Forum: Fahrzeugelektronik 12V als Eingangssignal für Arduino aufbereiten


von Maxi (audifox)


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Hallo,

ich plane in einem Fahrzeug einen Adapter zu bauen um Analoge Signale, 
welche von einem Steuergerät geschalten werden um Verbraucher zu 
bestromen, in Can Bus-Signale umzuwandeln. Grundsätzlich soll es nachher 
so funktionieren, dass der Verbraucher nicht mehr vom eigentlichen 
Steuergerät geschalten wird sondern von einem externen, welches die Can 
Bus Nachricht auswertet und dann schaltet.
Das heißt, dass das aktuelle Ausgangssignal, das ich verwerten möchte 
mit 12V Batteriespannung geschalten wird. Wie kann ich die 12V so 
aufbereiten, dass ich sie einfach als simples Schaltsignal für z.B. 
einen Arduino nutzen kann?

Beste Grüße Maxi

: Verschoben durch Moderator
von Stefan S. (chiefeinherjar)


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Spannungsteiler?!

von Sebastian R. (sebastian_r569)


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Es gibt verschiedene Ansätze, die du verfolgen kannst:

- Spannungsteiler + Dioden nach VCC und GND, um Über- und 
Unterspannungsspitzen abzufangen

- Optokoppler mit passendem Vorwiderstand sind sehr beliebt, auch wenn 
die galv. Trennung nicht benötigt bzw. oftmals aufgehoben wird

- Die angehängte Schaltung ist luxuriöser Overkill. Galvanische Trennung 
und der Optokoppler wird mit einer Konstanstromquellen-Diode betrieben, 
die für die 15mA durch die LED im OK sorgt.

von Maxi (audifox)


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Ich denke ein Spannungsteiler ist nicht wirklich geeignet, da die 
Ausgangsspannung ja über die Batteriespannung relativ hohen Schwankungen 
ausgesetzt ist - oder? Wie sieht es dann mit der Wärmeentwicklung aus, 
ich kann den Gesamtstrom in der Schaltung ja durch große Widerstände 
gering halten, aber wie viel wird noch benötigt um den Arduino sauber zu 
schalten?

Danke Sebastian, von Optokopplern habe ich auch gelesen. Ich verstehe 
nur die Schaltung nicht so ganz. Klar ist, dass ich mit den 12V auf der 
linken Seite die rechte Seite des Optokopplers schalte. Aber wozu dienen 
die zwei Anschlüsse mit 3,3V mit einer LED? Also ich verstehe noch nicht 
so ganz was ich wann an CAR_OK messen kann.

von Sebastian R. (sebastian_r569)


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Maxi schrieb:
> Aber wozu dienen
> die zwei Anschlüsse mit 3,3V mit einer LED? Also ich verstehe noch nicht
> so ganz was ich wann an CAR_OK messen kann.

Naja, der Optokoppler hat einen NPN-Ausgang, kann also so erst einmal 
nur nach GND schalten. Für ein High-Signal am Controller braucht es dazu 
einen Pullup-Widerstand. Entweder den internen vom Controller oder wie 
in meiner Schaltung einen externen.

Die LED Leuchtet, sobald auf der linken Seite ~5...30V anliegen. Ohne 
12V am Eingang ist CAR_OK high auf 3.3V, mit 12V am Eingang ist CAR_OK 
low auf GND.


Zur Sicherheit: Möchtest du erkennen, ob die Batteriespannung nur 
vorhanden ist oder möchtest du wissen, ob sie eine bestimmte Spannung 
über/Unterschritten hat? Oder gar die Spannung quantitativ messen?

von Maxi (audifox)


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Okay, das verstehe ich soweit.

Ich möchte quasi nur erkennen, ob eine Lampe eingeschaltet wird oder 
nicht. Wenn also z.B. das Abblendlicht mit Spannung versorgt wird möchte 
ich das mit der Elektronik auswerten und die Information auf einen 
externen Can Bus senden, auf welchem ein Steuergerät die Daten empfangen 
soll und dann die Lampen, welche dann ebenso Bus gesteuert sind 
einschaltet.
Das 12V Signal schaltet dann also nicht mehr die Lampe sondern nur noch 
den Eingang am Arduino.
Ich müsste damit ca. 6 Signale auswerten müssen.

Vllt. ist das auch alles zu kompliziert, aber so ist erstmal meine 
Wunschvorstellung.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Maxi schrieb:
> Ich denke ein Spannungsteiler ist nicht wirklich geeignet, da die
> Ausgangsspannung ja über die Batteriespannung relativ hohen Schwankungen
> ausgesetzt ist - oder?
Die Steuergeräte in KFZ können das damit problemlos (Optokoppler wären 
da schlicht zu teuer und haben zudem pfundige Fertigungstoleranzen). Der 
Witz beim Spannungsteiler sind die ebenfalls erwähnten Klemmdioden nach 
Vcc und GND.

von Maxi (audifox)


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Vielen Dank für die Antworten, ich probiere mich dann erstmal auf dem 
Tisch aus.

Beste Grüße

: Bearbeitet durch User
von Lothar J. (black-bird)


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Maxi schrieb:
> Ich möchte quasi nur erkennen, ob eine Lampe eingeschaltet wird oder
> nicht. Wenn also z.B. das Abblendlicht mit Spannung versorgt wird möchte
> ich das mit der Elektronik auswerten und die Information

"Mit Spannung versorgt" heißt aber noch lange nicht, dass die Lampe auch 
leuchtet. Das zu ermitteln wird wohl nur über den Stromverbrauch gehen.

Ganz früher gab's mal Kontrollrelais, die aus einem Reedkontakt und 
einer Wicklung mit dicken Kupferlackdraht bestanden. Konnte man ganz 
einfach nachbauen, geht heute immer noch (*).

Blackbird
(*) das Nachbauen und auch die nachgebauten und originalen 
Kontrollrelais.

von Maxi (audifox)


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Lothar J. schrieb:
> "Mit Spannung versorgt" heißt aber noch lange nicht, dass die Lampe auch
> leuchtet. Das zu ermitteln wird wohl nur über den Stromverbrauch gehen.

Es werden andere Lampen eingebaut, welche Can Bus gesteuert sind. Die 
alte Stromversorgung soll nur noch als Signal für den Controller dienen.

von Rainer W. (rawi)


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Maxi schrieb:
> aber wie viel wird noch benötigt um den Arduino sauber zu schalten?

Der uC auf dem Arduino ist in CMOS aufgebaut und besitzt am Eingang 
folglich eine isolierende Silikat-Schicht. Strom brauchst du nur, um die 
Eingangskapazität umzuladen, d.h. es kommt auf die gewünschte 
Geschwindigkeit der Umschaltung an

von Matthias B. (turboholics)


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Hi!

Passendes OEM Steuergerät verbauen geht nicht? Oder wäre dasdann ne 
komplette Neuverkabelung des Fahrzeugs?

VG

von ArnoNym (bergler)


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Lothar M. schrieb:
> Die Steuergeräte in KFZ können das damit problemlos (Optokoppler wären
> da schlicht zu teuer und haben zudem pfundige Fertigungstoleranzen). Der
> Witz beim Spannungsteiler sind die ebenfalls erwähnten Klemmdioden nach
> Vcc und GND.

Wenn die Schaltung sich aus der gleichen Spannung speist wie das Signal 
das sie verwerte, ok.

Sonst:
Wenn die 12V da sind, die Versorgung der Schaltung aber nicht, gilt zu 
bedenken, was passiert, wenn das auftritt.
Die meisten IC haben Klemmdioden, und damit fließt ein Strom in die 
Versorgung.

Das muss bei einem Spannungsteiler nicht zwingend ein Problem sein. Man 
sollte es aber bedenken.
Einen Reset-Loop trotz fehlender Versorgung durch Fremdspeisung über 
eine UART sieht man leider manchmal. Inklusive kaputter Platinen.

Lösungen dafür gibts viele. Wie der vorgeschlagene Optokoppler, ein 
einfacher FET, ein Logikgatter das Spannung am Eingang ohne Versorgung 
toleriert (74LVC-Serie z.B.) oder auch nur den Spannungsteiler hochohmig 
machen.

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