Hallo!
Ich möchte das Thema nochmal aufwärmen, da ich das gleiche vorhabe. Nur soll meine originale Tankanzeige ungestört weiterfunktionieren. Es handelt sich dabei um ein Kreuzspulenmesswerk. Den veränderlichen Widerstand mit Spannungsteiler und Arduino messen ist kein Problem. Aber wie wirkt sich das auf die vorhandene Schaltung dann aus? Bin für Tipps dankbar.
LG
Da die originale Anzeige weiter dran bleibt, müsste man den Widerstand des Gebers indirekt messen, indem man die Spannung über den Geber und den gleichzeitig fließenden Strom misst. Es wird aber genügen nur die Spannung zu messen und dann den Geber entsprechend zu kalibrieren (der Widerstand des Gebers wird vermutlich nicht linear zum Tankinhalt sein, also wird man immer kalibrieren müssen).
Worauf man achten sollte ist, ob die Spannung für die Kreuzspulanzeige stabilisiert ist oder unstabilisiert aus dem Bordnetz kommt (die Verwendung eines Kreuzspulmeßwerks legt die letztere Variante nahe). Falls es unstabilisiert ist, sollte man also auch die Bordnetzspannung messen und zum Spannungsabfall am Geber ins Verhältnis setzen. Ansonsten schwankt die elektronische Messung mit der Bordnetzspannung.
Die Spannungsmessung am Geber kann mit einfachen Mitteln so hochohmig erfolgen dass eine Verfälschung der Anzeige im Kreuzspulmeßwerk nicht zu befürchten ist.
Hallo und vielen Dank! Das hilft schon mal weiter. Spannungsmessung ist eine gute Idee. Ich müsste den Tank dann sowieso auslitern und mir eine Look-up Table machen bzw. eine Funktion interpolieren. Die Versorgung kommt unstabilisiert aus dem Bordnetz. Da könnt ich einen Baustein zum stabiliseiren dazwischenschalten, hätt ich rumliegen. Aber ich messe sowieso auch die Bordspannung und könnte diese Signal dann zum korrigieren verwenden.
Habe den Spannugsabfall mal mit Multimeter gemessen und dieser dürfte 4,5 V nicht übersteigen (muss ich aber nochmal bei allen Zuständen genau prüfen). Dann könnt ich ja zwischen Kreuzmessinstrument und Widerstand direkt abgreifen und damit zum Analog-In des Arduino gehn (eventuell noch 5,1 V Z-Diode). Entsteht da nicht wieder so eine Art Spannungsteiler mit dem Innenwiderstand des Instruments?
12 V o------------o
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R_instrument
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o-------------------o----------o Analog-In
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R_tankgeber Z-Diode
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GND o-------------- o-------------------o----------o
Korrigieren heißt dann U_tankgeber = U_versorgung * R_tankgeber / (R_instrument + R_tankgeber). Stimmt das so? R_instrument könnt ich einfach mit Multimeter messen, wenn ich Kontakte abschließe, oder? Nein Blödsinn! R_tankgeber ist ja auch unbekannt. Das muss doch mit einer Schlussrechnung gehen, oder?
LG
Ja stimmt so. Wenn man nach R_tankgeber auflöst erhält man (wenn ich mich nicht vertan habe):Korrigieren heißt dann U_tankgeber = U_versorgung * R_tankgeber / (R_instrument + R_tankgeber). Stimmt das so?
R_tankgeber = (U_tankgeber/U_versorgung)*(1+R_instrument)
R_instrument ist eine Konstante, uns interessieren ja nur die veränderlichen Größen. Wir sehen, dass der Füllstand eine Funktion von U_tankgeber/U_versorgung ist. Diese beiden Größen sind gleichzeitig zu messen und im Arduino der Quotient zu rechnen. Mit diesem Quotient kann man dann in die experimentell ermittelte Look-up Tabelle gehen. Für eine Meßbereichsanpassung kann man Spannungsteiler aus Festwiderständen aufbauen. Unbedingt daran denken dass der Tankgeber bei einem kurzen Wackelkontakt auch mal hochohmig sein kann, der Analog-In sieht dann die volle Bordnetzspannung. Die Analog-In sind recht hochohmig, man macht nichts falsch wenn man nochmal einen 47kOhm Widerstand zum Schutz des Arduino vorschaltet Also etwa so:
Code:12V__________________________________________________________ | | | | R_instrument 22kOhm | | |_______22kOhm_________47kOhm____o Analog_in_1 |___47kOhm__o Analog_in_2 | | für U_tankgeber | für U_versorgung | | | | | | R_tankgeber 10kOhm 10kOhm | | | 0V ____|__________________|___________________________________|
Die vorgeschlagenen Widerstandswerte sind für einen Analogeingang von 0..5V wohl einigermaßen brauchbar. Der Analogeingang hat Schutzdioden, die geringe Über- und Unterspannungen ableiten können, allerdings nur sehr kleine Ströme. Man muss bei KFZ-Bordnetzen durchaus mit Spannungsspitzen bis weit über 100V rechnen, daher die relativ großen Widerstandswerte.
edit:
irgendwie bekomme ich die Formatierung der Schaltplanskizze nicht hin. Also kurz verbal:
Es gibt 2 Meßpunkte am Bordnetz: einerseits die Bordnetzspannung, sowie der Abgriff zwischen Instrument und Geber. Beide würde ich gleich verschalten wie folgt: Vom jeweiligen Messpunkt ein Spannungsteiler aus 22kOhm und 10kOhm nach Masse. Da können bei 12V dann nicht mehr als 5V anstehen. Von diesem Spannungsteiler über einen Schutzwiderstand von 47kOhm zum Analogeingang.
Geändert von ranke (09.01.2016 um 17:54 Uhr)
Ok, Danke! Ja die Schaltpläne verschieben sich es etwas, aber ich weiß was du meinst. Wenn ich auf R_tankgeber umforme komme ich zwar auf eine andere Gleichung, aber an der Mathematik solls nicht scheitern. Das mit den 47 kOhm macht durchaus Sinn. Ich habe aber beim Spannungsteiler für die Bordspannung 4,7 kOhm und 10 kOhm verwendet - aber das sollte ja nix machen. Nur aus Neugier - was spricht gegen die Z-Diode? Wäre eventuell ein Kondensator (zwischen Analog-In und Masse) sinnvoll um diese großen Spannungsspitzen abzufangen?
Irgendwie scheitere ich gerade an der Berechnung deiner Schaltung. Kann ich annehmen, dass der Strom durch die hohen Widerstände (22, 10 und 47 kOhm) gleich null ist? Dass sollte idealerweise auch so sein um das Messinstrument nicht zu verfälschen. Dann würde die Gleichung ja die selbe bleiben: U_tankgeber = U_versorgung * R_tankgeber / (R_instrument + R_tankgeber). Auf R_tankgeber umformen und Look-up Table mit Litern und Wiederstand des Tankgebers erstellen.
Motorrad gerade hinstellen, Tank leer machen und ein Voltmeter an den Geber. Dann immer 0.5L in den Tank und Spannungswerte aufschreiben. Wenn du das hast kann man sich über die nachfolgende Schaltung den Kopf zerbrechen.
Aus Erfahrung kann ich dir sagen: mindestend 10-20 Messwerte (1×/sek) mitteln (Ringspeicher und den ältesten Wert immer ersetzen).
Ich programmiere mit AVRCo
Nochmal ein Versuch einer Skizze:
Meßpunkt (Bordnetzspannung oder Geberspannung)
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22 kOhm
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0---47 kOhm--o Analogeingang
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10 kOhm
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0 V (Masse)
Das Ganze zweimal identisch aufgebaut ergibt eine Messung für das Bordnetz und eine Messung für den Tankinhalt.
Ein Rechenbeispiel für eine Meßspannung von 12 V: Über den Zweig mit 22kOhm und 10kOhm fließt ein Strom von 12V/33kOhm=0,36mA (bei 5V etwa 1,5mA). Dieser Spannungsteiler dient zur Anpassung der zu messenden Spannung auf den Meßbereich des AD-Wandlers (ich vermute 0..5V, falls das falsch ist, müssten wir die Widerstandswerte nochmal entsprechend anpassen). Bei einer Spannung von 12V am Meßpunkt hat man am Spannungsteiler etwa 3,64 V.
Über den 47kOhm fließt im Normalfall praktisch kein Strom weil die AD-Eingänge sehr hochohmig sind deshalb ist nach dem 47kOhm Widerstand auch 3,64 V.
Der Zweck des 47 kOhm ist ein reiner Schutzwiderstand für den AD-Wandler weil in Bordnetzen durchaus mal Spannungsspitzen auftreten können. Bei einer Eingangsspannung von 100 V hätte man am Spannungsteiler 30,3 V, direkt würde das den Mikrocontroller sofort töten. Der Strom wird aber durch die Widerstandskombination auf etwa 0,46mA in den Analogeingang begrenzt. Der Analogeingang leitet Spannungen über der Betriebsspannung über eine Schutzdiode in die positive Betriebsspannung des Mikrocontrollers ab, ist dann also nicht mehr hochohmig. Die Schutzdiode am Analogeingang hält wohl so etwa 2-3 mA aus (ich meine das mal so aus dem Datenblatt gelesen zu haben, will es jetzt aber nicht raussuchen).
Warum keine Z-Diode?
Könnte man auch machen, ich halte die Widerstandskombination für ausreichend und auch insgesamt sicherer (die Z-Diode stirbt schlagartig aber unbemerkt, falls das Instrument mal versehentlich überbrückt wird). Falls Du eine Lösung "mit Hosenträger und Gürtel" bevorzugst kannst Du die Z-Diode einbauen, es macht aber nur direkt am Geber Sinn, weil die Leckströme der Diode die Genauigkeit des Spannungsteilers kaputtmachen.
Ein Kondensator wäre auch denkbar, dann aber direkt am Analogeingang gegen Masse. Ich würde etwa 100nF vorschlagen aber besser einen Folienkondensator (keramische Vielschicht haben häufig Mikrofonie bei Vibration).
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