Temperatur und Batteriespannung im Fahrzeug messen

[Paneking]

Grüßt euch,

mein Ziel ist es in meinem VW Bus T4 die Innen- & Außentemperatur/Luftfeuchte sowie die Spannung der Start- & 2.Batterie zu messen und auf einem Display darzustellen Wenn das klappt würde ich später die Messung der Öltemperatur nachrüsten.

Ich habe mir dazu (bis jetzt) ein Arduino Uno, zwei AM2301/DHT21 Temperatursensoren und ein 20x4 LCD Display Modul geholt. Wenn aufm Steckboard alles klappt, hol ich mir den Arduino Nano und ne Experimentierplatine mit Lochraster und verbau das ganze im Bus.

Temperatur / Luftfeuchtigkeit - erledigt

Mit der einfachste Teil des Projekts, mein Aufbau aufm Steckboard funktioniert schon mal. Auf den Teil möchte ich nicht genauer eingehen.

Display - upradable

Das Display zeigt mir die korrekte Werte an und ich kann die Hintergrundbeleuchtung über einen Taster ein und ausschalten, ABER ich suche ein "Transflective Display". Also eins dass auch bei ausgeschalteter Hintergrundbeleuchtung lesbar ist, im Idealfall mit 20x4 Zeilen und IIC/I2C interface. Wo gibts die Dinger???
Außerdem übeleg ich mir statt dem Taster ein Schalter mit 3 Stellungen zu verbauen: 0 Arduino von Stromversorgung trennen; 1 Arduino ein, Hintergrundbeleuchtung aus; 2 Arduino ein, Hintergrundbel. ein. Genaueres dazu im Absatz "Einbau / Verkabelung".

Nun der etwas schwierigere Teil den ich noch vor mir habe:

Spannungsmessung - to do

Die Spannung werde ich über einen Spannungsteiler messen, das Problem sind die Störungen und fiesen Spannungsspitzen im Bordnetz des Autos. Dazu habe ich folgende Schaltung von guntherb gefunden:

Link zum Beitrag von guntherb

• Die Bauteile sind alle bei der blauen Apotheke zu finden, bis auf die Schottky-Diode, da habe ich stattdessen eine BAT43 im Einkaufswagen (nach meinem Halbwissen keine wesentlicher Unterschied).
• Ich habe mir außerdem die Kondis mit 100V Nennspannung rausgesucht und mehr als ausreichenden min/max Temperaturen (wegen paar Cent extra werd ich nicht nervös).

Stromversorgung - to do

Hier haben wir wieder das Problem mit den Störungen und Spannungsspitzen. Der Nano würde ja bis 20V vertragen, aber durch die erhöhte Hitzeentwicklung wird seine Lebenserwartung verkürzt. Ich kann den Forumsbeitrag dazu leider nicht mehr finden aber dabei wurde auf die Stromversorgung vom Speeduino verwiesen, ich plane diese nachzubauen, direkt auf +5V vom Nano zu legen und so seine ungeeignete Stromversorgung zu umgehen:

• Der LM2940T-5.0 ist für den Einsatz im Auto ausgelegt, brauch ich zusätzlich einen Kühlkörper?
• Die Kondensatoren habe ich wieder bez. Nennspannung und min/max Temp. überdimensioniert.
• Folgenden Varistor mit 27V Varistor-Spannung habe ich rausgesucht, der soll nicht zu früh schalten da der LM2940T-5.0 ja bis 26V problemlos funktioniert und auch mal Spitzen von 60V verträgt
• Bei der Z-Diode D16 bin ich mir nicht sicher die 1N5919BG gabs so nicht beim großen C, hab diese rausgesucht: TC-ZPY5.6
• Kommt sich die Schaltung wohl nicht irgendwie mit der Spannungsmessung in die Quere? Eine Batterie sorgt ja für Saft und wird gleichzeitig gemessen.

Einbau / Verkabelung - to do

Wie gesagt würde ich das ganze auf ner Experimentierplatine verlöten/verkabeln und ins Auto einbauen, wo genau weiß ich noch nicht, vermutlich nahe dem Sicherungskasten links unterm Lenkrad.

• Folgende Experimentierplatine würd ich mir holen, ist die passend für meine Anwendung?
• Folgende Stiftleiste, Buchsengehäuse, Crimpkontakte hol ich mir um Temp. Sensoren, Batterien, Display mit der Platine zu verbinden, krieg ich die Crimpkontakte auch ohne passende 120€ Zange hingebogen?
• Welche Litzen/Kabel brauche ich, 1. um meine Schaltung auf der Platine zu verbinde/verlöten und 2. fürs Verlegen im Auto also die Batterien, Display, Sensoren mit der Platine zu verbinden?
• Ich gehe davon aus dass es Sinn macht zusätzlich immer noch ne Sicherung zwischen Batterie und Verbindungskabel einzubauen
• Ich hätte gern die Möglichkeit mein Schaltung komplett vom Netz zu nehmen und das am besten mit dem vorher erwähnten Schalter mit 3 Stellungen und vlt ein paar Relais, hab mich mit dem Gedanken noch nicht weiter befasst, Vorschläge weiterführende Links usw. sind erwünscht

So der Post ist jetzt doch viel länger geworden als erwartet, hoffe das Ganze ist noch übersichtlich genug und dass es nicht zu viele Fragen auf einmal sind!
Über Vorschläge, Ideen, Verbesserungen, Antworten und Links zu vergleichbaren Projekten würde ich mich sehr freuen!
Wenn alles geklapt hat werde ich das ganze Projekt im Project Hub mit Fotos Schaltung und Code vorstellen.

[uk1408]

Hallo,

ich habe auch so was ähnliches seit einiger Zeit in Betrieb.
Als Display habe ich bei einem ein TFT und bei einem anderen ein OLED genommen. Beim TFT und LCD wirst du ohne Beleuchtung nicht viel sehen.
Die Spannungsmessung habe ich anfänglich mit den analogen Eingängen des Arduino realisiert, bin aber schnell auf die ADS 1015/115 gekommen. Über I2C ansteuerbar und mit 12 bzw. 16 Bit sehr genau und reproduzierbar. Spannungsteiler am Meß-Eingang wie beschrieben und durch eine 5V-Zenerdiode geschützt. Damit messe ich die Spannung der Start- und Aufbaubatterie und einem Solarpanel und mit einem 2. ADS und 3 x ACS7XX die zugehörigen Ströme.
Für die Stromversorgung nehme ich Step-Down-Wandler 12 V auf 7 V und die dann in den Arduino, oder gleich 5 V oder 3 V. Am Eingang eine Diode in Längsrichtung als Verpolschutz, eine Ringkerndrossel und einen Elko 47 uF mit 50 V und evtl. einen 100 nF keramischen C. Oder ein fertiges USB-Teil für 12 V nehmen und fertig.
Experimentierplatte würde ich eine Epoxyd-Lochrasterpatine nehmen, keine wo die Punkte schon verbunden sind. Steckverbinder gibt es unendlich viele, Crimpkontakte ohne Crimpzange ist nicht so gut.

[Paneking]

Hi uk1408,

ich werd mir die ADS 1115 mal genauer anschauen, ist dessen Einsatz überhaupt Sinnvoll bei einer Spannungsmessung mit 1 vlt. 2 Nachkommastellen.
Und ich schau mich mal nach Steckverbindern ohne Crimpkontakten um.

Was für Litzen, bzw mit welchem Durchmesser verwendest du zur Spannungsmessung an den Batterien?

[SpaghettiCode]

Hi Paneking,

ich habe im Auto noch keine Elektronik verbaut, aber ein paar Dinge fallen mir da schon ein, an die man denken muss, und Du schon z.T. erwähnt hast, wie z.Bsp. hohe Temperaturschwankungen, im Herbst hohe Feuchtigkeit, die kondensiert, Vibrationen, Stöße und natürlich die unsaubere Bordspannung.
Die 0-Serie würde ich schon auf Hartpapier löten, die fertige Schaltung aber auf Epoxidmaterial. Das ganze in ein schlagfestes Gehäuse aus Plastik. Die Stecker selbstverriegelnd, also daß die sich nicht verselbstständigen können.
Die externen Kabel mit mechanischem Schutz (Hülle), keine einfache Litze. Falls Du wirklich Relais verbauen willst, dann zusätzlich mechanisch sichern. Wenn da wirklich mal was resonant vibriert ist die Lötstelle bald dahin.
Was die Bordspannung betrifft und die Schutzschaltung zum Messeingang würde ich wohl auch so bauen.
Der ADS1115 ist zwar ganz nett, habe ich hier auch rumliegen, aber eigentlich nicht notwendig. Mit Mittelwertbildung / Oversamling bekommt man den Arduino auch sehr genau. Dann lieber bei dem Kleinkram wie bei den Kondensatoren und Widerständen (Metallschicht, TK50 oder besser) ein paar Cent mehr bezahlen. Und ich würde in Gedanken mal durchgehen, was alles passieren kann, wenn mal ein Kabel kaputt geht, oder ein Stecker. Kabelbrand braucht keiner
Eine Alternative zur Apotheke mit dem großen "C" ist z.Bsp. Reichelt.de ...

Gruß André

[uk1408]

Hi,

den ADS1115 bzw. 1015 habe ich nicht wegen der Genauigkeit genommen, obwohl 16 Bit schon ganz ordentlich sind. Ich habe ein älteres FLUKE Meßgerät, damit lässt sich das ganz schön reproduzieren.
Aber für meine 3 x Spannung- und 3 x Strommessungen hätte ich 6 analoge Ports benötigt, und so reicht 1 x I2C mit 2 Ports. Und den I2C brauche ich auch für das OLED, somit geht das fast nebenher.
Und ich bin auch unabhängig von irgendwelchen Referenzspannungen das Arduino. Ich finde das einfach recht gut zu handeln und preislich auch ganz interessant.

Man kann die Crimpkontakte wohl auch löten, aber das ist halt nicht so optimal, die brechen dann gerne an den Lötstellen ab. Aber das kommt ja immer auf die Anwendung an.

Der Querschnitt der Litzen für die Spannungsmessung ist recht egal, da fließt ja fast kein Strom. Die sollten nur mechanisch stabil sein damit sie den Anforderungen im Auto genügen. Und - besonders wenn du direkt an die Batterie gehst - ggf. Sicherung nicht vergessen. Ich habe da so 0,75 oder 1,5 mm2. Und für die Verdrahtung der Lochrasterplatine habe ich 0,14 mm2 genommen, den gibt es in diversen Farben.

Gruß Uwe