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13 Februar 2014

Ein Programmier- und Isolieradapter mit galv. getrennter Spannungsmessung für die Franzbox

....schon immer fehlt der Box eine Möglichkeit, galvanisch getrennt Spannungen zu messen, und auch ein paar andere Dinge stehen schon sehr lange auf meiner Wunschliste.

Ich habe daher beschlossen, meiner Franzbox eine zusätzliche Schaltung zu spendieren
die dann bei Bedarf an die schon vorhandenen Steckverbindungen angeschlossen werden kann.
Sowohl bei der ursprünglichen Version wie auch bei der Mini-Version.

Meine Versuche mit dem I²C-Delta-Sigma-ADC MCP3426 waren sehr vielversprechend,
und in Verbindung mit einem I²C-Isolator ADUM2250 war die getrennte Spannungsmessung
problemlos machbar.Ich bin auf ein weiteres hochinteressantes Bauteil gestossen: ADUM5241.

Der ADUM5241 ist ein Isolator für serielle Signale mit TTL-Pegel (5V) der sogar einen
DC-DC-Wandler integriert hat. Der schafft zwar nur ca 5V,10mA, aber für den Betrieb
des I²C-Isolator und dem AD-Wandler reicht das, und zusätzlich sind da noch die beiden
galv.getrennten Datenleitungen, die vielleicht durchaus noch wertvoll sein könnten.
Aus diesem Grund sind Widerstände in den RXD und TXD Leitungen vorgesehen
um die seriellen Leitungen entsprechend umzukonfigurieren
(Ich denke da insbesondere an Datenverkehr in Richtung Akkus und zurück.
Schliesslich habe ich ja auch schon ein BMS mit serieller Datenübertragung griffbereit
in der Schublade liegen und die Auswertung ist schon funktionsfähig im Franzboxprogramm
integriert. Ich muss daran aber noch ein paar grundsätzliche Dinge ändern weil das
Auslesen viel zu langsam erfolgt damit die einzelnen Werte mitgelesen werden können.
Das ist aber nicht gut! so sind die Werte nicht vergleichbar!)
Der ADUM5241 wird aber wohl eher eine Option bleiben, weil die Galv.Trennung
in Fall einer Datenleitung besser in der Nähe des "anderen" Potentials liegen sollte
und die Datenleitungen auf dem Potential der Karosserie 0V-12V.

Da die Leistung eines ADUM5241 ohnehin nicht bzw nur sehr knapp für den Betrieb
eines LEM HASS200S am getrennten Potential ausreicht und auch die Regelung der
Ausgangsspannung  nicht so ganz perfekt ist werde ich (zähneknirschend..) einen optionalen
DC-DC-Wandler für diesen Fall vorsehen müssen. (ab ca 15 Euro, geregelt)

Weil ich schon mal dabei bin kommt auch noch ein serieller Schnittstellenwandler auf die Platine,
wobei ich mich da an der Schaltung des Arduino / Freeduino serial orientiert habe.
Was bedeutet das? Zusätzlich zur Umsetzung der TTL-Signale auf RS232-Pegel ist auch noch
die Leitung zum Auslösen des Reset mit drauf so dass die Franzbox sich damit wie ein
Arduino serial verhält wenn ein Prozessor mit Arduino-Bootloader drinsteckt.

Ein 6-Pol-ICSP-Anschluss darf natürlich auch nicht fehlen.Die Pins dafür sind ja schon alle
von Anfang an herausgeführt (und fürs Display verwendet) aber mein Stecker entspricht
keiner allgemeingültigen Norm.

die verwendeten ICs sind winzig klein, und die Schaltung auf den Bildern ist noch nicht fertig
gezeichnet, aber die entscheidenden Dinge sind schon drauf. Alles was links der beiden ADUM
liegt ist auf dem Spannungspegel der Franzbox, alles was rechts davon liegt ist davon galvanisch getrennt
und die Signale werden innerhalb der ADUM induktiv übertragen





um eine Vorstellung der Größe der MCP AD-Wandler zu vermitteln : ein "Bildschirmfoto"
Eigentlich müsste das alles in einer Streichholzschachtel platz haben



Die Gehäusefrage und somit auch Abmessungen etc sind noch völlig offen,
Den Schalttransistor für dei Ansteuerung des automatischen Nachladens werde ich auch noch
irgendwo unterbringen. Vielleicht werdens aber sogar mehrere Geräte...
ein ultrawinziger galv-getrennter I²C-Adapter zum Spannungen messen wäre sicher auch was nützliches....
mal sehen wie sich alles ausgeht
....bis demnächst!

Franz

Noch ein Nachtrag:

Der DC-DC-Wandler um gegebenenfalls den LEM-Wandler am Potential der Fahrakkus
zu betreiben entwickelt sich hier zu einem etwas unerwarteten Problemchen.
Die Dinger sind schlicht und einfach sehr teuer wenn sie erweiterten Eingangsbereich und
geregelten Ausgang haben sollen. es wird sich daher wohl eher darauf hinauslaufen, dass ich
zwei AD-Wandler einsetzen werde. einen auf Fahrzeugpotential und einen auf Akku-Potential.
Das zieht aber ebenfalls Kreise...... ich brauche dann Typen mit konfigurierbarer Adresse.
also eventuell einen MCP3426 mit fester Adresse am GND der Box und einen 3428
der am Akku-Potential betrieben wird.(oder umgekehrt bzw gleich zwei 3428)
Der Preis ist nicht problematisch 3426 im SOIC8 Gehäuse 2,25€  3428 im SOIC14 4,97€
und im sehr!!!!! winzigen TSSOP14 Gehäuse etwas über 3€  ist aber leichter zu bekommen als
die Version im SOIC14 Gehäuse, den hat eigentlich nur Farnell die anderen z.B. auch Reichelt.
Immer noch viel billiger als ein DC-DC-Wandler für ca 40€
Der 3428 hat ja vier Kanäle, aber eigentlich brauche ich gar nicht so viele.
Man könnte jetzt sagen: dann messen wir doch an mehreren Stellen des
Akkupacks und erkennen so Unregelmäßigkeiten aber ganz so einfach ist das dann gar nicht.
weil so die Akkus nicht gleich stark belastet werden. man muss ja immer gegen den selben
Punkt messen. ..oder mehrere Wandler einsetzen..... aber dann gibts bessere Lösungen
das werde ich daher wohl nicht machen. Vier Messeingänge, das reicht vorerst!.



07 Februar 2014

.......ein letzter Versuch in Sachen Golf3-Tacho / DZM / Tankanzeige an der Franzbox

Wie schon angekündigt kommt hier als Nachtrag noch der Test des Kombiinstruments aus
meinem 92er Golf3. Um es kurz zu machen, das hat endlich funktioniert. ( 1H6 919 033 E )
Ich war ja schon zuversichtlich, weil die Tankanzeige des VDO-Tachos mit der Analog-Uhr von 1992
auch schon problemlos anzusteuern war. Ich will aber einen Tacho mit Drehzahlmesser........
.....und weil ich ein Getriebe vom 75PS 1,8er bzw vom Turbodiesel nehmen muss, falls ich irgendwann
doch noch meinen Still Elfzöller in einen Golf reinzwängen sollte, weil das die längste Übersetzung
von allen Getrieben in der Ausführung mit Schaltgestänge hat.......brauche ich einen Tacho der
zum Getriebe passt, und zur Franzbox.

Die Tachos vom 1,6er passen nicht zum Getriebe, und die vom Diesel haben einen völlig anderen
Drehzahlmesser. ....und Tachos ab '95 haben die superlangsame Tankanzeige....
Ich brauche also einen Tacho aus einem 1,8er 75 oder 90PS Bj. 92 bis 95 ,
das sind die, die bei  20Km/h anfangen und nicht wie die späteren bei 0Km/h,
möglichst von VDO, weil ich die von TRW und MotoMeter noch nicht getestet habe.
( Die sollten aber auch genauso verwendbar sein )
..........So ein Kombiinstrument ist ja problemlos aufzutreiben würde ich mal behaupten.......

Warum denn kein TDI-Getriebe? das wäre doch noch länger übersetzt!
Ich brauche die "alte" Bauform, weil man nur diese auf Antriebswellengelenke mit 90mm Durchmesser umbauen kann, wie sie auch in den späteren 1,4 und 1,6er Modellen des Golf3 verbaut sind.
Hier gehts um jeden Millimeter, und mit den 100mm Gelenken der "Seilzuggetriebe" reicht
der Platz nicht. Leider! Die noch längere Übersetzung des TDI-Getriebes wäre nämlich für
meinen "Langsamläufer" wesentlich geeigneter! ( ca 175A @ 80V und 1400U/min)
auch mit den 90er Gelenken muss ich schon eine Mulde ins Motorgehäuse fräsen.....
Beim Dieselgetriebe komme ich auf 2500U/min bei 100Km/h das müsste schon noch gehen
wenn ich auf etwa 150V hochrechne.
Hierbei möchte ich auch noch erwähnen, dass sich mein Prüfstand mit dem Entengetriebe
schon bestens bewährt hat, um ein bisschen das Verhalten des Motors zu studieren ohne
irgendwelche Fahrversuche machen zu müssen, was ja meist mit größeren Umständen
verbunden ist, wenn es sich um ein unfertiges Fahrzeug ohne Zulassung handelt.
Der Motor zieht da unter Last recht gut bis 50Km/h bei 60V (5x  12V 36Ah Blei)
das sind da dann etwa 1700 u/min und bis 120Km/h (4200 U/min) habe ich in schon hochgejagt
ohne dass mir da was um die Ohren geflogen wäre! ;-) ABER: das Ding mag einfach keine hohen Drehzahlen.....was aber auch nicht weiter überrascht......damit war zu rechnen!
Seht euch mal den Drehmomentverlauf eines Warp11 bei 80V an (dafür wären die eigentlich gedacht)
.....fast identisch...über 1500U/min gehts steil bergab mit der Leistung!

Es besteht ja noch eine kleine Hoffnung womöglich doch das TDI-Getriebe nehmen zu können,
aber da müsste ich den Motor nochmal 5cm vom Getriebe wegrücken.(wie Johannes beim Arosa)
Das wird dann am anderen Ende eng. Zumindest fehlt dann der Platz für den originalen Riementrieb
für LIMA und Servopumpe, aber da man das auch anders machen kann, mit Spannungswandler
und Elektropumpe, ist hier noch nichts entschieden. Das sind aber alles nur Gedankengänge!
Wenn schon, dann sollte es ja heutzutage ein AC-Triebwerk sein!
==> andere Drehzahlen, anderes Getriebe, ganz andere Probleme, andere Baustelle!

Die Idee mit dem elektrisch geschalteten Automatikgetriebe habe ich mehr oder weniger wieder
verworfen, weil das definitiv zu viel Leistung frisst. Trotz Wandlerüberbrückung gehen da drin
mal eben ca. 10 KW verloren. Drum läuft der 90PS Automatik auch eher schwächer als der
75PS 1,6er mit "AEE"-Motor.....und braucht zweieinhalb Liter mehr auf 100Km.......
Netterweise haben das ein paar Amerikaner schon getestet.
Damien macht ja diesbezüglich auch gerade Versuche, aber er hat ja offenbar ein deutlich
größeres Triebwerk in "vorsichtiger Planung" wenn ich das mal so beschreiben darf.

sehr interessant:
https://www.youtube.com/watch?v=7tl9aOdjSoQ    und die folgenden......