ältere Ideen

hier befinden sich die älteren Ideen zur Open Source Elektrik

Der OneTen braucht deutlich erkennbar eine neue Elektrik. Bei der Restauration sah alles ganz gut aus, aber bei genauerer Betrachtung fällt auf, dass viele Isolierungen durch Aushärtung zerbröseln und an den Kabelenden so viel Feuchtigkeit durch Kapillarwirkung eingesaugt wurde, dass die Litzen in den Adern auf mehrere Dutzend Zentimeter schwarz geworden sind. Das führt dazu, dass man Steckverbinder kaum nachsetzen kann, indem man das Kabel kürzt. Der neue Stecker würde wieder an einer schwarz oxidierten Stelle landen.

Nun taten sich für mich zwei Optionen auf:

1. So original wie möglich mit aufwändigem Kabelbaum
2. Richtig modern mit Microcontroller als Zentrale und Bussystem

Da ich als Elektroniker keine Angst vor elektrischen Dingen habe, schon gleich gar nicht vor Dingen die selbst entwickelt und gebaut sind, entschied ich mich für Option 2. Selbst entwickelt und gebaut ist ja keine Blackbox, wo kein Mensch weiss, was wirklich drin steckt. Die Software ist dann kein Geheimnis.

Warum nicht 1? Weil ein originaler Kabelbaum sehr aufwändig verlegt werden muss und weil alleine für seine Durchführungen schon wieder viele Stecker und Verbinder benutzt werden müssen. Ausserdem ist so etwas kein Gemeinschaftsprojekt und nur einmalig nutzbar.

Die Gründe für Option 2

Ein riesiger Vorteil, der genau meiner Mentalität entspricht, wäre:

Im Gegensatz zu einem Kabelbaum ist eine solche Elektrik Universell und für viele Oldtimer einsetzbar. Das bedeutet, dass es sich absolut lohnt, gemeinsam und kooperativ an so etwas zu arbeiten, denn viele Leute können es für ihre in die Jahre gekommenen Oldtimer benutzen ... Open Source eben. Einen Kabelbaum würde man einmal bauen und der passt nur für Fahrzeuge des gleichen Types. Da gefällt mir eine universelle Lösung deutlich besser. Mein Alter und Gesundheitszustand, die es verhindern, dass ich unter dem Auto herum turne und einen Sch...kabelbaum einziehe, werden an dieser Stelle natürlich nicht als Grund genannt 😇

Wenn man als Zentrale ein Computersystem wie den Arduino oder seine Derivate nimmt, dann gibt es mit der Programmierbarkeit und der Beschaffbarkeit keine Probleme. Arduino programmieren kann jeder (lernen 😉) und es gibt sie überall. Sie sind so günstig, dass man sogar immer Ersatz bevorraten kann. Ein Arduino oder ein ESP32 zeichnet sich dadurch aus, dass es Komplettsysteme mit Peripherie sind. Open Source bedeutet, dass viele Augen den Code einsehen können und deshalb grundlegende Fehler sehr unwahrscheinlich sind.

Eine gute Übersicht, um was es eigentlich geht, findet sich hier

Eigentlich muss man nach dem Programmieren nur die Ein- und Ausgangsleitungen anschliessen und schon tut er, was er soll. Um Arbeitsspeicher, Oszillatoren und Schnittstellen muss man sich nicht kümmern, das ist alles onboard. Sogar oft WiFi und Bluetooth, wozu auch immer man das in diesem Fall brauchen könnte. Vielleicht für eine Diebstahlsicherung, die alle paar Minuten abschaltet, wenn kein bestimmtes Handy im Auto ist.

Anschliessen lässt sich ein solcher Computer gut mit einem Breakout Board. Man steckt den Computer auf und alle Pins sind auf Schraubklemmen heraus geführt.Ich möchte diesen Computer alle Schalter an der Lenksäule, im Armaturenbrett und an Motor, sowie Getriebe abfragen lassen und er soll dann per Bussystem alle Verbraucher entsprechend betätigen. Einbauen lässt sich der zentrale Computer gut in eine der Plastik Lebensmitteldosen mit Schnappdeckel. Für Benzinmotoren allerdings doch besser in einem Blechgehäuse.

Das Bussystem soll ein RS485 sein, der sich auch in industrieller Umgebung als widerstandsfähig genug erweist. Bei Dieselfahrzeugen, wo es keinerlei Störung durch Zündanlagen gibt, geht das besonders problemlos.

Vorne und hinten werden RS485 Empfänger in mehreren Schaltboxen sein, die die Befehle der Zentrale entgegen nehmen und dann entsprechend die Verbraucher mit Relais schalten. Jeder Verbraucher bekommt also ein eigenes Relais und eine eigene Sicherung. Am Beispiel Scheinwerfer bedeutet das 2 Relaise für jeden Scheinwerfer ein Relaise mit Wechselkontakt. Das klingt nach sehr viel Aufwand. Da aber alles in nahezu identischen Boxen zusammengefasst ist, spart das in Wirklichkeit extrem viel Arbeit, weil man keinen riesigen Kabelbaum durch kleine Löcher und in enge Ecken in der Karosserie zwängen muss.

Ein Beispiel für den Landy vorne rechts wäre:

Zur Box führt ein dickes Plus Kabel und die Busleitung.

Von der Box weg gehen 2 Adern zum Scheinwerfer, 1 Ader zum Blinker, 1 Ader zum Standlicht, 1 Ader ESP an, 1 Ader Schaltleitung für el. Luftkompressor.

Lauter relativ kurze Kabel also, die man neben dem Auto stehend bequem einbauen kann.

Jeder Empfänger in einer Box steuert Byteweise acht Relaise an, die die Verbraucher schalten. Zu jeder Relais Box mit RS485 Empfänger muss also nur neben der Busleitung eine Stromversorgung geführt werden. Jedes KFZ-Relais, das vom RS485 Empfänger gesteuert wird, hat eine eigene Sicherung, was zwar die gesamte Zahl der Sicherungen erhöht, aber eine aufwändige zentrale Sicherungsbox mit sehr viel Verkabelung erspart. Um das Licht anzuschalten wird also vereinfacht  nach hinten das Byte 00110000 geschrieben.

ein Beispiel für eine Box hinten:

Licht an

Licht an und rückwärts fahren

Licht an und blinken links

Das erste Bit wird in diesem Fall von der Zentrale im Wechsel an und aus gesetzt, wenn der Blinkerschalter auf links steht.

Beim Bremsen gehen die Bits "Bremslicht l" und "Bremslicht r" auf 1, weil der zentrale Computer auch den Bremslichtschalter abfragt und diese Bits setzt, sobald gebremst wird.

Eine gute Dokumentation über RS485 gibt es hier

Man könnte auch testen, ob es (speziell bei Dieselfahrzeugen) nicht sogar reicht, nur die TTL Signale zu übertragen. Das wäre auf den kurzen Strecken vielleicht möglich, macht alles billiger aber auch weniger universell.

Überschlagsmässig sollten vier RS485 Relaisboxen (in jeder Ecke des Autos eine) reichen, um alles bedienen zu können. Jeder Blinker, jedes Licht bekommt also ein eigenes Relais mit Sicherung. Das erscheint auf den ersten Eindruck als wahnsinnig viel, vereinfacht aber in Wahrheit alles extrem, weil jede Menge Verkabelung weg fällt. Defekte KFZ Relaise sind einfach und überall zu beschaffen.

Im Wesentlichen soll es vier oder fünf handliche, gut und einfach verlegbare kleine Kabelbäume geben. Einer im Armaturenbrett, zwei vorne (links und rechts) und einen hinten. Ergänzbar wird alles problemlos, denn weitere RS485 Empfänger mit Relais können einfach eingeschleift werden (es ist ja ein Bus), der Rest ist Software.

Eine weitere Idee ist es, auf Steckverbinder weitgehend zu verzichten. Bei meiner Restauration wurde viele Stecker zum ersten Mal seit 35 Jahren getrennt und mir wurde klar, dass viele Steckverbinder nur da sind, um den Herstellungsprozess des Autos in der Fabrik zu ermöglichen. Das weitaus meiste lässt sich durch fest miteinander verlöten gut und sicher verbinden. Für ab und zu notwendige Trennungen (zB bei einem Unfall) fügt man in ein längeres Kabel einfach eine aufgerollte Sollschnittstelle ein, die man anschliessend wieder verlötet. Alle 35 Jahre kann man sich das durchaus zumuten 😇

Was nun noch fehlt ist eine Instrumentierung, die das Zentralboard zwar ebenfalls machen kann, was aber wieder viel Verkabelung erfordert. Mir schwebt ein Madman Kombiinstrument vor, das sehr flexibel ist und vieles mit wenig Aufwand erledigt. Das Madman ist ein "nice to have", weil die üblichen Kontrollleuchten vom zentralen Computer angesteuert werden können. Auch Tankuhr und Temperaturanzeigen kann man per PWM/PDM steuern. Viele RS 485 Boards haben auch Inputs und können Daten zur Zentrale schicken.

Man kann also alles so zusammenfassen: Im Armaturenbrett steckt die Steuerzentrale, die in einer Schleife ständig alle Schalter abfragt. In jeder Ecke des Autos befindet sich ein RS485 Empfänger, der einen Satz Relaise ansteuert. Weil jedes Relais eine eigene Sicherung hat, muss nur eine dicke Plusleitung und das RS485 Buskabel hingeführt werden, um alles zu versorgen und gleichzeitig abzusichern.

Den Motorkabelbaum mit den Leistungskabeln zum Anlasser, zum Generator und zur Batterie muss man individuell bauen. Das ist aber eine überschaubare Aufgabe.

Wie sähen mögliche Einzelteile nun aus?

Zur Zentrale hatte ich bereits verlinkt. Relaisboxen gibt es u.a. bei chinesischen Anbietern wirklich sehr billig. Ein kleiner, ebenfalls billiger, RS-485 zu Dezimal Converter macht so eine Box zu einem RS-485 Empfänger mit Leistungsausgang.

Die dezimalen Ausgangssignale des Converters müssen nur noch mit einem Transistor und einer Freilaufdiode auf die Relaiseingänge gelegt werden. Das alles lässt sich auf der Steckerseite der Box verlöten und ist damit fest eingebaut. Man muss der Box nur noch sagen, an welcher Stelle sie im Auto sitzt, sprich: ihr eine definierte Adresse geben, damit sie Commandos richtig interpretiert.

So könnte es sein

Die Boxen gibt es in unzähligen Formen mit verschiedenen Mengen an Relais und Sicherungen. Einer völligen Individualisierung steht also nichts im Weg.

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