Navman Fuel 2100 - Ersatzsensor Durchflussmesser

[Martin (Gast)]

Hallo werte Gemeinde rund um mikrocontroller.net,
zunächst muss ich sagen, dass ich schon oft in dieses Forum über diverse 
Suchmaschinen gefunden habe und es mir oftmals weitergeholfen hat. 
Leider komme ich momentan aber bei einer Schaltung nicht weiter und 
hoffe vielleicht hier eine Lösung zu finden. Dementsprechend ist das 
mein erster Post und ich hoffe, dass ich bei der Erstellung des Threads 
nicht allzu viel falsch mache.

Nun zu meinem Problem - ich habe einen Benzindurchflußmessgerät von 
Navman (siehe Anhang). Dabei ist aber der Sensor kaputt gegangen.
Nun wollte ich einen alternativen Durchflussmengensensor anschließen. 
Ich habe das Bild von dem Stecker und den Kontakten im Netz gefunden 
(12V, GND, Signal (siehe Anhang)), durchgemessen hat soweit gepasst. Ich 
habe dann das nochmal mit einem Funktionsgenerator (JTech 08503K) und 
Oszilloskop an die Kontakte von Signal und GND getestet und das hat 
funktioniert, sodass das Durchflussmengendisplay auch einen plausiblen 
Wert angezeigt hat.

Ich habe mich dann bei dem neuen Sensor für den B.I.O-TECH e.K. 
Durchfluss-Sensor DFM-Opto Typ 01 (Art.-Nr. 126063 bei Conrad) 
entschieden. Ich habe dann die Referenzschaltung aus der Sensoranleitung 
genommen und wollte das dann so anschließen, dass ich die 12V und GND 
vom Display nehme und das Sensorsignal zurück geht (siehe Anhang).

Jedoch ist mir dabei aufgefallen, dass am Stecker des Displays (ohne 
angeschlossenem Sensor) in Richtung GND 5V anliegen. Und wenn ich dann 
den Sensor anschließe, wird das erzeugte Sinussignal mit einem Offset 
von ca. 4.5V hochgezogen und in der Amplitude ziemlich gedämpft. Soweit 
konnte ich das jedenfalls am Oszilloskop erkennen. Und das Display hat 
natürlich nichts angezeigt.

Könnt ihr mir hier weiterhelfen, was ich falsch angeschlossen habe bzw. 
wie ich es anders lösen kann? Ich hätte das Projekt auch schon gern als 
nicht lösbar eingestuft, jedoch hat mich der Test mit dem 
Frequenzgenerator positiv auf die Lösungsmöglichkeit gestimmt.

[Pandur S. (jetztnicht)]

Woraus schliesst du, dass der Sensor fuer Benzin geeignet ist ? Fuer 
einen neuen Sensor wuerde sich ein neues Display anbieten, falls die 
Signale nicht identisch sind.

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Von der Problematik der Verträglichkeit mal abgesehen, wird der Navman 
einen Open Collector Ausgang des Sensors erwarten, d.h., die gemessenen 
5V am Signaleingang werden periodisch auf Masse gezogen.
Das kann man mit einem mA Meter leicht ausprobieren, indem man es an 
Masse legt und dann mit der anderen Messspitze am Signaleingang tippt. 
Das Instrument sollte nun reagieren.

Du musst also das Sensorsignal vom blauen Klaus (warum kauft man sowas 
da?) mit einer Transistor- oder MOSFet Stufe umdrehen:

vom Sensor             C/D
O------RRR-+           +-------> Navman In
       2k2 |   B/G  |/
           +--------|
                    |\ E/S
GND                   |
O---------------------+--------> Navman GND

BSS138, BC547, etc. sollten alle spielen.
Treibstofftaugliche Sensoren findet man in der Kfz Technik.

[Martin B. (d0ar)]

Vielen Dank, dass ihr euch dem Thema angenommen habt.

Joggel E. schrieb:
> Woraus schliesst du, dass der Sensor fuer Benzin geeignet ist ? Fuer
> einen neuen Sensor wuerde sich ein neues Display anbieten, falls die
> Signale nicht identisch sind.

Ich dachte, da er aus POM im Inneren ist und dadurch Kraftstoffresistenz 
ist. Ein neues Display wäre natürlich auch eine Variante, jedoch wollte 
ich dieses beibehalten. Man hätte sich sicherlich auch gleich ein 
komplett neues Set kaufen können, aber das wäre ja zu einfach.

Matthias S. schrieb:
> Du musst also das Sensorsignal vom blauen Klaus (warum kauft man sowas
> da?) mit einer Transistor- oder MOSFet Stufe umdrehen:

Vielen Dank für den Hinweis mit dem Open Collektor Ausgang. Ich werde 
das heute Abend gleich mal ausprobieren.

[Pandur S. (jetztnicht)]

POM im Innern, ja. Und allfaellige Dichtungen ?

[Martin B. (d0ar)]

Also ich habe das jetzt mal ausprobiert mit dem Open Collector Ausgang. 
Jedoch hat das leider noch nicht funktioniert. Ich habe es jetzt in der 
Teststellung so verdrahtet wie in der Zeichnung zu sehen.

Wenn ich am Collector des BC547 messe, habe ich nur 0.04V anliegen, 
welche dann minimal sinusförmig alterniert(Vmin -16V, Vmax 40mV), wenn 
sich Flüssigkeit durch den Sensor bewegt.

Also wird es dann doch Zeit für eine neue Anzeige? Mich wundert es halt, 
dass es mit dem Funktionsgenerator vernünftig funktioniert.

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Martin B. schrieb:
> Wenn ich am Collector des BC547 messe, habe ich nur 0.04V anliegen,
> welche dann minimal sinusförmig alterniert(Vmin -16V, Vmax 40mV), wenn
> sich Flüssigkeit durch den Sensor bewegt.

Dann mach jetzt mal einen Pullup vom Kollektor des Transistors zu den 
+12V. Z.B. 1k-4,7k Ohm.
Solange du nicht weisst, was der Navman für ein Signal im Original 
bekam, muss man halt probieren.

[Martin B. (d0ar)]

Matthias S. schrieb:
> Solange du nicht weisst, was der Navman für ein Signal im Original
> bekam, muss man halt probieren.
Genau. Das ist ja das blöde. Ich hätte das Projekt auch wahrscheinlich 
schon eingestampft, wenn es nicht mit dem Funktionsgenerator so gut 
geklappt hätte.


Ich habe jetzt einen Pullup-Widerstand mit 2kOhm am Kollektor des 
Transistors angeschlossen (siehe schaltung4.png). Das sieht soweit ganz 
gut aus. Es kommt ein Signal in Form der oberen Sinushalbwelle raus mit 
Vmax von 3.6V (siehe schaltung4_signal.jpg). Das reicht der Anzeige auf 
jeden Fall einen Wert anzuzeigen.

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Martin B. schrieb:
> Es kommt ein Signal in Form der oberen Sinushalbwelle raus mit
> Vmax von 3.6V (siehe schaltung4_signal.jpg).

Es sieht so aus, als würde der Optokoppler nie ganz sperren und deswegen 
den Transistor immer etwas offen halten (sonst würde der Pagel ja bis zu 
12V sein). Mach mal vom Emitter des Optokopplers noch so 10k o.ä. gegen 
Masse. Dann sollte der Pegel am Navman etwas höher werden und ihn sicher 
durchsteuern.

[Martin B. (d0ar)]

Das habe ich versucht. Aber das Signal wird dann zu sehr verstärkt. Mit 
dem Funktionsgenerator habe ich geschaut und festgestellt, dass das 
Signal an der Anzeige ausgewertet/gezählt wird, wenn es ca. 2.6V 
überschreitet.

Mit dem zusätzlichen Widerstand ist das Signal jetzt nur zwischen 6.8V 
und 8.8V (siehe schaltung5_signal)

[Wolfgang (Gast)]

Martin schrieb:
> Dabei ist aber der Sensor kaputt gegangen.

Was für ein Problem hat der alte Sensor?
Ist er elektrisch oder mechanisch kaputt?

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Martin B. schrieb:
> Mit dem zusätzlichen Widerstand ist das Signal jetzt nur zwischen 6.8V
> und 8.8V (siehe schaltung5_signal)

Ja gut, dann nimm nicht 10k, sondern einen grösseren Widerstand. Evtl. 
sind 47k ja richtig. Ziel muss es sein, den Navman sicher 
durchzusteuern, denn je sauberer der Pegel ist, umso sicherer wird die 
Übertragung.

[hinz (Gast)]

Matthias S. schrieb:
> Martin B. schrieb:
>> Mit dem zusätzlichen Widerstand ist das Signal jetzt nur zwischen 6.8V
>> und 8.8V (siehe schaltung5_signal)
>
> Ja gut, dann nimm nicht 10k, sondern einen grösseren Widerstand. Evtl.
> sind 47k ja richtig. Ziel muss es sein, den Navman sicher
> durchzusteuern, denn je sauberer der Pegel ist, umso sicherer wird die
> Übertragung.

Deshalb wäre ein Komparator eine saubere Lösung.

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

hinz schrieb:
> Deshalb wäre ein Komparator eine saubere Lösung.

Auf jeden Fall.
@TE: Traust du dir zu, einen LM311 auf ein kleines Platinchen zu bauen? 
Dazu kommt ein Pullup am Ausgang des Komparators und ein Trimmpoti zum 
Einstellen der Schaltschwelle.
Prinzip sieht so aus:
https://en.wikipedia.org/wiki/Comparator#/media/File:Opamp105.gif

Die beiden Widerstände würden durch das Trimmpoti ersetzt und am Ausgang 
wird der Pullup ergänzt.

[Martin B. (d0ar)]

Das hört sich machbar an. Dann bestell ich mir mal einen LM311 und 
Trimmpotentiometer habe ich noch da. Dann gebe ich Bescheid.

Ich habe jetzt mal im Anhang einen Schaltplan erstellt und hoffe, dass 
das so dem entspricht, was ihr gesagt habt.

Vielen Dank schonmal

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Martin B. schrieb:
> dass
> das so dem entspricht, was ihr gesagt habt.

Fast - denn der LM331 soll sicher ein LM311 sein und der Phototransistor 
braucht einen Arbeitwiderstand, also vom Emitter nach Masse muss noch 
ein Widerstand, der den Basisstrom in deiner ersten Schaltung ersetzt. 
Der Komparator ist nämlich sehr hochohmig am Eingang und dann fliesst so 
gut wie kein Strom durch den Phototransistor. Also noch einen 10k - 22k 
gegen Masse.
Du kannst ja dann bequem die Schaltschwelle am Trimmpoti einstellen.

[Wolfgang (Gast)]

An Stelle des Trimmpotis könnte man auch einen Tiefpass nehmen, so dass 
der Referenzwert für den Komperator gleich dem Mittelwert des Signals 
ist.

Zur Beruhigung des Ausgangssignals sollte man den Komparator so 
beschalten, dass er eine Hysterese besitzt, die deutlich höher als der 
Störpegel auf dem Signal ist. (s. Datenblatt)

[Martin B. (d0ar)]

Oh. Es war gestern schon ein wenig später. Da habe ich mich wohl vertan. 
Danke für die Anmerkungen. Ich habe dies so einmal im Anhang ergänzt.

[Martin B. (d0ar)]

Guten Abend,

also ich möchte mich nochmal für die tatkräftige Unterstützung bedanken. 
Ich habe einiges dazu gelernt und darüber hinaus muss nun die Anzeige 
für den Durchfluss nicht in den Müll landen. Also das mit der Schaltung7 
hat nun super funktioniert. Man muss nur aufpassen, dass die PINs in der 
Zeichnung nicht mit denen des LM311 übereinstimmen. Hier habe ich das 
richtige Symbol in TinyCAD nicht gefunden.

Beim LM311 muss man halt GND (PIN 1) und Vee (PIN 4) auf Masse schalten 
und dann kommt das Signal sauber am OUTPUT (PIN 7) raus, sobald die 
Schaltschwelle über das Potentiometer (RV) eingestellt ist.

Vielen Dank nochmal und ich hoffe, dass vielleicht auch ein anderer 
Bastler anhand des Threads sein NavFuel vor der Verschrottung retten 
kann.

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Martin B. schrieb:
> Beim LM311 muss man halt GND (PIN 1) und Vee (PIN 4)

Ja, für uns alte Elektroniker ist es fast schon selbstverständlich, die 
Datenblätter der Chips da zu haben, um immer mal wieder zu gucken, ob 
die Erinnerung nicht täuscht :-P

An Pin 1 habe ich beim LM311 jetzt auch nicht gedacht. Übrigens, wenn 
man sie noch findet, sind die Datenblätter von National Semiconductor 
die besten und lehrreichsten, mit vielen Anwendungen und Tipps. Leider 
wurde NS wie so vieles geschluckt von Texas Instruments.

Schön, das es funktioniert.

[Martin B. (d0ar)]

Ich wollte hier nochmal kurz einen Stand zu dem Projekt geben. Ich habe 
mich mal ran gemacht und ein PCB auf Basis des Schaltplans entwickelt 
und fertigen lassen. Mir ist dann auch eingefallen, dass ich auch gleich 
eins selber fräsen hätte können, was ich dann auch gemacht habe, weil 
ich so ungeduldig war aber das gefertigte sieht natürlich schöner aus.

Vielen Dank nochmal