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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik AVR am KFZ (50er Moped) betreiben?


Autor: Paul H. (powl)
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Hi,

ich möchte an meinem KFZ gerne einen AVR betreiben der verschiedene 
Diagnoseaufgaben übernehmen soll.

Da der AVR u.A. in der Nähe der Zündanlage und sogar fast direkt neben 
dem E-Starter Relais arbeitet wollte ich mal fragen, was man da am 
besten für Schutzmaßnahmen ergreifen sollte. Das Bordnetz ist relativ 
stabil da alles durch den Akku gepuffert wird, d.h. die Spannung wird 
z.B. niemals über 15V hinaus steigen. Wie es mit kurzen Spanungsimpulsen 
aussieht kann ich lieber nicht sagen, hab noch nicht nachgemessen.

Ich hätte jetzt gesagt dass eine Kette aus Diode -> 100µ-Drossel -> 
100µF-C -> 7805 -> 100n -> AVR schon ganz gut wären. Was meint ihr dazu?

Wie sieht es mit elektromagnetischen Störwellen aus die durch die 
Schaltvorgänge im E-starter Relais oder die Zündanlage (elektronische 
Zündung über Zündspule) entstehen könnten? Ich hab hier von eignetlich 
keine Ahnung. Da können ja z.B. magnetische Wechselfelder durch das 
schnelle ein und ausschalten von hohen Strömen, wie das beim E-starter 
Relais der Fall ist, entstehen, richtig? Noch etwas?

lg PoWl

Autor: Olaf (Gast)
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> Wie es mit kurzen Spanungsimpulsen
> aussieht kann ich lieber nicht sagen, hab noch nicht nachgemessen.

Wenn du das tun wuerdest, so wuerdest du Angst bekommen. :-)

> Ich hätte jetzt gesagt dass eine Kette aus Diode -> 100µ-Drossel ->
> 100µF-C -> 7805 -> 100n -> AVR schon ganz gut wären.

Ich wuerde nach der Drossel noch eine schnelle Diode gegen Ueberspannung 
spendieren.  Ausserdem noch einen 100nF direkt am Eingang des Reglers.

> Wie sieht es mit elektromagnetischen Störwellen aus die durch die
> Schaltvorgänge im E-starter Relais oder die Zündanlage (elektronische
> Zündung über Zündspule) entstehen könnten?

Du kannst elektrische Felder durch ein Metallgehaeuse abschirmen. Du 
kannst deine Schaltung auch durch ein geschicktes Layout verbessern. 
Hauptproblem sind Leitungen zu irgendwelchen Sensoren oder Aktoren. 
Setze einen Tiefpass am Eingang und sorge dafuer das die nur so schnell 
sind wie noetig. Und wenn du z.B irgendwo eine LED anbringen willst dann 
haengt die natuerlich nicht direkt an einem Pin des Prozessors sondern 
an einem Transistor. .-)
Wenn du Sensoren brauchst dann natuerlich was robustes. Also 
Temperaturen werden mit einem NTC Widerstand gemessen und nicht mit 
einem DS1820!

> Da können ja z.B. magnetische Wechselfelder durch das

Magnetische Felder koennen entstehen und du kannst sie nicht abschirmen. 
Allerdings sollten sie deinem Controller relativ egal sein. Achte halt 
darauf deine Schaltung eher niederohmig auszulegen.

> Noch etwas?

Aber Logo. Achte darauf das deine Schaltung von -20 bis 70 oder gar 
100Grad funktioniert. Und ueberlege dir wie deine Schaltung mit 
Vibrationen klarkommt.

Und vergiss nicht den Watchdog in deinem Controller einzuschalten.

Olaf

Autor: Wilhelm F. (ferkes-willem)
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>Achte darauf das deine Schaltung von -20 bis 70 oder gar
>100Grad funktioniert.

Da blättern eher die Ohrenspitzen ab, oder Paul fängt an zu pfeifen...

Autor: Heiko (Gast)
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Da gibts aus der Newsgroup de.sci.elektrotechnik eine tolle FAQ: 
http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.23

In der Praxis ist das aber oft nicht so schlimm wie es in der Theorie 
sein könnte - wenn du also nicht gerade Baugruppen verkaufen willst oder 
bei Versagen deiner Schaltung irgendwas wichtiges ausfällt...

Meine Erfahrung: Diode+10uF-50V-Elko+7805 mit Kondensatoren nach 
Datenblatt funktioniert bei mir. Eingänge über 100kOhm direkt an den 
AVR.

Die Vibrationen sind aber nicht ohne, ich habe nach mittlerweile drei 
Jahren Betrieb irgendwo einen Wackler an der LCD-Hintergrundbeleuchtung.

Alles ohne Gewähr - und bei Fahrzeugen seit 2001 muss jede 
Elektrik/Elektronik am Auto ein E-Zeichen haben!

MfG, Heiko

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Heiko schrieb:
> Da gibts aus der Newsgroup de.sci.elektrotechnik eine tolle FAQ:
> http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.23
>
> In der Praxis ist das aber oft nicht so schlimm wie es in der Theorie
> sein könnte - wenn du also nicht gerade Baugruppen verkaufen willst oder
> bei Versagen deiner Schaltung irgendwas wichtiges ausfällt...
>
> Meine Erfahrung: Diode+10uF-50V-Elko+7805 mit Kondensatoren nach
> Datenblatt funktioniert bei mir. Eingänge über 100kOhm direkt an den
> AVR.

Also zumindest eine Überspannungsschutzdiode hätte ich noch eingebaut. 
Wobei die Spannungspeaks sicherlich relativ stark sind. Also würde ich 
die Drossel davor auch noch einbauen, damit die Überspannungsschutzdiode 
nicht abraucht.

Autor: Wilhelm F. (ferkes-willem)
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Heiko schrieb:

>Die Vibrationen sind aber nicht ohne, ich habe nach mittlerweile
>drei Jahren Betrieb irgendwo einen Wackler an der LCD->Hintergrundbeleuchtung.

Da muß man den Bauteilen auch mechanische Dämpfung verpassen, z.B. mit 
Gummipuffern.

Autor: Andreas Ferber (aferber)
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Heiko schrieb:
> Alles ohne Gewähr - und bei Fahrzeugen seit 2001 muss jede
> Elektrik/Elektronik am Auto ein E-Zeichen haben!

Nein, muss sie nicht. Meines Wissens ist es für Einzelstücke nicht 
möglich, eine E-Nummer zu bekommen. Ohne E-Nummer ist aber eine 
Einzelabnahme beim TÜV erforderlich, und das ist weder einfach noch 
billig.

Andreas

Autor: Paul H. (powl)
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OK, d.h. meine aktuelle Schutzschaltung lautet erstmal

unsaubere 12V -> Diode -> 100µ Drossel -> Überspannungs-Schutzdiode / 
100µF / 100nF -> 7805 -> 100nF

An die Eingänge des AVR wo Schalter usw drankommen einfach ein 10kOhm - 
100n RC-Glied oder sowas gleichartiges. Lasten schalte ich eh über FETs.

Ob ein Metallgehäuse unten am Motor notwendig ist werd ich ja dann daran 
erkennen ob die AVRs abstürzen oder nicht ;-)

Danke schonmal!

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Paul Hamacher schrieb:
> OK, d.h. meine aktuelle Schutzschaltung lautet erstmal
>
> unsaubere 12V -> Diode -> 100µ Drossel -> Überspannungs-Schutzdiode /
> 100µF / 100nF -> 7805 -> 100nF

Klingt gut, würde ich sagen.

> An die Eingänge des AVR wo Schalter usw drankommen einfach ein 10kOhm -
> 100n RC-Glied oder sowas gleichartiges. Lasten schalte ich eh über FETs.
Klingt auch gut.
Die FETs musst du aber (je nach Ausführung) auch vor Überspannung 
schützen.

Autor: Sven P. (haku) Benutzerseite
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Für meine 'frischrestaurierte' Kleine (80er MTX :-)) hab ich mir ein 
Blinkrelais gebaut. Und das ohne jegliche Schutzbeschaltung -- hält 
einwandfrei, sollte aber natürlich kein Vorbild sein.

Eventuell würde ich noch so einen dicken Widerstand (10..20 Ohm oder 
sowas) plus vergleichsweise dicken Kondensator als RC-Glied vor die 
gesamte Schaltung setzen. Nicht, um die Spannung zu glätten, sondern 
vielmehr, um die Überspannungs-Diode zu schützen. Sollte die tatsächlich 
mal leitend werden, so wird sie das ziemlich genau ein einziges Mal, 
wenn die Schaltung nich gerade über Kupferlackdraht an der Batterie 
hängt...

Autor: David Madl (md2k7)
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Sven P. schrieb:
> Eventuell würde ich noch so einen dicken Widerstand (10..20 Ohm oder
> sowas) plus vergleichsweise dicken Kondensator als RC-Glied vor die
> gesamte Schaltung setzen. Nicht, um die Spannung zu glätten, sondern
> vielmehr, um die Überspannungs-Diode zu schützen.

Hier könnte man auch in Richtung Polyswitch denken.

Gruß
David

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Sven P. schrieb:
> Für meine 'frischrestaurierte' Kleine (80er MTX :-)) hab ich mir ein
> Blinkrelais gebaut. Und das ohne jegliche Schutzbeschaltung -- hält
> einwandfrei, sollte aber natürlich kein Vorbild sein.
Ne, besser nicht. Wenn der Spannungsregler mal die 100V zu lange 
abgkriegt, raucht der auch ab.

> Eventuell würde ich noch so einen dicken Widerstand (10..20 Ohm oder
> sowas) plus vergleichsweise dicken Kondensator als RC-Glied vor die
> gesamte Schaltung setzen.
Warum kein LC Glied wie oben in dem Link?

> Nicht, um die Spannung zu glätten, sondern
> vielmehr, um die Überspannungs-Diode zu schützen.
Ja, wie gesagt können die Pulse sehr energiereich sein, da hast du 
Recht.

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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David Madl schrieb:
> Sven P. schrieb:
>> Eventuell würde ich noch so einen dicken Widerstand (10..20 Ohm oder
>> sowas) plus vergleichsweise dicken Kondensator als RC-Glied vor die
>> gesamte Schaltung setzen. Nicht, um die Spannung zu glätten, sondern
>> vielmehr, um die Überspannungs-Diode zu schützen.
>
> Hier könnte man auch in Richtung Polyswitch denken.

Wieso das denn? Wenn die Polyswitch anspricht, muss man erst mal die 
Spannung wegnehmen, damit die Schaltung wieder Strom kriegt. Und die 
Spikes treten ja nicht ab und zu, ungewollt auf, sondern die ganze Zeit 
über.

Autor: Heiko (Gast)
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Andreas Ferber schrieb:
> Heiko schrieb:
>> Alles ohne Gewähr - und bei Fahrzeugen seit 2001 muss jede
>> Elektrik/Elektronik am Auto ein E-Zeichen haben!
>
> Nein, muss sie nicht. Meines Wissens ist es für Einzelstücke nicht
> möglich, eine E-Nummer zu bekommen. Ohne E-Nummer ist aber eine
> Einzelabnahme beim TÜV erforderlich, und das ist weder einfach noch
> billig.

Gut möglich, meine Informationen beziehen sich auf Seriengeräte.

MfG, Heiko

Autor: Paul H. (powl)
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Es gilt jetzt eher mal zu erklären, wodurch denn solche Spannungsimpulse 
überhaupt entstehen können?

Die einzigen Spannungserzeugenden Elemente im Moped sind Generator 
(Permanentmagnet-Generator, ungeregelt) mit Laderegler (keine Ahnung was 
er macht, aber ich glaube er begrenzt in jedem Fall einfach auf 14,4V 
indem er den Generator oberhalb der 14,4V einfach kurzschließt und den 
Stromfluss dann eine Zeit lang aussetzen lässt). Von daher kann es 
eigentlich nicht passieren, dass auf dem Bordnetz Überspannung entsteht. 
Das ganze ist direkt durch den Blei-Akku gepuffert, der fängt größere 
Spannungsschwankungen auch nochmal ganz gut ab.

Gefährlich sind natürlich ganz kurze Überspannungsimpulse, aber wo 
könnten die herkommen?

Autor: Olaf (Gast)
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> Das ganze ist direkt durch den Blei-Akku gepuffert, der fängt größere
> Spannungsschwankungen auch nochmal ganz gut ab.

Das haengt davon ab wie gross der Innenwiderstand der Kabel zum Akku ist 
und wie gross ihre Induktivitaet bei einem schnellen Impuls.


> Gefährlich sind natürlich ganz kurze Überspannungsimpulse, aber wo
> könnten die herkommen?

Fass doch mal ein Relais an das gerade ausschaltet. :-)

Und die Lichtmachine kann auch eine nette Stoerquelle sein. Die Zuendung 
sowieso.

Dann solltest du nicht vergessen das deine Elektronik auch bei Fehlern 
nicht kaputt gehen sollte. Nimm z.B an du faehrt durch ein dickes 
Schlagloch und dadurch wird fuer 1us mal irgendwo eine Leitung oder ein 
Kontakt aufgetrennt.

Olaf

Autor: Paul H. (powl)
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Paul Hamacher schrieb:
> unsaubere 12V -> Diode -> 100µ Drossel -> Überspannungs-Schutzdiode /
> 100µF / 100nF -> 7805 -> 100nF

mir ist aufgefallen, dass im Falle einer anhaltenden Überspannunng der 
gesamte Strom über die Diode und die Drossel fließt. Die Diode wird das 
wahrscheinlich überleben aber bei der Drossel könnts sein dass es den 
dünnen Draht schnell mal durchfetzt. D.h. ich mach die TVS-Diode lieber 
ganz an den Anfang der Kette

Eine etwas kleinere Drossel mit höherem Durchgangswiderstand wäre doch 
hier eigentlich auch garnicht so falsch, da sich das ganze dann nicht 
nur wie ein LC-Tiefpass sondern auch wie ein RC-Tiefpass verhält, 
richtig? Die Spannung wird ja eh vom 78L05 auf saubere 5V geregelt, ergo 
darf die ruhig ein wenig schwanken.

Dann nochwas: ich habe einige Schalter am Lenker wessen Schaltstellungen 
auch dem AVR mitgeteilt werden müssen, ebenso unten am Motor das 
Bremspedal und der Neutral-Schalter. Reicht es wenn ich die Schalter 
gegen Masse schließen lasse und sie direkt mit den Eingängen des AVR 
verbinde, wobei ich die internen Pull-Ups aktiviere? Oder brauche ich 
externe Pull-Ups die etwas mehr Strom ziehen? Oder gar RC-Tiefpässe am 
Eingang? Wobei ich die Schalterstellung sowieso nur alle 10ms abfrage.

lg PoWl

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