mV, und pro kPa 20 mV mehr. Das macht also rechnerisch 1,83 Volt bei Standarddruck. Der Anstieg, also die 20 mV pro kPa, sind laut Datenblatt gegeben, nur der Offset (also die 204 mV) kann zwischen 133 und 274 mV liegen. Damit können wir den Offset unseres Sensors also ausrechnen, indem wir die Spannung bei bekanntem Luftdruck messen - meiner z.B. liefert 1.84 Volt. Das bedeutet also einen Offset von 214 mV. Wir wollen Linearität in der Form, daß 1 mV einem Anstieg um 1 kPa (0,01 Bar) entspricht, also müssen wir die Schaltung so einstellen, daß sie den Anstieg genau durch 20 teilt. Das bedeutet also, daß wir bei Umgebungsdruck 92 mV (ein Zwanzigstel des gemessenen Wertes bei Umgebungsdruck) haben müssen. Ergo stellt man R1 also so ein, daß genau dieser Wert angezeigt wird. Danach gleicht man mit R2 den Nullpunkt ab, so daß bei Umgebungsdruck genau 0 auf der Anzeige steht - dann erhält man eine relative Anzeige, die jede Änderung um 0,01 Bar mit einem Anstieg um 1 mV honoriert - 1 Bar relativ sind damit also 100 mV, was bei einem 3,5 stelligen Panelmeter der Anzeige 1000 entspricht.
Alternativ - oder zusätzlich - kann man auch durch Versuche abstimmen, indem man das ganze mit Hilfe einer Druckquelle und eines sehr genauen Meßgerätes abgleicht.
Hier hat man wieder mehrere Möglichkeiten. Einerseits kann man den MPX4250AP direkt mit den Druckrohren verbinden, was ich aber auf Grund der empfindlichen Anschlüsse nicht tun würde, zumal dann Reparaturen nur sehr schwer möglich sind. Alternativ kann man den Sensor in ein Kästchen einbauen, das via Schlauch zu den Ladedruckrohren geht - das ist die Variante, die ich gewählt habe.
Hier der Drucksensor in seiner Plastikbox, von der auch das Kabel zum Peilstab abgeht, und das orange Kabel in den Innenraum führt:
Der grüne Schlauch führt zu den Druckrohren, die ich unweit des Originalsensors angebohrt habe und einen Druckstutzen mit 2-Komponentenkleber eingeklebt habe:
Anbohren tut man selbstredend im ausgebauten Zustand des Rohres und sorgt zudem dafür, daß keine Bohrspäne im Rohr verbleiben. Anderenfalls können diese großen Schaden im Motor anrichten.
Alternativ kann man auch die Idee von Ulf nutzen, die hier neben der Notwendigkeit einer LDA beschrieben ist.
WICHTIG! Man kann beliebige Panelmeter (also Einbau-Voltmeter) benutzen, allerdings sollte man sich sicher sein, daß sie es vertragen, wenn Spannunsgversorgung und Meßobjekt galvanisch nicht getrennt sind! Ich habe das auf die harte Tour gelernt, denn z.B. für die preiswerte Anzeige 126594 (7,95 Euro) trifft das nicht zu, sie funktioniert dann nicht, es sei denn, man will sie mit einer Batterie speisen, was im Auto keinen Sinn macht.
Meine endgültige Wahl ist damit auf die Anzeige DPM951 (121142) für 17,95 Euro gefallen, die all diese Funktionen hat und zudem auch viele Modi (siehe Anleitung) unterstützt. Zur Beschaltung will ich hier nicht viel sagen, sondern nur auf die Seite 13 der Anleitung verweisen - für uns ist nämlich die Variante links in der oberen gestrichelten Box relevant, also die, bei der LK4 und LK6 zu brücken sind. Anschluß usw. ist in der Anleitung erklärt.
Mit den bisher vorgestellten Meßschaltungen muß sie jeweils so verbunden werden, daß M+ an Anschluß 1 geht, M- an Anschluß 2, und alles andere nach Anleitung beschaltet wird (wichtig auch die Auswahl der Dezimalpunkte).
Die DPM951 hat Steckleisten für den elektrischen Anschluß, es empfiehlt sich also, Flachbandkabel mit dazugehörigen Steckern zu benutzen. Ich habe mir das an der Stelle sehr einfach gemacht, und ein altes Floppy-Kabel der Länge nach getrennt und die Stecker zersägt.
Die Beleuchtung der DPM951 ist grün, man kann sie recht einfach auf andere Farben umbauen, indem man sie zerlegt (vorsichtig die Platine abhebeln) und den Reflektor von der Platine trennt, von der dann die LEDs amputiert, dann die original auf die LEDs gesteckten Halter des Reflektors ein wenig abaendert, die Halterungen der Module wegbricht und letztlich superhelle LEDs geeignet von seitlich reinleuchten läßt. Auf diese Weise habe ich meine Panelmeter auf rot umgebaut.
Ich habe für den mechanischen Aufbau zwei Panelmeter genommen, von denen ich das linke mit zwei 2xUM-Relais (eins fuer M+ und M-, und eins fuer die Dezimalpunkte) zwischen Temperatur und Spannung umschalte, und das rechte fuer den Ladedruck nehme. Alternativ kann man auch alles auf ein Panelmeter legen, oder drei benutzen... wie man möchte.
WARUNG! Ich habe das ganze mit Heißkleber stabilisiert... ich rate zu sehr viel Vorsicht, weil Heißkleber auf den Platinen dazu führen kann, daß ungewuenschte Symbole (Fahrenheit bei mir - siehe Bilder) aktiviert werden, was nur mit großem Aufwand beseitigt werden kann, wenn man alles verklebt hat, wie ich das getan habe.
Hier zwei Bilder von der Anzeige - es fehlen jeweils noch Abdeckungen am Sockel der Instrumentenbox - die häßlichen Klebungen werden also ebenso wie die Kabel noch verkleidet. Die Trimmer unten rechts sind für die Abstimmung der Druckanzeige, der Schalter links ist für die Umschaltung Öltemperatur/Spannung, die Trimmer für die Temperatur sind in der Elektronikbox eingebaut. In der Mitte zwischen den Anzeigen sitzen die LEDs, von denen die oberen drei parallel für das Vorglühen sind (ich habe erst zu spät gemerkt, daß mein Auto keine Glühstiftheizung hat, zwei davon waren dafür gedacht), und die untere ist für die Nebelscheinwerfer.
Ergänzung vom 11.1.2004: Neue Fotos
Sicherlich sind in diesem recht eilig getippten Text jede Menge Fehler drin, über Hinweise würde ich mich freuen (Mail steht unten).
Und, um es nochmal zu sagen: Nachbau und Verwendung erfolgt auf EIGENE Gefahr!
(C) 2003 Jan Richling |
|
Bewertungen - Bau einer digitalen LDA und eines digitalen Ölthermometers | |
Durchschnittsbewertung: 5,00 - schlechteste Bewertung: 5 - beste Bewertung: 5 - Anzahl der Bewertungen: 3 - Bewertungen ansehen |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
Du kannst keine Beiträge in dieses Forum schreiben. |