Messfühler im Betrieb auslesen

Hallo zusammen,

ich möchte kurz gesagt folgendes Elektronikprojekt realisieren: Messfühler während des Motorbetriebs einlesen und die phyikalischen Werte anzeigen.

Hierbei ergeben sich verschiedene Arbeitspakete wie:

1. Zerstörungsfreie Kontaktierung der Messschaltung mittels "Zwischenstecker"
2. Auslegung der Messschaltung ohne die Funktion der DJet zu stören
3. AD-Wandlung und Verarbeitung der Messwerte

Im 3. Arbeitspaket habe ich bereits mittels Poti zur Simulation, ADC, Raspberry einen ersten "Durchstich" hinbekommen. Am meisten macht mir das 2. Arbeitspaket zu schaffen. Ich würde gerne mit Euch zusammen diskutieren wie eine Messschaltung aussehen könnte. Um es einfach zu halten würde ich gerne den Temperatursensor des Kühlwassers als Beispiel verwenden, da dessen Kennlinie insbesondere bei den höheren Temperaturen eine genaue Auflösung der Messschaltung erfordert.

Um den Widerstand des Fühlers mit einem ADC einzulesen muss ich einen Spannungsteiler bauen. Zusätzliche Widerstände würden aber die Korrekturen in der DJet stören, da hierdurch im Steuergerät eine falsche Temperatur angenommen würde. Kann ich diesen Knoten im Kopf auflösen? Jetzt dachte ich mir, dass doch im Steuergerät selbst bereits eine Art Spannungsteiler realisiert sein müsste. Wenn ich jetzt die konstanten (?) Widerstandswerte dieses Spannungsteilers kennen würde könnte ich die Spannung am Sensoreingang abgreifen und auf den Widerstand des Fühlers schließen. Liege ich hier richtig oder habe ich noch einen Denkfehler? Wie ermittle ich den internen Widerstand?

Viele Grüße
Florian

Hallo Florian,

eine interessante Frage, über die ich mir auch schon mal den Kopf zerbrochen hatte. Letzten Endes ist das Problem, dass der Spannungsteiler in den Steuergeräten nicht identisch ist. Sprich der Einfluss des NTC 2 (Motortemperaturfühlers) auf den Pulsweitenmodulator ist je nach Steuergerät unterschiedlich. Damit ist so eine einfache Spannungsmessung nicht möglich. Oder umgekehrt müsste man dann mit jedem Steuergerät abgleichen, welche Messspannung welchen Widerstand und damit welche Temperatur bedeutet. Das war mir dann doch zu viel Aufwand. Und ein 12 Bit ADC müsste es auch mindestens sein, um den hohen Stellbereich des NTC2 abzubilden.

Hallo Volker,

das wusste ich nicht. D.h. die Widerstände im Steuergerät können auch trotz gleicher Bosch Teilenummer variieren? Wie groß sind hier die Toleranzen? Sind sie aber einmal abgeglichen, wären sie dann während des Betriebs konstant?

Kannst Du mir einen Tipp geben, wie ich den internen Widerstand meines Steuergeräts vor dem NTC2 ermitteln kann? Einfach den Widerstand zwischen Pin 16 (Spannungsversorgung Steuergerät) und Pin 23 Kühlmittelsensor NTC2 messen oder muss ich direkt auf der Platine messen?

Meine Idee für die Messschaltung habe ich als Zeichnung angehängt. Zur Erhöhung der Genauigkeit werde ich meinen MCP3008 gegen einen MCP3208 austauschen. Der schafft 12 Bit.

Hallo Florian,

also je Steuergerätetyp (und für Deinen 250 CE gab es alleine 3) können sie prinzipiell variieren. Daneben gibt es noch eine Abstimmung, um den Einfluss des Temperaturfühlers auf den PWM abzustimmen. Der ist dann für jedes einzelne Steuergerät spezifisch. Er wird aber weniger Einfluss auf die zu messende Spannung am NTC2 haben.

Nur eine Messung, die für alle D-Jetronic Steuergeräte von BMW bis Volvo gültig ist, wirst Du so nicht machen können. Willst Du nur Dein eigenes Steuergerät während der Fahrt messen, ist das was anderes. Dann nimmst Du das raus und misst die Spannung mit verschiedensten Messwerten einmal durch.

Aber auch das macht Probleme. Denn die Spannung im Fahrzeug ist nicht immer gleich. Sie variiert zwischen 12 und 14V, je nach Ladezustand der Batterie. Ich denke, das wird alles sehr schwierig. Drosselklappenschalter und Auslösekontakte sind dagegen ein Klacks zu messen.

Hallo Florian,

Das klingt nach einem interessanten Projekt.
Den Gedanken dazu hatte ich durchaus auch schonmal, aber mangels Zeit und Priorität auf die "Wenn-Ich-Mal-Viel-Zeit-Habe"-Liste gesetzt.

Hast Du Dir bezügl "Zwischenstecker" schonmal Norberts Prüfleiste angeschaut?

Ich habe mir daraus und einem Kabelbaumstecker einen einfachen Zwischenstecker gebaut, mit dem man auch im laufenden Betreib messen kann:





Das sollte zumindest für einen provisorischen Aufbau erstmal ein Anfang sein.

Gruß
Phillip

PS: Der Kabelbaumstecker war an einem Steuergerät, was ich mal günstig geschossen habe. Dort hatte jemand den Kabelbaum einfach stumpf abgeschnitten ?!?!
(aber für diesen Anwendungsfall perfekt)

Hallo Phillip, hallo Volker,

danke für die ganzen Anregungen. Ich habe bei Norbert gerade eine Prüfleiste bestellt. Motorleitungssätze inkl. Steuergerätestecker habe ich mir mal zwei Stück ins Lager gelegt. Um diese aber nicht zu beschädigen möchte ich gerne die Kontakte aus dem Stecker auspinnen und neue Leitungen für den Messadapter einpinnen.

Hierfür kann ich die kürzlich von Volker aufgetriebenen Kontakte gut gebrauchten. Welche Leitungen (Querschnitt, Typ) sollte ich verwenden? Ich hoffe ich brauche keine besondere Crimpzange. Ich stelle demnächst mal ein Foto von meiner Zange ein.

Das Steuergerät des 280 CE hat die Teilenummer 0 280 001 008. Davon besitze ich mittlerweile inkl. dem ab Werk im Fahrzeug verbauten Gerät 5 Stück. Die könnte ich schon mal durchprüfen. Noch eine Frage zum Vorgehen:

Messen des Widerstands NTC2 mit Multimeter ohne Steurgerät
Messen der Spannung an Pin 23
Messen der unbelasteten Bordnetzspannung
-> Ermittlung des internen Widerstands

Wiederholung der Messungen in anderen Betriebszuständen und Kühlwassertemperaturen, um sicherzustellen, dass der interne Wiederstand konstant bleibt.

Die Schwankung der Bordnetzspannung kann ich in der Auswertelogik wieder rausrechnen, wenn ich die unbelastete Bordnetzspannung parallel mit erfasse. Das klappt in meinem Simulationsaufbau schon sehr gut: Konstanter Temperaturwert bei simulierten Schwankungen der Bordnetzspannung 12 - 16 V.