Blinkerrelais Mod

Re: Blinkerrelais Mod

Beitragvon Kampfkuchen » Mo 6. Feb 2017, 17:30

Das ist nicht nötig.

Am besten stelle ich einfach mal den Schaltplan der - bisher - finalen Version vor. Ich werde es versuchen detailliert zu beschreiben, unabhängig davon ob nur einer von 10 das versteht.
Gesamtes Schaltbild:
Bild

Relevant sind hier die eingekreisten Bereiche inkl. dem Tiny10 Mikrocontroller links neben der Spannungsversorgung
Es beginnt mit dem Eingang bzw der Messung des Blinkerhebels.
Der gemessene Wert wird vom Mikrocontroller erfasst und schaltet die beiden Ausgänge je nach Fall.
Die Spannungsversorgung ist klar, da gehe ich aber auch genauer drauf ein.
Die Ausgangsstufen machen aus den 5V vom Mikrocontroller die nötigen 12V für die Relais-Eingänge.

Blinker-Messung
Bild

Die Blinkerhebelstellungsermittlung (Deutsch ist schon toll, hm?) wird - um Eingänge zu sparen - über den Analog-Digital-Wandler vom Mikrocontroller erfasst.
Man könnte sagen, ich habe hier einen sehr simplen Digital-Analog-Wandler aufgebaut.

Im Prinzip sehen wir hier einen Spannungsteiler. Der Blinkerhebel ist bloß ein simpler Schalter, der die Ausgänge auf Bordspannung legt, also +12V.
Somit haben wir je nach Hebelstellung entweder an R10 oder R11 +12V anliegen.
Gemäß dem Ohmschen Gesetz (U = R*I, also Spannung ist gleich Widerstand mal Strom) fließt hier je nach Hebelstellung ein anderer Strom.
Das will ich jetzt aber mal nicht ganz so ausführlich besprechen, immerhin ist das kein Elektronikkurs. (Sollte Interesse daran bestehen, kann ich das ja gern noch mal erläutern, ganz so schwer ist das nicht).
Im Prinzip kann man da ganz simpel über das Verhältnis der Widerstände die Ausgangsspannung berechnen. Bordspannung/Ausgangsspannung = R12 / R10 bzw R11.
Ein Sonderfall ist beidseitige Aktivität, da sich hier durch R10 und R11 zwei parallel geschaltete Widerstände ergeben (sie liegen beide auf 12V) und somit ihr Gesamtwiderstand kleiner wird als der kleinste Einzelwiderstand (also unter 33kOhm).

Das heißt kurz und knapp: Je nach Hebelstellung bzw Pegel der Eingangssignale habe ich einen Spannungswert von 0 bis 5V am Ausgang dieses Segmentes. Somit spare ich mir einen Eingang und komme mit drei Pins des Mikrocontrollers aus (das ist relevant, da der 4. ein wichtiger Pin zum Programmieren ist, der zwar abgeschaltet werden kann, aber dann nicht mehr programmierbar ist).

Aber was machen nun F1, R8 und C2?
R8 ist eine duale Shottky-Diode (ihre Eigenschaft ist besonders die hohe Schaltgeschwindigkeit und der geringe Spannungsabfall, sonst sind sie wie normale Dioden, lassen also den Strom nur in eine Richtung fließen).
Sie ist für die Spannungsversorgung für den Mikrocontroller zuständig. Wie man erkennen kann, hängen die beiden Dioden an den Eingängen des Relais, also L und R. Somit fließt bei einer oder beiden Hebelstellungen ein Strom von den Eingängen zur Spannungsstabilisierung des Mikrocontrollers, aber nicht von zB L zu R (da dies von der anderen Diode geblockt wird).
Das hat den Hintergrund, dass ich auf eine Dauerversorgung verzichten wollte. Der Controller bekommt dann Strom, wenn geblinkt wird, nie sonst (Haltbarkeit der Spanungsstabilisierung und anderer Bauteile die ohnehin sehr überdimensioniert sind, steigt damit ins unermessliche).
Das Relais hat lediglich eine Dauerversorgung und das gefiel mir nicht, hieße solang eine Batterie angeklemmt ist, entsteht an der Spannungsstabilisierung eine Verlustleistung. Aber das umgehe ich mit diesem Trick.
Der Haken ist, dass beim loslassen des Hebels kein Strom mehr fließt und der Mikrocontroller damit keine Spannungsversorgung mehr hätte. Die Energie im Blockkondensator am Mikrocontroller reicht aber aus um ihn für genug Taktzyklen zu versorgen um die Messwerte auszwerten und den Ausgang zu setzen. Danach fließt durch den überbrückten Eingang wieder ein Strom und der Controller bekommt weiter Saft (das ist der Punkt, den Martin hier ansprach, 3 Sekunden sind somit nicht nötig, es reichen wenige µs aus).
F1 schließt Spannungsspitzen höher als 5V + 0,3V kurz, also 5,3V - damit wird der Eingang am Mikrocontroller geschützt. Vermutlich könnte ich das weglassen, aber ich baue hier ja nicht auf den Cent genau.
C2 dient wieder dazu Spannungsspitzen abzufangen.

Mikrocontroller und Spannungsstabilsierung
Bild

Herzstück: Mikrocontroller und Stromversorgung
C1: Eigentlich der Blockkondensator, ist dazu da um Spannungsspitzen abzufangen und somit den Mikrocontroller zu schützen, aber auch um kurzzeitige Leistungsspitzen auszugleichen. Übernimmt aber für mich aber ebenfalls die Funktion der Unterbrechungsfreien Stromversorgung, wie eins weiter oben beschrieben.
R9: Eine Z-Diode mit 5,1V. Z-Dioden werden ab einer bestimmten Spannung (hier 5.1V) auch in die Gegenrichtung durchlässig und können somit bis zu einer bestimmten Leistung (hängt von ihren Daten ab) die Spannung stabilisieren.
R7 dient als Vorwiderstand zu R9, da sie sofort zerstört würde, aufgrund des zu hohen Stromes, der fließen würde. Stellt euch das wie den Vorwiderstand einer Diode vor.
Viel weiter möchte ich aber nichts ins Detail gehen, wichtig zu wissen ist, dass R9 die Spannung immer auf 5,1V hält, unabhängig (natürlich bis zu einer bestimmten höhe, sie darf natürlich auch nicht niedriger als 5,1V sein) von der Eingangsspannung.
Zum Mikrocontroller muss ich denke ich nicht viel sagen. Prozessor mit Software für die Steuerung eben all dieser Dinge.

Ausgangsstufe (links und rechts identisch)
Bild

Zum Schluss die Ausgangsstufe:

Ich brauchte hier pro Ausgangsstufe zwei Transistoren, einen PNP und einen NPN. Da wir hier +12V schalten müssen, ist leider ein PNP notwendig, da der Schaltungsaufwand mit einem NPN wesentlich höher wäre, in diesem Fall. Der NPN dient als Vorstufe zum PNP, da dieser von dem Mikrocontroller nicht direkt angesteuert werden kann, da er eine negative Spannung benötigt. Aber das wäre jetzt zu viel des guten. Liese sich aber bei Interesse auch noch mal erläutern.
R3 ist einfach dazu da um dem Transistor bei abgeschaltetem Mikrocontroller ein definiertes Potential zu geben, da er so einen geringen Strom benötigt um durchzuschalten, dass schon elektromagnetische Einstreuungen genügen würden. Das verhindert R3.

Grob gesagt sind das hier die elektronischen Schalter, die die Eingänge überbrücken.

Ich hoffe das ist erstmal halbwegs verständlich erklärt, ich bin nicht der beste in sowas. Zumal hier auch jeder einen anderen Kenntnisstand besitzt und ich das nicht einschätzen kann. Ich hab versucht vom absoluten Laien auszugehen.

Hier noch das Layout, wie die Platine wohl aussehen wird, wenn ihr sie bekommt:

Bild

Links (die vier grünen Kreise) sind die Verbindungen zum Relais, die Kontaktflächen oben rechts sind für mich zum Programmieren.

Das ganze ist auch weitestgehend auf Haltbarkeit gebaut. Wie oben geschrieben wird er nur bei Gebrauch überhaupt mit Spannung versorgt und dazu gibt es f+r diesen Zweck völlig übertriebene Schutzmaßnahmen. Es sollte also lange halten.
Ich hoffe ihr erkennt, dass ich mir da schon einige Gedanken gemacht habe :ugeek:
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Re: Blinkerrelais Mod

Beitragvon commander_keen » Di 7. Feb 2017, 20:39

Gute Ausführung/Erklärung. :-)
Besonders gut finde ich die Stromsparidee und den Kniff mit dem PIN sparen. :-)

Warum gibt es neben dem Microcontroller noch einen Block rechts oben?
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Re: Blinkerrelais Mod

Beitragvon Kampfkuchen » Di 7. Feb 2017, 21:19

commander_keen hat geschrieben:Warum gibt es neben dem Microcontroller noch einen Block rechts oben?


Wenn du den mit "GND, RESET, MISO" etc meinst, das ist die Verbindungsstelle zum Programmierer, also das im Layout oben rechts.
Links im Schaltplan siehst du einen ähnlichen für den Anschluss zum Relais.

commander_keen hat geschrieben:Besonders gut finde ich die Stromsparidee und den Kniff mit dem PIN sparen. :-)


Ich hatte eigentlich gedacht, dass das Relais nur bei Zündung versorgt wird, das ist aber durch den Warnblinker nicht so. Ich hätte den Mikrocontroller dann immer in den Schlafmodus schicken können, dann wäre der Stromverbrauch auch wirklich sehr gering (wir sprechen hierbei um wenige µA), das hat aber einen Nachteil in Hinsicht meiner Spannungsstabilisierung.

Die Spannungsstabilisierung mit Z-Diode hat den einfachen Vorteil, dass sie sehr leicht und mit lediglich zwei Bauteilen aufzubauen ist (Z-Diode und Vorwiderstand).
Der Nachteil ist, die Verlustleistung ist immer gleich hoch. Wir haben dann immer mindestens die Stromaufnahme, die maximal von der Komponente dahinter gezogen werden kann. In dem Fall hatte ich das ganze für 6mA designed.
Und das wollte ich vermeiden. Man hätte zwangsläufig einen recht hohen Stromverbrauch, also auf die Zeit gesehen. Es wären zwar auch nur 6mA, aber rechnen wir das mal auf einen Monat Standzeit um, käme man auf 4,32Ah die flöten gehen. Mag nicht viel sein, ist aber völlig unnötig. Außerdem leidet die Haltbarkeit drunter.
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Re: Blinkerrelais Mod

Beitragvon commander_keen » Di 7. Feb 2017, 22:44

Ju, wenn ich ein Auto will, dass nach mehr als 42 Tagen Standzeit nicht mehr zwingend anspringt, dann kauf ich mir 'nen neuen Benz. ;-) (das ist deren aktuelle Vorgabe, länger muss der nicht mehr mit Ruhestrom durchhalten :-o)
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Re: Blinkerrelais Mod

Beitragvon Kampfkuchen » Di 7. Feb 2017, 23:29

Das ist wirklich traurig...

Ich guck hin und wieder ganz gern mal die Autodocs (ja, etwas überspielt - aber ganz interessant zum miträtseln, wie ich finde). Da hatten sie mal ein Ruhestrom-Problem und es gibt da wohl Richtlinien, wie viel ein Auto im abgeschlossenen Zustand verbrauchen darf, das ist eigentlich quasi nichts. Es ging darum, dass in manchen Situationen das Fahrzeug 4A Ruhestrom hatte, als sie den Fehler provozieren wollten, kamen sie "nur" auf 150mA, was wohl schon viel zu viel gewesen sei. Ich kann mich nicht mehr genau erinnern, aber ich glaube sie sagten etwas von unter 10mA sind erlaubt.
Nach 5 Minuten schaltete es dann wohl auch tatsächlich auf 0.0A.

(Das Problem war die Lichtmaschine, deren Regelung defekt war und Strom gefressen hatte, daher die 4A)

Nebenbei noch: Für den 323 BJ scheint es auch zu funktionieren. Auch hier würde ich den Mod anbieten, ein Kollege möchte das haben und ich werde dann mal schauen ob es bei ihm funktioniert, bisher sieht aber alles danach aus.
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Re: Blinkerrelais Mod

Beitragvon Ewald » Mi 8. Feb 2017, 08:43

Das von den Auto Doktoren hab ich auch gesehen,schaue das fast immer an.
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Re: Blinkerrelais Mod

Beitragvon kl31 » Do 18. Mai 2017, 20:52

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Re: Blinkerrelais Mod

Beitragvon Kampfkuchen » Do 18. Mai 2017, 22:03

Habe derzeit leider so viel Stress durch Arbeit, dass ich zu nichts komme.

Ich versuche bis zum Treffen was auf die Reihe zu bekommen.
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