Hallo,
wollte mal mein gegenwärtiges "Langzeit-Projekt" an meinem MGF vorstellen.
Und zwar entwickle ich gerade einen Bordcomputer mit Verbrauchsanzeige für meinen MGF MkI. Hört sich verrückt an, ist aber eigentlich garnicht so wild.
Der Bordcomputer soll, wenn er fertig ist, den Momentanverbrauch, den Verbrach je 100 km und die Reichweite anzeigen. Und zwar auf einem kleinen 2-Zoll-TFT-Display, welches im Armaturenbrett unterzubringen sein wird.
Und wenn die Funktionen fertig implementiert sind, dann könnte man vielleicht auch darüber nachdenken, dass man mit diesem Bordcomputer auch Sachen überwacht/misst wie den Wischwasser-Füllstand, die Außentemperatur, die Innenraumtemperatur usw usw.
Basieren wird das ganze auf Atmel ATmega328P-Microcontrollern (möglicherweise auch Attiny85), die mit einem Arduino-Board programmiert werden und dann wenn's fertig ist ihre Arbeit als Standalones leisten. Die Hardware-Architektur wird modular sein, d.h. ich werde ein Modul hintem im Wagen haben was Einspritzzeiten, Geschwindigkeit und Tankinhalt misst, und vorn im Armaturenbrett wird das Haupt-Modul mit der TFT-Anzeige sein, welches per I2C-Bus seine Daten vom Mess-Modul erhält. Bedingt durch diesen modularen Aufbau könnte man das System somit auch später einmal erweitern, z.B. auf eine Lampen-Kontrolle oder die Ansteuerung einer Sitzheizung. Das ist aber noch "Zukunftsmusik".
Bislang habe ich folgendes gemacht:
- Einspritzsignal ausgemessen:
Die Einspritzdüsen werden direkt vom Motorsteuergerät geschaltet. Dort liegen Kabel an die man direkt anzapfen kann, und zwar öffnen die Düsen sich im Mittel jeweils zwei Millisekunden. Die Kapazität der Einspritzdüsen ist bekannt, laut Datenblatt von Bosch, und beträgt beim MPI 137 g/min n-Heptan (ca. 201 ml), und beim VVC 150 g/min n-Heptan (ca. 220 ml).
Beim MPI werden die Einspritzdüsen paarweise geschaltet, d.h. immer Nr. 1 und Nr. 4 zusammen, und Nr. 2 und Nr. 3. Das Öffnen geschieht dadurch, dass die Düsen auf Masse geschaltet werden. Im Oszi kann man das daran sehen, dass die Spannung für einen kurzen Moment auf null sinkt:
Mit steigender Motordrehzahl werden die Abstände zwischen den Einspritzintervallen kürzer und die Einspritzintervalle selbst werden länger.
Das Signal wird mit einem ILD74 Optokoppler gefiltert um ein schön gleichmässiges Rechtecksignal ohne Einschalt-Spannungsspitzen zu haben (welche einen Mikrocontroller beschädigen könnten, da sie laut Literatur +70V betragen können in dem Moment wo die Einspritzdüsen wieder auf 13V geschaltet werden, siehe Oszi).
Hieraus lässt sich zum einen ein Momentanverbrauch in Liter pro Stunde berechnen (wenn der Wagen steht), und zum anderen in Liter pro 100 km wenn der Wagen fährt. In meiner Berechnung addiere ich alle drei Sekunden die Millisekunden auf, während derer die Einspritzdüsen offen waren. Dann habe ich meinetwegen sowas wie einen Wert von 450 Millisekunden pro 3 Sekunden. Dies multipliziert mit der Kapazität der Einspritzdüsen pro Millisekunde liefert mir die eingespritzte Menge pro 3 Sekunden, und das lässt sich wiederum auf eine Stunde hochrechnen. Um die Genauigkeit zu erhöhen, könnte man vielleicht dann noch ein paar mathematische Glättungsverfahren bei der Berechnung einsetzen. Um zum Beispiel "Ausreißer" bei den Messwerten zu eliminieren.
Und zu guter letzt kann man diese Werte mit dem Signal des Tankgebers in Beziehung setzen für eine Reichweiten-Anzeige. Dieser Tankgeber ist nichts anderes als ein Schleifwiderstand, der ca. 10 Ohm bei vollem Tank und 120 Ohm bei leerem Tank beträgt.
- Geschwindigkeitssignal gemessen:
Etwas kniffliger ist die Erfassung des Geschwindigkeitssignals. Der MGF MkI hat eine mechanische Tachowelle, und diese generiert zwar über einen Magnetkontakt im Tachomodul ein Rechtecksignal welches man in der Bordelektronik anzapfen kann, aber dieses ist viel zu ungenau für eine Verbrauchsmessung mit auch nur annähernd befriedigender Genauigkeit... hier mal z.B. bei 30 km/h:
Nach oben hin wird die Varianz zwischen den einzelnen HIGHs und LOWs zwar geringer, aber es nützt ja nix wenn der Bordcomputer nur verlässliche Werte anzeigt wenn man über 100 km/h fährt...
Deshalb habe ich heute bei eBay einen Hallsensor gekauft der direkt zwischen Getriebe und Tachowelle geschraubt werden kann und direkt von der Quelle ein - hoffentlich homogeneres - Rechtecksignal liefern wird.
Vielleicht werde ich auch noch das Drehzahlsignal vom Kurbelwellensensor verarbeiten um eine exakte Motordrehzahl auf dem Display anzeigen zu können, aber da weiß ich noch nicht ob sich der zusätzliche Aufwand lohnt, da dies ein sehr schnelles Signal im Mikrosekunden-Bereich ist. Und nen Drehzahlmesser haben wir ja sowieso...
- Test Rig gebaut:
Das Breadboard ganz links ist ein Bitbanger, d.h. es simuliert die Rechtecksignale von Einspritzung, Geschwindigkeitssensor und Kurbelwellensensor (und den Tankinhalt). Auf dem mittleren Board nimmt gerade das Mess-Modul Gestalt an, welches diese Werte misst und dann per I2C-Datenbus an das rechte Board weiterleitet, wo die Werte aufbereitet und auf einem Display dargestellt werden. Das ist nicht das endgültige Display was nachher im Wagen montiert sein wird... als Bildschirm wird wahrscheinlich ein Adafruit 2.2''-Display dienen:
https://www.adafruit.com/product/1480
Und so sieht es aus, wenn man mit dem Auto auf "Messfahrt" ist, um die ganzen Werte zu ermitteln die man später für den Bordcomputer braucht:
Momentan ist alles noch in der Frühphase, und ich habe bisher die Schaltungen nur auf Breadboards aufgebaut. Die Schaltung an sich ist zu ca. 65 Prozent fertig konzipiert, der Programmcode in etwa zu 45 Prozent. Nachher wird alles fein säuberlich auf Platinen aufgelötet, in Modulgehäuse verpackt und im Wagen verbaut.
Ich bin bislang gut bei dem Projekt vorangekommen, aber ich denke, es wird in etwa bis nächstes Frühjahr dauern bis das Endprodukt fertig und präsentierbar ist. Aber wie heißt es so schön... mühsam nährt sich das Eichhörnchen...
Ich werd mit Sicherheit noch ein paar Fragen haben zur Technik des MGF, also wärs schön wenn ich mich während des Projekts an einige von euch hier wenden könnte die sich gut auskennen...
Viele Grüße,
MGF74
), die mir mit annähernder Genauigkeit die jeweilige Geschwindigkeit in km/h bei gegebener Intervall-Länge liefert.
)
