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Low Budget Spiegelanklappung für den Vectra C





Dies ist die Seite des Prototypen-Projektes! Hier geht es zum Nachfolge-Projekt.

Hier stelle ich meine Lowcost-Spiegelanklappung für den Vectra C zum Nachrüsten vor.
Allerdings kann man diese Steuerung auch für alle anderen Fahrzeuge beliebieger Hersteller nutzen, bei denen das Türschloss von einem Elektromotor freigegeben wird.

Projektstatus:
Status: abgeschlossen. In Betrieb seit 29.12.2007, abgelöst durch ANKS2 am 13.02.2008
Letzte Änderung HW: 27.12.2007 (Version 1.3)
Letzte Änderung SW: 27.12.2007 (Version 1.2)
Letzte Änderung Doku: 12.02.2008


Ach ja, der kleine Text wie immer: Die hier gemachten Angaben können Irrtümer, Fehler, fehlende und Falschaussagen beinhalten - und beziehen sich auf meinen Vectra C GTS mit EZ 01/2003 (Logbuch). Der Umbau ist nur Sachkundigen empfohlen, Garantien für Funktion und das Ausbleiben von Sach- und Personenschäden übernimmt der Autor nicht.

Hinweis:
Nach der EU-Richtlinie 2004/104/EG bzw. 72/245/EWG, Anhang I Artikel 2.1.12a gilt die hier vorgestellte Steuerung als elektronische Baugruppe, die für die elektromagnetische Verträglichkeit des Kraftfahrzeuges relevant ist. Da diese Steuerung die entsprechenden Genehmigungsuntersuchungen nicht durchlaufen hat, führt u.a. der feste (d.h. ohne Werkzeug nicht wieder zu entfernende) Einbau zum Erlöschen der Typgenehmigung des Fahrzeuges! Außer zu Demonstrationszwecken auf privatem Gelände, das nicht der StVZO unterliegt, ist der Betrieb des Fahrzeuges damit nicht mehr erlaubt!
Das gilt übrigens für fast jede Elektronik, die man fest ins Auto einbaut...!

Verwendete Marken- und Produktnamen sind Eigentum der jeweiligen Markeninhaber.


Zu weiteren Projektideen für den Vectra

Die Umsetzung

Für den Vectra C gibt es eine Fahrerspiegel-Anklappung als Sonderausstattung zu bestellen - dazu gibt es mehrere Nachrüstwege:
  1. Originalteile: Im Vectra C / Signum-Forum bei Motor-Talk kann man nachlesen, dass man in den meisten Fällen das Fahrertür-Steuergerät durch ein neues ersetzen muss, ferner das Spiegel/Fenster-Bedienfeld in der Fahrertür austauschen und den Spiegel durch die Anklapp-Version ersetzen muss. Mit den ganzen Komponenten fährt man dann beim FOH vor und lässt sich das ganze Freischalten. Kosten: Fahrertür-Steuergerät (Fahrer 6235309, Beifahrer 6235172 )geschätzte 95€ + neues Bedienfeld 50€ + Spiegel-Grundträger 180 € + FOH-Einsatz 25 €. Summe: > 350 € für einen Spiegel.
  2. Meine Lösung: Nur den anklappbaren Spiegel-Grundträger nutzen (da kommt man wohl kaum drumherum), die Elektronik selber bauen - und auf ein neues Bedienfeld verzichten. Kosten: Elektronik bei Reichelt ca. 15 € + Spiegel-Grundträger 180 €. Summe: unter 200 € - mit Glück und Teilen vom Recycler oder ebay unter 150 €
  3. Den Nachbau-Spiegel von Van Wezel (Bestell-Nr. 3768817) gibt es (Stand 11/2007) noch nicht, auch wenn er in mehreren Katalogen schon aufgeführt wird. Wenn es ihn gibt, dann sollte er auch mit dieser Steuerung laufen.

Ansicht der Steuerung
Die fertige Steuerung mit Schaumstoffbändern gegen Klappern -
klein genug für die Unterbringung in der Tür.


Funktion
Die Selbstbau-Steuerung wird direkt in die Tür eingebaut und hängt wie das Türsteuergerät an der KL30 (Dauerplus). Die Anklappsteuerung wird vom Betätigen der Türschloss-Antriebe aktiviert: Wird das Fahrzeug aufgeschlossen, wird der Spiegel ausgeklappt, wird das Auto abgeschlossen, wird der Spiegel nach 5s Wartezeit eingefahren. Vorteil dieser Variante gegenüber einer extra "Anklapp-Taste": man vergisst nie, den Spiegel einzufahren, braucht auch keine Geschwindigkeitsüberwachung (um zu Verhindern dass man wegen Fehlbedienung auf der Autobahn den Spiegel einkappt) und keinen CAN-Zugang. Nachteil: Alle mit Speedlock oder ähnlichem Unsinn gucken in die Röhre - denn die können diese Steuerung nicht gebrauchen, weil der Spiegel bei Antritt der Fahrt automatisch einklappt, wenn die Türschlösser zugehen... Leider ist die Bestromung der Türschlossmotoren von Opel so gewählt, dass man auch das "Safelock"-Abschliessen (mit den zwei Einängen meiner ersten Hardware) nicht als Signal für das Anklappen nutzen kann. Grundsätzlich wartet die Elektronik mit dem Anklappen nach abschliessen immer erst rund 5s - dann hat man bei irrtümlicher Bedienung noch die Chance, das Schloss wieder aufzumachen - und der Spiegel bleibt, wo er ist.

Zeitbedarf
-Aufbau der Elektronik (gefädelt) mitt Gehäuse rd. 2,5h
-Einbau in die Tür rd. 1,5h

Ausblick und Weiterentwicklung: ANKS2
Für den einfacheren Nachbau habe ich eine ordentliche Leiterplatte layoutet, die EAGLE-Files, Schaltplan und Software dazu werde ich online stellen, sobald die Leiterplatten vom Fertiger (www.leiton.de) durch und durch getestet sind. Die Software läft auch schon, ich möchte aber noch ein paar Verbesserungen in den Diagnose-Funktionen für den Kurzschluss-Schutz einbauen. Die LP passt dann aufgrund der Umstellung auf SMD-MOSFETS in ein flacheres Gehäuse (72x50x28mm) und bekommt einen noch billigeren Prozessor: 16F688 in SMD anstelle 16F819 in DIP. Weiterhin hat ANKS2 dann drei Eingänge für den Umgang mit Safe-Lock und Speedlock.... mehr dazu Mitte Februar!

Vorschau
Vorschau auf die "ordentliche" Leiterplatte...


Die Steuerung


Schaltung, Software und Auf- + Einbauhinweise für eine universelle Spiegel-Anklappsteuerung zur Unterbringung in der Tür.

Technische Daten
Versorgungsspannung:          8-18V
Überspannungsschutz:          28V, Transienten bis 40V
Verpolschutz:                 Nein
Ruhestrom:                    <200µA
Eigenbedarf (aktiv):          15mA
Motorstrom (Bewegung):        ca. 0,8A
Motorstrom (Blockerkennung):  ca. 1,2A
Kurzschluss M+ mit M-:        Kurzschlussfest, Abschaltung nach ca. 0,3s
Kurzschluss nach Ubat:        Kurzschlussfest, Abschaltung nach ca. 0,3s
Kurzschluss nach Masse:       Kurzschlussfest, Abschaltung nach ca. 0,3s
max. Motorlaufzeit:           6s (typisch <2s)
Temperaturbereich:            -40/+85°C
Abmessungen:                  72x50x35mm

Features:
  • universelle Anklappsteuerung für Autos mit elektrischer Zentralverriegelung
  • Ausgang mit Überstromschutz (Blockade, Kurzschluss, Kurzschluss gegen GND, Kurzschluss gegen Batterie), Laufzeitbegrenzung
  • Softstart des Motors mit 1kHz PWM
  • Fehlbedienungsschutz realisiert mit einer Anklappverzögerung von 5s

Die Schaltung

Schaltplan Steuerung
Schaltplan der Anklapp-Steuerung (Bild Klicken für Großbild)


Der zentrale PIC-Mikroprozessor 16F819 (IC 1) befindet sich in der Regel im Sleepmodus mit wenigen µA Stromverbrauch und wird nur bei einem Pegelwechsel der beiden Eingänge (INP_A und INP_B), die mit dem Türschlossmotor(en) bzw. Türpin-/Schlosskontakt(en) verbunden sind, aktiv. Erkennt der Prozessor nach kurzer Entprellzeit, dass der Wagen geöffnet wird, betätigt er den Anklappmotor über die MOSFET H-Brücke aus T1-T4 bis a) seine Maximalzeit abgelaufen ist oder b) ein bestimmter Strom (Endposition erreicht / Blockade / Kurzschluss ) erreicht ist. Den Motorstrom misst der Controller mit seinem eingebauten AD-Wandler über den Shunt R9. R8 und ZD1 begrenzen auch bei Kurzschluss die Spannung am AD-Wandlereingang auf < 5V. Nach getaner Arbeit legt der µC sich wieder in den Sleep. Die Schaltung wird von dem automotive-Spannungsregler L4949 (IC 2) mit 5V, einem Reset-Signal und einem Komparator zur Unterspannungserkennung versorgt. Zusammen mit dem ultrakleinem Ruhestrom des Spannungsreglers hat die gesamte Schaltung im Sleepmode nur rd. 190µA Stromverbrauch.

Etwas tricky ist die Verwendung des Komparator-Einganges des Spannungsreglers: Über den Spannungsteiler R1/R2 wird die Ereknnnungsschwelle für Unterspannung auf ca. 7 V gelegt. Der Spannungsteiler wird aber nur bestromt, wenn der Spiegel geklappt werden soll, verbraucht also während des Sleepmodes keinen Ruhestrom. Gleichzeitig ermöglicht dieser Anschluss ein wenig Diagnose, denn beim Anklappen wird der Highside-Transistor T4 zuerst aktiv geschaltet- liegt dann nach kurzer Einschwingzeit keine ausreichende Spannung am Spannungsteiler, ist entweder der Motor nicht angeschlossen, es gibt einen Kurzschluss gegen Masse oder die Battieriespannung ist tatsächlich zu gering. Die SW klappt den Spiegel dann jedenfalls nicht mehr ein, rausklappen versucht die Schaltung aber auf jeden Fall, da rausgeklappt der "sichere" Zustand des Spiegels ist. Der Komparator-Ausgang ist ein Open-Drain Typ, daher wird über den PA7 bei Bedarf der Pullup R16 versorgt - natürlich aus Strombilanzgründen ebenfalls nur dann, wenn der Komparatorausgang von der SW gelesen wird.

Die beiden Eingänge INP_A und INP_B sind so ausgelegt, dass sie nur das "low" an den Türschlossmotoren "sehen", high wird über die internen Pull-Ups des PIC angelegt. Über die Diode, Widerstand und Kondensator wird der PIC vor ESD geschützt und die Eingangssignale schon etwas entprellt. Das "Low" wird im Türsteuergerät über eine H-Brücke erzeugt, mit der die Schlossmotoren angesteuert werden.

Stückliste (alle Bauteile gibt es bei Reichelt)

IC1       PIC16F818/819 Microcontroller DIP18
IC2       L4949E Spannungsregler DIP8
T1, T2    IRFZ44 N-Mosfet TO220
T3, T4    IRF5305 P-Mosfet TO220
T5, T6    BC547 NPN-Transistor
D1-D3     1N4007
D4        1,5KE 22A Transil-Diode (nicht im Schaltplan 1.3, siehe Aufbauhinweis unten)
ZD1       4V7
C1        100µF 35V (RAD 100/35)
C6        10µF 35V (RAD 10/35)
C2,C3,C4  10nF (X7R-5 100N)
C5,C7,C8  100nF (X7R-5 100N)
R1        105K Metallschicht 1%
R2        22K1 Metallschicht 1%
R3        47k  1/4W Kohleschicht
R4-R7,R16 1k5  1/4W Kohleschicht
R8        18k  1/4W Kohleschicht
R9        3x Metalloxid 1Ohm 2W parallel geschaltet
R10,R11   100R  1/4W Kohleschicht
R12,R13   18k  1/4W Kohleschicht
R14,R15   1K 1/4W Kohleschicht

Gehäuse            GEH KS 35 (72x50x35mm)
Anschluss          6-pol. Mini Mate-Verbinder MUM 6AG  und MUM 6SG  sowie je 6x die Kontakte MUM SK1 und MUM BK1 
Lochrasterplatine  FR4-Basismaterial, z.B. UP 832EP
Schrauben          Kunstoffschrauben 8mm und -muttern M3 (am besten von Conrad, da dort einzeln käuflich)
                   Blechschrauben K.-schlitz 2,9X6,5mm (SBL 2965) für die Befestigung der LP im Gehäuse                   

Aufbau

Aufbau ist auf einer Lochraster-Platine möglich, bis auf die Shunts habe ich alle Widerstände stehend eingelötet.
Die Transistoren T1&T3 sowie T2&T4 im TO220-Gehäuse habe ich jeweils mit Kunstoffschrauben (wegen des Gewichtes) zusammengeschraubt, damit sie mechanisch stabiler sind und sich durch Vibration nicht aus den Lötstellen verabschieden. Die Transil-Diode wird direkt am Stecker angeschlossen, die Kathode kommt an KL30, Anode an Masse.

Elektronik - Oberseite
Die Steuerung von oben, noch ohne zusammengeschraubte Transistoren und Transil-Diode


Elektronik - Unterseite
Die Steuerung von der Unterseite - fertig lackiert


Steckerbelegung der Steuerung
Belegung der Buchse in unserer Steuerung



Inbetriebnahme, Test, Signale im Auto

Test der fertigen Schaltung mit dem Spiegel an einer ausreichenden (!!!) Stromquelle: mindestens 2,5A sollte das Netzteil oder die Batterie schaffen. Nachdem alles fertig aufgebaut ist, kann man die Schaltung an den Spielgel anschließen und dann erstmal die Stromaufnahme prüfen: es sollen nur rund 0,2mA sein. Dann kann man die Signale der Türschlossmotoren einfach "simulieren", indem man INP_A bzw. INP_B kurz mit Masse verbindet. Bei INP_A an Masse sollte der Spiegel nach 5s anklappen, bei INP_B an Masse direkt ausklappen. Wenn man INP_B mehrmals hintereinander an Masse legt, gibt es jedesmal ein kurzes Fiepgeräsch aus dem Motor, die von der PWM stammt, bevor die Überstromerkennung den Motor direkt wieder abschaltet. Legt man beide Eingänge gleichzeitig an Masse oder lässt sie offen, sollte der Spiegel nichts tun.

Pegelplot der Tuerschlossmotoren
Die Pegel an den Eingängen INP_A und INP_B bzw. am Türschlossmotor


Im obigen Bild sieht man die Signale an den drei Motoranschlüssen der Schloßeinheit im Auto: Die beiden Motoren für das Schloss (ZV-Schlossmot) und den Safelock-Mechanismus (ZV-Safelockmot) sind einseitig zusammen geschaltet (ZV-Motor gem) um Kabel zu sparen. Man sieht, das in den "Idle"-Phasen überall gleiche (floatende) Pegel anliegen, beim Schließen wird der Schlossmotor dann für 0,5s mit +12V und Masse versorgt, beim Öffnen für 0,5s mit Masse und +12V. Der Safelock-motor wird jeweils so bestromt, dass an seinen beiden Polen gleiches Potential anliegt -> keine Drehung. Wer sich wundert, wie schnell schließen und öffnen hintereinander kommen: Der Plot wurde bei offener Tür gemacht, da gehen die Schlösser zu und dann direkt wieder auf.

Pegel am Tuerschlossmotor
Die Pegel an den Eingängen INP_A und INP_B bzw. am Türschlossmotor als Tabelle


Background-Infos zur Schaltung und der Auslegung
  • H-Brücke aus diskreten FETs- also ohne bewegliche Teile - oder per Polwende-Relais und einen Schalt-FET realisieren? Beides hat seinen Schmelz: das eine in "solid state" ist natürlich schick, aber eine Halbleiter H-Brücke (z.B. 1x IRF7341 + 2x IRF7205) braucht doch wieder Sonderaufwand für den Verpolschutz. Die (bei Reichelt) erhältlichen schönen integrierten H-Brücken wie die L6202/6203 haben leider den Nachteil, dass sie bis zu 15mA Ruhestrom ziehen und und recht teuer sind. Weil unsere Steuerung aber an der Klemme 30 (also Dauerplus) hängt, dürfen es nur ein paar 100 µA Ruhestrom sein, damit die Batterie nicht leerläuft. Ein Polwende-Relais statt der FET-Brücke wäre einfach anzusteuern, aber eben nicht solid state und das finde ich in der Tür, die ja ab und zu schonmal so richtig zugedonnert wird, nicht so angenehm... Man könnte auch mit zwei Relais eine H-Brücke aufbauen - dann wäre die ganze Schaltung sogar recht einfach Verpolgeschützt....
    Letztendlich ist meine Entscheidung auf die diskreten Mosfets gefallen, da man die Schaltung dann auch recht klein und flach bauen kann. Der Verpolschutz wird über eine dicke Diode realisiert - und keine beweglichen Teile ist auch eher nett.
  • Wahl der Transistoren für die H-Brücke: Eigentlich reichen die (Doppel-)Mosfets IRF7341 und IRF7314 im SO8-Package für diese Anwendung, aber ich wollte keine Leiterplatte ätzen - daher die dicken TO220-Typen. Die Brücke ist mit P-Kanal (für die High-Side) und N-Kanal- (für die Low-Side) MOSFETs aufgebaut.
  • Zur Kurzschlussfestigkeit:
    Erster Fall: Motor ist kurzgeschlossen.
    Über den Shunt R9 fallen bei laufendem Motor 0,33R x 0,8A = 0,26V ab, beim Erreichen des Anschlages 0,33R x 2,0A = 0,66V.
    Die beiden N-Kanal Mosfets T1 und T2 haben einen Gate-Threshold von 2-4V. Der Worstcase ist für uns 2V: sobald über den Shunt 5V-2V=3V abfallen, schnüren sich die Mosfets spätestens selber ab. 3V an 0,33Ohm sind also 9...10A im Kurzschlussfall. Über diese "Automatik" hinaus kontrolliert aber der µC den Strom über den AD-Wandler und schaltet nach spätestens 300ms sowieso die H-Brücke ab.
    Die Ladung im Puffer-Elko C1 allein reicht (wenn vorher 12V anlagen), da sie durch die Diode D1 "geschützt" ist, für rund 0,6ms zum Weiterbetrieb des uCs aus - Zeit genug zum Strom messen und abschalten. (Formeln dazu: Q=UxC und I=Q/t , wobei U nur auf rd. 5V abfallen darf, damit am Ausgang des Spannungsreglers noch eine Spannung oberhalb der Resetschwelle rauskommt. Also: t=((U-5V)xC)/I mit U=12V, C=100µF, I=1,1mA.) Selbst wenn die Versorgungsspannung nach den 0,6s wegbricht, geht der Controller in den Reset und schaltet alle Ausgangstreiber ab.
    Zweiter Fall:Kurzschluss M+ oder M- nach Masse.
    • M+ nach Masse beim Anklappen wird über den Unterspannungskomparator erkannt - der Motor wird dann nicht bewegt. Beim Ausklappen wird es über den Mindeststrom erkannt, der über den Shunt fliessen soll - es wird also nach 300ms abgeschaltet. Man könnte den Fall noch anders abfangen, indem man auch beim Ausklappen den Komparator abfragt. ABER... der ausgeklappte Zustand ist der sichere Zustand und der sollte auch bei Kontaktproblemen des Motors immer angefahren werden.
    • M- nach Masse beim Anklappen wird über den Unterspannungskomparator erkannt - der Motor wird dann nicht bewegt. Beim Ausklappen führt es dazu, dass der Motor nicht beim Anschlag, sondern nach 6s abgeschaltet wird.
    Dritter Fall:Kurzschluss M+ oder M- nach Ubat.
    • M- nach Ubat beim Anklappen führt zu keinem erkennbaren Fehlverhalten, beim Ausklappen verhält sich die Schaltung wie bei Motorkurzschluß.
    • M+ nach Ubat beim Anklappen -die Schaltung verhält sich wie bei Motorkurzschluß, beim Ausklappen führt es zu keinem erkennbaren Fehlverhalten.
  • Kühlung brauchen die Mosfets nicht, sie setzen auch bei Blockade höchstens 1/4W Verlustleistung um - das entspricht einer Erwärmung um rd. 15 Grad C...
  • Zuletzt die Frage: Warum so kompliziert und nicht einfach mit zwei Monoflops zeitgesteuert an- und aufklappen? Naja, ich denke, dass man mit der Motorstromüberwachung die Lebensdauer der Mechanik ziemlich verlängert, da sie nicht andauernd auf "Block" läuft. Immerhin klappt der Spiegel ja jedesmal wenn man das Auto auf- oder abschließt. Außerdem hat man mit der Controllersteuerung mehr Möglichkeiten Fehlauslösungen zu eleminieren und den Unterspannungsfall abzufangen.
  • Dauer-Spannungsfestigkeit der Schaltung: Der Spannungsregler hält in Transienten bis 40V aus, die Steuertransistoren T5 und T6 bis zu 45V und die Schalttransistoren allesamt bis 55V. Operating hält der L4949 allerdings "nur" bis 28V - aber auch das ist absolut ausreichend. Für Spikes auf der Versorgung gibt es eine Transil-Schutzdiode, siehe unten.
  • Der Spannungsteiler R1/R2 für die Unterspannungserkennung solte mit 1% Metallschicht-Wiederständen realisiert werden, dann reichen die Toleranzen schon von 6,6 - 7,8 V (nominell: 7,0V). Wenn man das mit den 5%ern aufbaut, sieht das noch schlimmer aus. Der Ruhestrom durch den Spannungsteiler beträgt rund 100µA.
  • Auf meinen Bildern von der Schaltung sieht man noch eine fünfpolig Buchsenleiste, einen Jumper und eine Diode mehr, als im Schaltplan angegeben ist - die sind die ICSP-Schnittstelle für das In Circuit-Programming des PICs. Die Schnittstelle macht aber nur Sinn, wenn man selber an der Software rumschrauben will, daher ist sie in der Anleitung nicht enthalten.
  • Zur Controllerauswahl: Eigentlich ist der PIC16F819 (18 Pins, A/D, Sleep, Int-on-change) zu groß, es würde auch ein 16F688 reichen (14 Pins, A/D, Sleep, Int-on-change). Den 819 hatte ich aber in der Schublade, daher ist es das "dicke Ding" geworden. Für den 688 müsste man die Leiterplatte und die Portzuordnung ändern - und damit auch die Software. Naja - man würde €0,50 und 4 Pins sparen...
  • Wahl der Shuntwiderstände: Die 2W-Metalloxid-Widerstände sind als Shunt besser geeignet als Drahtwiderstände, sie haben (bei 1kHz gemessen) jeweils weniger als 0,1mH Induktivität , wohingegen ein Drahtwiderstand bereits >3,2mH hat.
  • Zum Temperaturbereich... Im Fahrzeug-Innenraum muss Elektronik von -40 bis +85° Celsius funktionieren.
    • Die Radial-Kondensatoren bei Reichelt sind die SK-Serie von Yageo, Betriebstemperatur -40/+85°
    • Der L4949E ist mit Tj -40/+150° angegeben
    • Die PICs 16F819-I/P und 16F688-I/SL sind mit -40/+85° angegeben
    • Die Mosfets sind mit Tj -55/+175 bzw. -50/+150° angegeben
    • Die NPN-Transistoren sind mit Tstg -65/+150° angegeben
    • Die 1N4007 Dioden haben ein Tj von -55 to +175
    • Die X7R Keramik-Kondensatoren sind mit -55/125° angegeben
    • Die TVS-Diode hat eine Tstg von -65/175 und Tjmax 175
    • bleiben die Widerstände... aber die sind wohl auch nicht wirklich kritisch
    • Damit entspricht die Schaltung lt. Datenblättern den Umgebungstemperatur-Anforderungen - getestet am Auto (also mit Spiegel) ist das ganze bisher bis -5 Grad.
  • Meine mittlerweile recht umfangreichen Testfälle kann man sich hier ansehen. Nicht, dass jemand denkt, die Anklappsteuerung wäre so eine halbgare Bastelei! ;-)
  • Verbesserungspunkte zum EMV-Verhalten: Eine unidirektionale Transil-Diode 1.5KE 22A zwischen Ubat und Masse, das begrenzt alle möglichen Stör- und Prüfimpulse auf rund +40V und -2V. Der Versorgungszweig zum Spannungsregler ist bereits durch D1 gegen die -2V geschützt und hält +40V in Transienten aus - bleibt die H-Brücke... Da die Forward Voltage der beiden Mosfet-Body-Dioden zusammen rd. 2.2V beträgt, braucht man sie gegen transiente Störungen nicht weiter schützen. Die Transil-Diode kann/muss man auf der Leiterplatte V1.0 nachrüsten - auch im Schaltplan V1.3 ist sie noch nicht drin...
  • Kritische Fälle bei (MOSFET)-H-Brücken: Durchkommutierung und Shoot-Through. Ersteres wird durch 1ms Abstand zwischen den Schaltpunkten für die Low- und Highside-Transistoren vermieden. Einen kleinen Shoot-Through gibt es bei der Auslegung HW1.3 allerdings, sieht man an Punkt 1 im SwitcherCAD-Plot unten. Der hellblaue Plot Ix(M2:D) hat im Einschaltmoment einen Peak von 0,6A nach unten. Wenn man R10 und R11 von 100 auf 470 Ohm vergrössert, ist er durch die verringerte Anstiegsgeschwindigkeit des Lowside-Transistors zu eleminieren. Hervorgerufen wird dieser Shoot-Through (kurzes Leiten von High- und Lowside-Transistoren im selben Brückenzweig) durch die parasitäre Gate/Drain-Kapazität im Highside-Transistor, die das Gate beim Einschalten der Lowside kurz Richtung GND zieht. Diese Kapazität wird über R6 und R7 zwar schnell aufgeladen - aber es reicht bei hoher Schaltgeschwindigkeit in der Lowside für mehrere Ampere Querstrom im µs-Bereich! Das erzeugt unnötige Wärme und vor allem für Störabstrahlung, die man vermeiden kann.

Simulationsplot
Simulationsplot: (1) Lowside einschalten (2) Lowside ausschalten

Simulationsmodel
Simulationsmodel aus SwitcherCAD

Motorstrom-Verlauf
Motorstrom-Verlauf (=Spannung über R9) und Ansteuerung des Lowside-MOSFETS T1:
Gut zu sehen ist das kurze Abschalten des Transistors bei Motorstop um Durchkommutieren von High- zur Lowside zu verhindern.
Die Einschaltphase dannach betrifft beide Lowside-Transistoren (=Bremsen).


Software

Die Software gibt es in Version 1.2 hier als ZIP-File mit C-Quelltext+make-Batch sowie fertig compiliertes HEX-File, sowie zum online-Lesen. Als Compiler habe ich den CC5X in der Version 3.2K von BKND benutzt, gebrannt habe ich den PIC mit dem Brenner8 von Sprut (siehe Linkliste unten). Die Software belegt grade mal gut 400Byte Flash-Speicher, daher reicht die "freie" Version vom CC5X, die auf 1K Code beschränkt ist. Auf das tunen des Codes in Richtung klein und schnell, z.B. über die Compiler-Anweisung #pragma updateBank habe ich verzichtet...
Für mein "Entwicklungssystem" habe ich die ICSP-Schnittstelle benutzt - in der Schaltung, die dann in der Tür landet ist sie aber nicht mehr vorhanden.


Kleine Liste der SW-Features:
  • Sleepmodus mit Wakeup per Int-On-Change
  • PWM für den Motor-Softanlauf ist per SW ohne HW realisiert ("soft pwm")
  • 3-Tap Median-Filterung der Strommesswerte
Der Rest ist eigentlich nur Ablaufsteuerung und damit nichts besonderes.
Wer keinen PIC-Brenner hat, dem kann ich einen programmierten PIC schicken, einfach mal mailen!

Anschluss und Einbau ins Auto

Abnehmen der Türverkleidung

Das Tastenfeld kann man mit einem Schraubenzieher vorsichtig heraushebeln und dann den Stecker ausstecken. Die Türverkleidung ist mit drei Schrauben am unteren Rand und zwei Schrauben im Türgriff befestigt. Weiterhin gibt es da noch 5 Klipse, die man mit sanfter Gewalt von der Tür abziehen kann. Sobald man die Los hat, kann man (am besten bei heruntergefahrener Scheibe) die Verkleidung nach oben von der Tür lösen. Dann muss man noch mit einem Schraubenzieher den grauen Bowdenzug-Klips vom Türhebel vorsichtig abhebeln und dann ausfädeln. Das Türbedienfeld kann man dann ohne die Verkleidung wieder einstecken, so dass man das Fenster wieder zufahren kann.

Befestigung der Türverkleidung
Befestigung der Türverkleidung mit 5 Schrauben (S) und Klipsen (K)

Anschluss der Elektronik

Am Einfachsten ist es am dicken Kabelstrang bzw. Stecker zum Türmodul "A28D" die benötigten Signale abzugreifen:

Verkabelung
Fertig angeschlossene Kabel


Kabelplan
Der Verkabelungsplan: nicht viel zu tun

Pin  Signal                             Anschluss an der Steuerung
1:   KL30 rot (Dauerplus 2,5mm2)        +12V
2:   KL31 braun (Masse 2,5mm2)          Masse
15:  ZV-Motor Schloss schwarz/rot       INP_B
17:  ZV-Motor gemeinsam schwarz/gelb    INP_A

3:   Anklappmotor - (schwarz/gruün)     Motor -
4:   Anklappmotor + (schwarz/braun)     Motor +
Bei mir im Wagen war der Kabelbaum zwischen Spiegel und dem Türsteuergerät voll belegt, d.h. auch die Kontakte und Kabel für den Anklappmotor sind schon vorhanden - man muss also nur den Kabelbaum am Türsteuergerät anzapfen und hat alle Signale, die man braucht.
Die Lötarbeiten am Kabelaum sollte man nur bei abgetrennter Batterie vornehmen! Das Bedienfeld in der Tür hat leider auch ein schwarz/grünes Kabel, genau wie der Spiegelmotor - ich habe eins der Kabel mit einer Stecknadel angebohrt und dann mit einem Multimeter am Spiegelstecker auf Durchgang geprüft - so muss man nicht das ganze Schaumstoffband abfriemeln, um das richtige Kabel zu finden. Die Kabel zum Motor habe ich dann auch (anders als die anderen vier Leitungen) aufgetrennt und nur noch an die Anklappsteuerung angeschlossen.

Tausch und Anschluss des Spiegels

Der Spiegel ist mit drei Torx-Schrauben befestigt und dann von außen etwas unter das Türdichtgummi geschoben... Der dritte Anschraubpunkt ist unter einem Gummistopfen versteckt.

Spiegelstecker
Stecker des linken Außenspiegels mit den Motorkontakten für die Anklappung

Stecker und Kabel
Stecker für den Spiegel


Unterbringung der Elektronik

Die Steuerelektronik passt direkt unterhalb des Türsteuergeräts in die Tür.

Weitere Links

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