Announcement: there is an English version of this forum on Hallo zusammen, ist es grundsätzlich möglich einen handelsüblichen PWM DC-Treiber zum stufenlosen Steuern einer Magnetspule zu benutzen? In der Regel werden diese Treiber ja als "Motortreiber" bezeichnet oder sind zum betreiben von LEDs gedacht. Konkret hätte ich dabei den DRI0050 von DFRobot im Sinn. Hintergrund: Ich habe in meinem PKW das originale 5 Gang Getriebe gegen ein 6 Gang Getriebe getauscht. Dieses verfügt im Gegensatz zum 5 Gang über ein sperrbares Mitteldifferential dessen Sperrwirkung mittels einer Magnetspule gesteuert werden kann. Ich gehe davon aus dass das originale Steuergerät für dieses Differential aufgrund verschiedener CAN Bus Protokolle nicht ohne weiteres im Fahrzeug betrieben werden kann. Deshalb möchte ich versuchen eine einfache Steuerung mit einem der eingangs erwähnten Treiber zu realisieren. Ich konnte bereits in Erfahrung bringen dass die Magnetspule mittels PWM Verfahren gesteuert wird. Die Versorgungsspannung entspricht dabei der Fahrzeug-Bordspannung, also ca. 12-14V. Der maximale Strom liegt bei 4A. Der Tastgrad bestimmt die Sperrwirkung und liegt zwischen 0% und 75% für keine bis maximale Sperrung. Offenbar ändert sich dabei aber auch die Frequenz zwischen 300 und 2000Hz. Diese Angaben stammen aus Reperaturhandbüchern und technischen Dokumenten des Fahrzeugherstellers, sollten also glaubwürdig sein. "Nur" aus einem Auto-Forum stammt hingegen die Information dass die Frequenz umgekehrt proportional zum Tastgrad verläuft, also höhere Frequenz beim niedrigen Tastgrad/Sperrwirkung. Nun stellt sich mir die Frage ob sich dieses Verhalten aus den Eigenschaften der Spule ableiten lässt und dafür vorteilhaft ist oder ggf. nur eine in Kauf genommene "Nebenwirkung" des alten Steuergerätes ist (die Daten stammen aus der Modellgeneration von ca. 2004). Wenn ich die Beschreibung des oben erwähnten Treibers richtig verstehe würde er es ermöglichen die originale Steuerung zu reproduzieren indem sich die Frequenz und der Tastgrad simultan und unabhängig voneinander einstellen lässt. Laut Hersteller soll das Modul auch geeignet für die Umgebungsbedingungen im KFZ sein (Temperatur, Vibration). Ebenso scheint mir die Möglichkeiten der Steuerung per USB/PC nützlich zum Testen sowie per Potentiometer zum späteren Betrieb. Eine UART Schnittstelle ist auch vorhanden und würde es wahrscheinlich erlauben eine "intelligente" Steuerung mit einem seperaten Mikrocontroller zu realisieren, der den Sperrgrad unter Einbezug von Fahrzeugsensoren (Lenkwinkel, Gierrate, Raddrehzahl etc.) einstellt. Das ist allerdings für mich Elektronik-Neuling noch ferne Zukunftsmusik. Eine einfache, manuelle Steuerung muss erstmal genügen. Im Zusammenhang mit Magnetspulen habe ich in einigen Forenbeiträgen über die Verwendung von Freilaufdioden gelesen um die Spannungsspitzen aufgrund der Induktivität zu eliminieren. Ich gehe davon aus dass dies in meinem Fall auch sinnvoll bzw. notwendig wäre. Nach welchen Kriterien müsste eine solche Diode ausgewählt werden? Was meint Ihr dazu? Ist mein Vorhaben realistisch? Gibt es alternative Vorschläge? Ich wäre dankbar für jeden Tipp und Hinweis. LG Hans
Hi! Woher nimmst du die Fahrinfos, wann wieviel gesperrt werden muss? Oder 1/4 Meile mit 100% Sperre? Du bist bestimmt nicht der Erste mit diesem Umbau, wie haben das die Anderen gelöst? Und ganz wichtig: es gab 2004 ja nur exakt genau einen einzigen Autotyp... . VG
Hallo Matthias, danke für die schnelle Rückmeldung. Matthias B. schrieb: > Und ganz wichtig: es gab 2004 ja nur exakt genau einen einzigen > Autotyp... . Ja, da habe ich wohl etwas wichtiges vergessen: Das Fahrzeug ist ein Subaru Legacy GT von 2004. Das Getriebe stammt aus einem Subaru WRX STI von 2013. Die Steuerung der Differentialsperre wird dort als "DCCD" - Driver Controlled Center Differential bezeichnet. Das System gab es als Option bereits in den Impreza WRX Modellen in den 90er Jahren und war ab 2007 serienmäßig im WRX STI verbaut. Matthias B. schrieb: > Woher nimmst du die Fahrinfos, wann wieviel gesperrt werden muss? Oder > 1/4 Meile mit 100% Sperre? Zunächst soll es erstmal eine rein manuelle Steuerung sein. Genauso war es auch serienmäßig bei den ersten WRX Modellen: Es gab ein Rädchen in der Mittelkonsole mit dem man den gewünschten Sperrgrad einstellen konnte. Die einzigen Zusatzfunktionen waren die Deaktivierung der Sperre beim betätigen der Bremse (damit das ABS ungestört regeln kann) und Handbremse (damit die Vorderachse nicht zusammen mit der Hinterachse blockiert wenn das Differential gesperrt bleibt). Ab 2002 gab es dann einen Automatik-Modus der den Sperrgrad auf Basis von verschiedenen Sensorsignalen dynamisch an die Fahrsituation anpasst. Matthias B. schrieb: > Du bist bestimmt nicht der Erste mit diesem Umbau, wie haben das die > Anderen gelöst? Da hast Du recht, dieser Umbau wurde schon öfters gemacht, vor allem in den USA. Teilweise kann da dann "einfach" das originale Steuergerät verwendet werden. Tatsächlich gibt es aber auch Dritthersteller die "DCCD Controller" anbieten. MapDCCD und SpiiderPro zum Beispiel. Oder auch als Teilfunktion von Motorsportsteuergeräten. Aus verschiedenen Gründen reizt mich aber eine Eigenbau Variante: Zum einen sind die handelsüblichen Controller für den gebotenen Funktionsumfang recht teuer. Zum Beispiel bieten die meisten der Controller, die einen automatischen Modus haben, keine Möglichkeit den Lenkwinkel einzubeziehen. Natürlich werden die trotzdem recht gut funktionieren und man wird beim Fahren kaum Unterschiede feststellen aber wenn man schon einen Automatik-Modus verwendet sehe ich das als ungenutztes Potenzial. Ein weiterer Grund für die Eigenbau Variante ist die Möglichkeit zur Erweiterung des Funktionsumfangs: Vor kurzem habe ich zum Beispiel ein Multifunktionslenkrad nachgerüstet an dem noch Tasten unbelegt sind. Eine der Tasten habe ich genutzt um eine Wasseraufspritzung für den Ladeluftkühler zu realisieren. Etwas ähnliches würde ich dann auch mit der Differentialsperre versuchen. Letztendlich ist es auch einfach nur der Spaß am Projekt.
Hi! Habs mal grob überflogen, was die DCCD Controller können. Der Preis kommt wohl eher von der drehratenabhängigen Steuerung. Ich würds mit dem PWM Controller probieren, aber unbedingt den "Notaus" per Bremspedalschalter mit realisieren. Was das Magnetventil an Spannung und Strom abkann sollte ja irgendwo dokumentiert sein. VG
Hans schrieb: > Nach welchen Kriterien müsste eine solche Diode ausgewählt werden? Die sollte den Strom der Spule aushalten. Die Frequenz so hoch das der Strom der Wicklung nahezu gleich bleibt. z.B. bei 2A Sollstrom: solange ein bis 2,1A fließen und dann aus bis 1,9A und wieder an. (Nicht 1 Sekunde 10A und vier Sekunden 0A ;-)
Leider sind die technischen Details die ich über die Spule finden konnte recht spärlich. In den Werkstatthandbüchern stehen im Grunde nur die zu messenden Sollwerte drin die im Rahmen einer Fehlerdiagnose geprüft werden: Die effektive Spannung muss in maximaler Einstellung 7-9V betragen (deswegen der maximale Tastgrad von 75%, bei ca. 12V Bordspannung) und der Widerstand 1,2-2,5Ω. In einem Schulungsmaterial von Subaru steht immerhin noch die Frequenz (300 bis 2000Hz) und die maximle Stromaufnahme von 4A. Hier ist auf der unteren Hälfte des Bilds die Spule abgebildet: https://subaruidiots.com/wp-content/uploads/2015/10/DCCDCenterDiff6.jpg Die Stromrichtung spielt scheinbar keine Rolle.
Hans schrieb: > Leider sind die technischen Details die ich über die Spule finden konnte > recht spärlich. Aber du wirst doch sagen können, ob da zwei oder vier Anschlüsse am Magneten sind. Auf dem Bild sieht man einen Ringmagneten und der hat wahrscheinlich zwei Anschlüsse. Einen Mosfet (N-Ch), eine Freilaufdiode und ein bisschen PWM. Wenn der Mosfet als LL ist (der sollte aber mehr als 4A können), brauchst du nicht mal einen Treiber. Das mit den 300-2000Hz kannst du vergessen. Den Tastgrad machst du über PWM.
Das mit den 300Hz und den 2kHz klingt nach Stromregelung mit Dither aus dem Bereich der Hydraulik. Dabei sind die 2kHz die eigentliche Regelfrequenz für den gewünschten Strom, dem ein 300Hz Dreieck überlagert wird, damit der Ventilschieber nicht in der Momentanposition festklebt. Oder ist es durch Messungen eindeutig belegt, dass die Grundfrequenz in diesem Bereich schwankt, z.B. durch Messungen mit einem Scope? Messungen mit einem Multimeter o.ä. könnten nämlich beide Werte „erraten“
Frank O. schrieb: > Aber du wirst doch sagen können, ob da zwei oder vier Anschlüsse am > Magneten sind. Ja, zwei Anschlüsse. Harald A. schrieb: > Oder ist es durch Messungen eindeutig belegt, dass die > Grundfrequenz in diesem Bereich schwankt, z.B. durch Messungen mit einem > Scope? Messungen mit einem Multimeter o.ä. könnten nämlich beide Werte > „erraten“ Gut möglich dass das mit einem Multimeter gemessen wurde, weil der Forums-User, der das gepostet hat, die Frequenzen und die effektiven Spannungen dazu gelistet hat und nicht unmittelbar den Tastgrad. Aber immerhin hat der Gesamtfrequenzbereich zu der offiziellen Angabe gepasst. Die Frage wäre dabei ob die gleichzeitige Frequenzänderung nützlich ist, z.B. wegen Hystereseeigenschaften oder um wie bei dem Dither die Bewegungen der mechanischen Bauteile zu verbessern. Im Übrigen ist das Differential abgesehen vom Magnet rein mechanisch aufgebaut: Der Magnet zieht einen Metallring gegen eine Lamellenkupplung die dann einen zweiten Ring bremst. In diesem zweiten Ring sind Rampenförmige Vertiefungen eingebracht in denen Kugeln laufen. Wenn der Ring gebremst wird dreht er sich langsamer als der Rest des Differentials und die Kugeln rollen in den Vertiefungen nach oben. Dadurch wird Kraft auf eine zweite Lamellenkupplung ausgeübt, die dann die eigentliche Sperrwirkung erzeugt. Im Grunde also eine mechanische Verstärkung damit der Magnet nicht die gesamte Normalkraft aufbringen muss.
Harald A. schrieb: > Das mit den 300Hz und den 2kHz klingt nach Stromregelung mit Dither aus > dem Bereich der Hydraulik. Ja. Hans schrieb: > m Übrigen ist das Differential abgesehen vom Magnet rein mechanisch > aufgebaut: Der Magnet zieht einen Metallring gegen eine Lamellenkupplung > die dann einen zweiten Ring bremst. In diesem zweiten Ring sind > Rampenförmige Vertiefungen eingebracht in denen Kugeln laufen. Wenn der > Ring gebremst wird dreht er sich langsamer als der Rest des > Differentials und die Kugeln rollen in den Vertiefungen nach oben. > Dadurch wird Kraft auf eine zweite Lamellenkupplung ausgeübt, die dann > die eigentliche Sperrwirkung erzeugt. Im Grunde also eine mechanische > Verstärkung damit der Magnet nicht die gesamte Normalkraft aufbringen > muss. Damit wird auch klar, dass das so sein muss, denn die Steuerung misst, dass der Strom sich kurzzeitig ändert, wenn die Kugeln einrasten. Jetzt wird es schon etwas aufwändiger.
Technische Daten hatte ich mit Google nach DIY DCCD controller gefunden. Halt auf Englisch... . Da findet sich dann auch ne schaltung mit Arduino. VG
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