Hi,
da ich vorhabe, einen kleinen Car-PC für mein Auto zu basteln, habe ich
mich mal durch die verschiedenen Beiträge in diesem Forum hierzu
gewühlt.
KFZ-Bordspannung scheint ja wirklich "übel" zu sein. Was mich aber dabei
wundert: In einem modernen KFZ sind ja eine ganze Reihe von
Halbleiterschaltungen dezentral verbaut - von der Konstantstromquelle
für LED-Beleuchtung bis zum komplexen Mikrocontroller für irgendwelche
Regelungen.
Haben die alle eine eigene Schutzschaltung? Oder sind da entsprechend
"harte" Komponenten verbaut?
Warum baut man nicht einfach jenseits des Motorraums, wo Lichtmaschine,
Anlasser und Laderegelung naturgemäß harte Schwankungen verursachen,
eine zentrale Schutzschaltung für geregelte, "saubere" 12 V für alle
übrige Elektronik ein, an der dann die weiteren Komponenten hängen?
Ebenso wundert mich das ja letztlich jeder Zulieferer vor dem Problem
einer Schutzschaltung steht. Eine Suche nach fertigen Modulen hierfür
hat nur so etwas wie
https://www.amazon.de/%C3%9Cberspannungsschutz-Kemo-M168-Spannungsspitzenkiller-Auto/dp/B002TOEV6O/ref=sr_1_2?ie=UTF8&qid=1488314638&sr=8-2&keywords=kemo+auto+%C3%BCberspannung
geliefert, da ist ja die Schaltung hier auf der Webseite
https://www.mikrocontroller.net/articles/Kfz_Spannungsspitzenkiller_/_Transientenschutz
noch besser, da diese einen geschützten Ausgang liefert.
Für Hinweise, wie der Schutz für die "richtige" KFZ Elektronik gebaut
ist wäre ich dankbar.
Du kannst nicht ausschließen, das dein Eigenkonstrukt Rückwirkungen
verursacht.
Deshalb könnte bei Lichte besehen eine e-Typgenehmigung nach 72/245 EG
(aktueller Änderungsstand 2006/28 EG) bzw. die E-Typgenehmigung nach ECE
R10 nötig werden.
Früher gab es einmal in den FAQs der de.sci.electronics ein Schaltbild,
das sicher wegen der Regularien verschwand.
Kurz: Schwierig mit dem KFZ-PC-SNT.
Ein Linux-System a la Raspberry pi kommt nicht in Frage?
Matthias T. schrieb:> Haben die alle eine eigene Schutzschaltung? Oder sind da entsprechend> "harte" Komponenten verbaut?
Beides trifft zu.
> Warum baut man nicht einfach jenseits des Motorraums, wo Lichtmaschine,> Anlasser und Laderegelung naturgemäß harte Schwankungen verursachen,> eine zentrale Schutzschaltung für geregelte, "saubere" 12 V für alle> übrige Elektronik ein, an der dann die weiteren Komponenten hängen?
Ein modernes Oberklasse Auto hat so um die 80 ECU, komplett über das
Auto verteilt , jedes mit eigener Schutzschaltung && "harten"
Komponenten wie Du sie bezeichnest. Eine Zusatzverkabelung wie du sie
beschreibst würde den knappen Preisrahmen sprengen, mit dem Hersteller
kalkulieren.
Matthias T. schrieb:> Haben die alle eine eigene Schutzschaltung? Oder sind da entsprechend> "harte" Komponenten verbaut?
Letzteres. Es gibt immer noch Frickel-Lösungen mit Spulen und
Zenerdioden, aber im professionellen Umfeld ist der Einsatz
automotive-qualifizierter Komponenten obligatorisch.
> Warum baut man nicht einfach jenseits des Motorraums, wo Lichtmaschine,> Anlasser und Laderegelung naturgemäß harte Schwankungen verursachen,> eine zentrale Schutzschaltung für geregelte, "saubere" 12 V für alle> übrige Elektronik ein, an der dann die weiteren Komponenten hängen?
Weil der Dreck nicht zentral vom Motor erzeugt wird, sondern jedes
Steuergerät irgendwelche Störungen absondert oder ungleichmässig Strom
zieht, was sich aufgrund der Leitungsimpedanzen in Spannungsschwankungen
äussert.
Nimm automotive-taugliche Komponenten (AEC Q100). Die halten 36 V am
Eingang aus und brauchen extern nur die Verpolschutzdiode und den Elko.
Den Temperaturbereich bis +125 oder +150°C gibt's gratis dazu. Jeder
Hersteller von Leistungselektronik hat parametrische Suchfunktionen auf
seiner Website, und da kann man eigentlich immer nach Automobil filtern.
Andrew T. schrieb:> Ein modernes Oberklasse Auto hat so um die 80 ECU, komplett über das> Auto verteilt , jedes mit eigener Schutzschaltung && "harten"> Komponenten wie Du sie bezeichnest. Eine Zusatzverkabelung wie du sie> beschreibst würde den knappen Preisrahmen sprengen, mit dem Hersteller> kalkulieren.
Gerade wegen der Zahl der Komponenten würde es sich doch (nach meiner
laienhaften Einschätzung) eher lohnen das nur einmal zu machen. Und da
alle Komponenten jenseits des Motorraumes nur Kleinverbraucher sind,
braucht man keine Doppelverkabelung, sondern dort nur einmal die
"sauberen" 12V. Aber offenbar (wie in einem anderen Beitrag beschrieben)
erzeugen die übrigen Steuergeräte auch heftige Störimpulse.
soul e. schrieb:> Weil der Dreck nicht zentral vom Motor erzeugt wird, sondern jedes> Steuergerät irgendwelche Störungen absondert oder ungleichmässig Strom> zieht, was sich aufgrund der Leitungsimpedanzen in Spannungsschwankungen> äussert.
Wenn ich mir die Prüfimpulse anschaue
> -25/50/75/100V, Anstiegszeit 1us, Dauer 2ms> 32V für 60sec> 17V für 60min
hätte ich jetzt nicht gedacht, das diese auch jenseits des Motorraumes
erzeugt werden - so etwas habe ich bisher nur Anlasser, Lichtmaschine
und Glühkerzen zugetraut. Aber man lernt nie aus ...
> Nimm automotive-taugliche Komponenten (AEC Q100). Die halten 36 V am> Eingang aus und brauchen extern nur die Verpolschutzdiode und den Elko.> Den Temperaturbereich bis +125 oder +150°C gibt's gratis dazu. Jeder> Hersteller von Leistungselektronik hat parametrische Suchfunktionen auf> seiner Website, und da kann man eigentlich immer nach Automobil filtern.
Eine Suche nach diesen Stichwörtern bei Conrad gibt aber auch
Mikrocontroller wie den ATMEGA32C1-15AZ aus. Soll das heissen, das diese
die o.g. Prüfimpulse überstehen oder was bedeutet die Klassifizierung
als AEC Q100?
ttom schrieb:> Deshalb könnte bei Lichte besehen eine e-Typgenehmigung nach 72/245 EG> (aktueller Änderungsstand 2006/28 EG) bzw. die E-Typgenehmigung nach ECE> R10 nötig werden.
Das in den Foren bei jedweder Bastelei am Auto vor dem Verlust des
Versicherungsschutzes, Strafverfahren wg. fahrlässiger Tötung und der
Inquisition durch VDA und VDS gewarnt wird, ist mir schon klar.
> Kurz: Schwierig mit dem KFZ-PC-SNT.> Ein Linux-System a la Raspberry pi kommt nicht in Frage?
Ja, es sollte ein Linux System werden, aber wahrscheinlich eher ein
APU-Board. Bastelei bezog sich mehr auf den mechanischen Aufbau und
Anschluss, damit das Teil nicht beim Unfall zum Geschoss wird bzw. mir
durch den Airbag ins Gesicht geschleudert wird. Das APU-Board hat 12V
Eingangspannung, aber ich fürchte da muss ich im KFZ noch einen Filter
vorsetzen.
Matthias T. schrieb:> Wenn ich mir die Prüfimpulse anschaue>> -25/50/75/100V, Anstiegszeit 1us, Dauer 2ms
Das sind klappernde Relais oder Schaltregler mit trockenen Elkos. Oder
Mantafahrer mit 2kW-Endstufen und Minus an Masse (statt dickem
Minuskabel zur Batterie)
>> 32V für 60sec
Loses Pluskabel an der Batterie und ein Lichtmaschinenregler, er etwas
schwer von Begriff ist
>> 17V für 60min
Eigentlich 27V. Laden mit Werkstattlader, und damit es schneller geht
auf 24V geschaltet. Kein Spass, dass passiert an den Verladehäfen
täglich.
> Eine Suche nach diesen Stichwörtern bei Conrad gibt aber auch> Mikrocontroller wie den ATMEGA32C1-15AZ aus. Soll das heissen, das diese> die o.g. Prüfimpulse überstehen oder was bedeutet die Klassifizierung> als AEC Q100?
Die fasst in erster Linie Qualitätsanforderungen zusammen.
Consumerbauteile müssen drei Jahre bei Raumtemperatur halten, Automotive
15 Jahre bei -40..+105°C. Entsprechend sind die Anforderungen an
Leckströme, Migration, Diffusion etc.
Dein Microcontroller läuft mit geregelten 5V, dem ist es erstmal egal ob
er im Auto sitzt oder in einem DVD-Player. Bei den Spannungsreglern wird
es spannender. Ein TLE7270 hält einiges mehr aus als ein LM78M05.
Matthias T. schrieb:> KFZ-Bordspannung scheint ja wirklich "übel" zu sein. Was mich aber dabei> wundert: In einem modernen KFZ sind ja eine ganze Reihe von> Halbleiterschaltungen dezentral verbaut - von der Konstantstromquelle> für LED-Beleuchtung bis zum komplexen Mikrocontroller für irgendwelche> Regelungen.>> Haben die alle eine eigene Schutzschaltung?
Ja. Sie sind getestet nach den Prüfimpulsen. Die Schutzschaltung kann
einfach sein, ein Vorwiderstand an einer Z-Diode, oder aufwändig.
> Oder sind da entsprechend "harte" Komponenten verbaut?
Die braucht man dazu, denn Spannungsbegrenzung greift erst über 30V und
erlaubt bis 45V, da reicht kein 7805.
> Warum baut man nicht einfach jenseits des Motorraums, wo Lichtmaschine,> Anlasser und Laderegelung naturgemäß harte Schwankungen verursachen,> eine zentrale Schutzschaltung für geregelte, "saubere" 12 V für alle> übrige Elektronik ein, an der dann die weiteren Komponenten hängen?
Baut man.
Es gibt unterschiedliche severity levels.
Schon die Lichtmaschine in modernen Autos hat eine Spannungsbegrenzung
auf 43V eingebaut.
Und so lange der Akku dran ist und funktioniert sind dort kaum über 15V
zu erwarten.
Aber wenn du mit deiner Elektronik in einer Tür steckst und die
Zuleitung hat einen Wackelkontakt, wodurch Relais Strom bekommen der
dann wieder wegfällt, da kann eine Spannungsspitze auch von 100V
entstehen.
Ebenso wenn am Auto geschweisst wird, kann es Masseversatz von bis zu
50V geben bei heftig viel Strom.
In einem ordentlichen Auto frisch aus der Fabrik hast du kaum Spannungen
über 15V. Aber ein Auto lebt länger und geht schrittweise kaputt. Um so
heftiger werden die Störungen, schlechte Massekontakte kennt jeder. Da
sitzt auch mal der Akkupol nur wackelig auf der Batterie, so daß der
Abnehmer des Stroms für die Lichtmachine ausfällt und wiederkommt. Und
ist das Auto erst ruiniert, kommt der Lastwagen und gibt mit 24V
Starthilfe, denn viel bringt viel.
Die heftigen Störspannungen sind also erst bei defektem Auto zu
erwarten, und wenn das ein unwichtiges "Komfort-"Teil ist, darf es
vieleicht auch scho bei Überschreitung von 25V kaputt gehen. Aber du
willst sicher nicht, daß dann das ESP mal eben eine Vollbremsung
linksseitig einleitet, weil gerade die Sicherung zum Scheibenwischer
durchbrennt. Je wichtiger dein Bauteil, um so mehr erwarten wir vom
Schutz.
Je geringer die Stromaufnahme deiner Elektronik, um so einfacher ist sie
zu schützen, ein Vorwiderstand vor dem Spannungsbegrenzer reicht meist
schon. Ein PC im Auto braucht aber mehr Strom. Dafür will man ihn nicht
galvanisch mit der Karosserie verbinden, damit z.B. Audiosiganle nicht
gestört werden. Es bietet sich ein KFZ-taugliches Netzteil an. Das
enthält schon einen Schutz.
http://www.cartft.com/support_db/support_files/M3-ATX_DE.pdf
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