Winterprojekt: Optimierung Blinkersteuerung

Hallo Zusammen,

Ich möchte euch hier mein "kleines" Winterprojekt vorstellen, den aktuellen Stand aufzeigen, sowie die nächsten Schritte dokumentieren. Für Vorschläge und Ideen bin ich immer dankbar.

Zum Problem:
In der Fahrschule bin ich eine BMW F800 R gefahren. Wurde beim Abbiegen vergessen der Blinken abzustellen, ging dieser nach einer bestimmten Zeit automatisch aus. Ein Arbeitskollege fährt eine Harley Dyna. Bei dieser geht der Blinker automatisch nach dem Kurvenfahren aus. Die aktuelle Super Duke R schaltet nach 10s oder 150m den Blinker automatisch ab. Ich fahre eine Duke 690 R von 2015. Vergesse ich den Blinker abzustellen, bleibt der Blinker halt an...

Das möchte ich anders, ohne mir eine neue Maschine zuzulegen (wobei eine SuperDuke extremst geil wäre)...

Was soll meine Duke können (fürs Erste)?
- Normal Blinken
- Kurz Blinken, z.B. beim Spurwechsel oder Überholen
- Blinker soll normal abschaltbar sein (Drücken)
- Nach einer Kurvenfahrt den Blinker abschalten
- Über eine Warnblinkanlage verfügen


Wie möchte ich das machen?
Meine Idee ist die originale Blinkersteuerung zu optimieren, indem ich ein bisschen Intelligenz in Form eines Mikroprozessors rein bringe. Hierfür sind folgende Schritte notwendig:
- Analyse des aktuellen Systems
- Bestimmung der notwendigen Maßnahmen
- Bestimmung der zu verwendende Hardware
- Umbau der Schaltergruppe
- Programmierung IC
- Testen der Schaltung trocken
- Einbau der Schaltung
- Test unter Realbedingungen
- Fahren
- Evtl. Erweitern der Funktionalität


Wie habe ich denn angefangen?

Analyse der Schaltgruppe:

Beim betätigen Blinkerknopfs nach Links oder Rechts hört man ein klacken. Das Gleiche beim Drücken, also Rückstellen des Blinkerknopfs. Betätigt man den Knopf ohne vorheriges Links/Rechts drucken, hört man nichts.
Hier auch schon das erste Problem... Möchte ich das Blinken automatisch abstellen, darf der Blinkerschalter nicht rastend sein. Das ist hier leider der Fall. Heißt für mich ->
- neue Schalter oder
- Schalter umbauen

Natürlich bin ich dafür den Schalter umzubauen! Zusätzliche Schalter würden nur den Lenker zumüllen. Und das wäre auch einfach zu einfach .


Wie funktioniert der Schalter?


Ich habe den Schalter vom Lenker gelöst und aufgeschraubt. Nach der Demontage einer kleinen Kunststoffabdeckung kam folgendes zum Vorschein:

Wird der BlinkerHebel nach Links bewegt, bewegt sich der Teil hinter der Achse (schwarze Schraube mit Unterlegscheibe) über das schwarze Blech nach Rechts. Eine kleine gefederte Kugel sorgt für die Rückstellung des Hebels über das V-förmig Blech. in der mittleren Stellung lässt sich der Hebel nach vorne schieben, was ebenfalls die Feder hinter der Kugel spannt. Eigentlich recht einfach... . Aber wo ist der Schaltkontakt? Die Suche geht weiter...

Nach Abschrauben des Schalters blieb ich an den 3 Kabel des Blinkerschalters hängen. Diese sind an einer kleinen Platine angelötet die im unteren Bereich des Schalters eingerastet ist. Ich war etwas übereifrig und habe leider kein Bild gemacht. mit demontierter Platine sieht das Ganze wie folgt aus:

Auf der anderen Seite der Platine sind die 3 Kontakte. In der Blinkergruppe sieht man ein kleines Teil, welches ein Blech mit 2 Erhebungen trägt. Ahhja... Dieser verbindet das mittlere Kabel mit dem linken oder rechten Kabel. Und was klackert beim betätigen des Hebels? Unterhalb des Kontaktblechs lässt sich eine Feder erahnen. Auf der anderen Seite ist eine Stahlkugel, welche sich in eine von 3 Vertiefungen in der Rückwand der Blinkergruppe befindet. Links, Mitte, Rechts. Von Oben sieht das Schaltelement (so nenne ich es mal) so aus:

Der Kunststoffarm des Blinkerhebels hat einen Stift, welcher sich in der Kontur des Schaltelements bewegt. hierdurch wird das Schaltelement nach Rechts oder Links geschoben. Ist eine dieser beiden Positionen erreicht, schiebt sich derStift des Blinkerhebelkunststoffarms an der Schräge entlang und bringt die Schaltelement wieder in die Mittelstellung.

Was ist jetzt mit den 3 Kabel? Wie funktioniert das Blinken?

Ich habe mir das Reparaturhandbuch gekauft und die Schaltpläne studiert. Ich möchte hier keine Ausschnitte posten, aber eine Skizze sollte OK sein. Es gibt noch ein paar Kleinigkeiten drum herum wie z.B. die Blinkeranzeige im Tacho, aber hier mal das Wichtigste für die Funktion:

Der Schalter macht nichts anderes als den Kanal von 12V über das Blinkerrelais zu den Blinkern Rechts oder Links zu schließen. Und Das eben rastend.

Und was mach ich jetzt? So ziemlich das (Skizze):

Grundsätzlich soll der Schalter nicht mehr die Blinker mit dem Blinkerrelais-Takt versorgen, sondern einem Mikroprozessor sagen was denn gerade für eine Stellung aktiv ist:
- Rechts
- Links
- Mitte
Für die Richtung könnte ich einfach die angelöteten Kabel trennen und neue Anbringen von denen ich auf den Prozessor gehe. Oder Einfach die gleichen Kabel verwenden. Ich möchte aber so wenig an dem Original-Kabelbaum verändern. Die ganze Geschichte soll rückrüstbar sein. Irgendwann werde ich die Maschine vielleicht verkaufen und der eventuelle Neubesitzer wird im Falle eines Ausfalls blöd schauen, wenn er versucht den Blinker zu reparieren. Also, eine andere Lösung muss her. Ich könnte mechanische Schalter einbauen. Die Idee fand ich nicht gut. Ein entsprechender Schalter muss die Vibrationen der Duke aushalten, die meistens nicht unerheblich sind. und vor allem da irgendwo rein passen. Eine andere Möglichkeit sind Reed-Kontakte. Das sind kleine Glaskörper mit einem Vacuum. in diesem Vacuum befinden sich 2 Kontakte. Nähert sich ein Magnet, kleben die beiden Kontakte aneinander -> Strom kann fließen.

Glas und Vibrationen passen nicht zusammen, richtig. Ich habe aber vor die Reed-Kontakte in einen zähen und leicht flexiblen Kleber zu vergießen. Ob das wirklich was taugt wird dann die Testphase zeigen. Die mittlere Position ist heute noch nicht abgefragt. Hier möchte ich einen Reed-Kontakt in Kunststoffabdeckung integrieren, die ich am Anfang demontiert habe. Hier ein Bild einer 3D-gedruckten Kopie (ach ja, mein 3D-Drucker kommt auch zum Einsatz) mit eingesetztem Reed-Kontakt, der noch verklebt wird:

Wer aufgepasst hat erkennt noch 2 Dinge. Ich habe in den weißen Kunststoffarm einen kleinen Magneten eingelassen. Dieser dient zur Triggerung des Reed-Kontakts bei Betätigung der Blinker-Rückstellung. Das zweite ist das kleine Blech das jetzt plötzlich glänzt. Das liegt daran, dass dieses nun aus Edelstahl ist. Das Ursprüngliche war aus schwarz lackiertem Stahl. Das alte Teil war magnetisierbar. Das macht die Verwendung von Reed-Kontakten problematisch. Dieses hätte das Magnetfeld leiten können und eine Erkennung der Hebelstellung unmöglich gemacht, da der Reed-Kontakt dauer-betätigt gewesen wäre. Ich hatte noch ein Stück über und habe es nachgesägt und -gefeilt.

Das schwierige Thema war die rastende Funktion des Schalterelements. Ich habe viel herum probiert und habe eine Lösung gefunden mit der ich ganz glücklich bin. Ich habe auf beide Seiten des Schaltelements eine Mini-Feder eingesetzt. Damit diese nicht abhauen, habe ich dann eine "Führungsschiene" aus einem abgebrochenem 1mm Bohrer gebaut. Die Reed-Kontakte möchte ich seitlich an der Blinkergruppe montieren, da hier im Gehäuse der Schaltergruppe am meisten Platz ist. Um den Magneten zu fixieren, habe ich auf der Rückseite des Schaltelements eine Nut gefräst, in die der zylinderförmige Magnet hineinpasst. Witzigerweise ist auf gleicher Höhe in dem größeren Teil der Blinkergruppe eine Nut. Diese dient nun als Führung des Magneten. Hier ein paar Bilder zum besseren Verständnis:

So das ist glaube ich genug für den ersten Beitrag.

Ich bin wie gesagt offen für Anregungen und Fragen.

@ Monsterkirby

Der Schaltplan ist eine Skizze. Sie soll exemplarisch zeigen welche Veränderung das System erfährt. Mein Plan ist schrittweise von einer Relaisschaltung aus, zu eine Mosfet-Steuerung der LED-Blinker zu gehen. Das Blinkerrelais wird dadurch nicht mehr benötigt. Hat auch den Charme, dass ich die Blinkfrequenz selbst bestimmen kann. Das Tachosignal benötige ich erstmal nicht. Was ich noch nicht erwähnt habe, dass ich vor habe einen Gyro mit Beschleunigungssensor einzubauen. Dieser soll prinzipiell für die Neigungserkennung zuständig sein. Zur Abschaltung der Blinker werde ich vorab Neigungsdaten loggen um nachzuvollziehen, wie weit sich die Maschine in Kurvern bzw. beim Abbiegen neigt.

Sir_Maurice
Ich habe noch einen GPS-Sensor und ein UMTS-Modul in der Schublade... . Meine eigene Lösung lässt sich funktional leicht erweitern. Mehr hierzu später....

Das ist eine sehr gute Idee mit der Kupplung!

Vielen Dank für die Hinweise, dass es fertige Lösungen gibt. Mir geht es vor allem um ein DIY-Projekt und um zu zeigen, was mit ein wenig Engagement so alles möglich ist. Der Vorteil hier für mich ist, dass ich eine erweiterbare Steuerung baue. Die Plattform die ich nutze, bietet viel Spielraum für Spinnereien. Die Blinkergeschichte ist lediglich der Einstieg...

Und weiter geht's...

Nach einer kurzen Pause (Arbeit, Freundin bespaßen, Arbeit, Sport, Arbeit) ein kleiner Bericht zum aktuellen Stand.

Sensorik

Ich hatte ja die super Idee einen abgebrochenen 1mm Bohrer als Führung für das Schaltelement zu verwenden... Eigentlich gut, in Verbindung mit Reed-Kontakten leider nicht so gut. Der Bohrer ist leider magnetisierbar . Ich wollte den Bohrer nutzen um jeweils einen Kontakt des rechten, sowie linken Reed-Kontakts zu verbinden, um mir Verkabelungsarbeit zu sparen. Der Bohrer hatte Kontakt mit dem Magnet der für die Rechts/Links-Sensorik zuständig ist. Die Kontakte eines Reed-Kontakts sind auch magnetisierbar. Das hat dazu geführt, dass beide Reed-Kontakte dauerhaft getriggert wurden. -> Schlecht.


Auf der Suche nach einer neuen Führung bin ich in meinem Schrank auf etwas 1mm Kupferlackdraht gestoßen. Dieses ist zwar deutlich weicher als der Bohrer, auf das kurze Stück welches ich benötige, hier ca.22mm, geht das aber. Also habe ich die Teile getauscht. Ein kleiner Test mit den Reed-Kontakten -> Passt!


Ich musste etwas herumprobieren, bis ich eine geeignete Position für die Reed-Kontakte gefunden habe. Hier das Ergebnis, mit bereits angelöteten Kabeln. Der Reed-Kontakt ist im Bild links vom grünen Kabel:

Bevor ich die ganze Sache isoliere, wollte ich noch einen Funktionstest machen. Im Falle eines defekten Sensors müsste ich dann nicht so viel auseinander reißen.

Ich wollte Anfangs ein paar LEDs anschließen dachte mir aber: "ich kann doch gleich mal ein kleines Programm vorbereiten". Testweise habe ich zu einem Arduino Mega Clon gegriffen, ein LCD-Display und die 4 Pins des Blinkerschalter-Steckers (weißes Teil)angeschlossen. Später möchte ich einen Ardunio Pro Micro verwenden, der deutlich kleiner ist (Mega: 105x54mm / Pro Micro: 35x18mm). Testweise ist das Handling des großen Bruders einfacher. So sieht der Testaufbau aus, die kleine blaue Platine ist übrigens der Soll-µProzessor:

Kurzer Ausflug in die Elektronik: Die Eingänge des Arduino haben jeweils einen internen PullUp-Widerstand, die ich für die Sensoren aktiviert habe. Heißt soviel wie, dass die Eingänge über einen Widerstand immer an 5V liegen. 5V ist also der unbetätigte Zustand. Die Reed-Kontakte liegen an einer Seite gemeinsam auf Masse. Schließt einer der Reed-Kontakte wird der entsprechende Eingang auf 0V gezogen. Klingt jetzt vielleicht etwas komisch. Ist es eigentlich auch. Das ganze mache ich aus 2 Gründen:

1. Durch einen PullUp / PullDown Widerstand lässt sich ein definierter Zustand eines Eingangs herstellen, für den Fall, dass gerade der Anschluss "offen" ist. Hier heißt das: Reedkontakt ist nicht betätigt
2. Den PullUp habe ich anstelle des PullDown gewählt, damit die Belastung des Eingangs geringer ist.

Ich gehe jetzt mal nicht weiter ins Detail... .

Je nachdem welche Stellung angefahren wird, verändert sich die Anzeige. Das Bild oben ist also Stellung "Neutral". Hier die anderen Stellungen:

Links:

Mitte:

Rechts :

Ja... nicht sehr aufregend. Aber immerhin, der Schalter tut . Was in diesem Beispiel die Ausgabe in Textform ist, wird später das Schaltsignal für die Transistoren der Blinker-LEDs.

Falls sich jemand etwas mit Programmierung beschäftigt oder evtl. einsteigen möchte, kann ich den kurzen Code bereitstellen. Einfach kurz bescheid geben.


Ich wollte vorhin eigentlich ausmessen was meine LED-Blinker an Strom benötigen und somit wie ich die Schaltung auslegen muss. Ging leider nicht, Moped-Batterie leer .

Ich werde die nächste Woche im Urlaub sein, dauert also noch ein wenig bis ich mich das nächste mal melde.


So long...

Hier sieht man die Hardware die ich verwenden wollte:

Die blaue Platine ist das Mikroprozessorboard, die gelbe/orangene Platine ist der DC/DC-Wandler für 12V auf 3,3V, der schwarze IC ist ein High-Side-Schalter (im Prinzip ein Transistor mit etwas Intelligenz drum herum), der Widerstand wird für den IC benötigt um bei Verpolung der Batterie zu verhindern, dass der IC zerstört wird. Die Platine nimmt den IC auf.

Beim Programmieren habe ich in der Arduino-GUI den falschen Prozessor ausgewählt. Das hat dazu geführt, dass er so blockiert wurde, dass ein erneutes Beschreiben nicht mehr möglich ist. Ich musste auf eine andere Prozessorplatine zurückgreifen, da ich keinen Arduino Pro Micro mehr zuhause hatte. Der Arduino Pro Mini (rote Platine) hat leider kein eingebauten USB-Port. für die Programmierung wird somit ein USB-Seriell-Wandler benötigt. Die Größe ist gleich.


Zusammengebaut in einem Gehäuse ergibt das folgenden Prototyp:

Für die Programmierung habe ich ein Steckbrett verwendet um die einzelnen Taster zu simulieren. So muss ich meine Duke nicht ins Wohnzimmer stellen, was natürlich ziemlich geil gewesen wäre... .

Die Schaltergruppe habe ich wieder in das entsprechende Gehäuse eingesetzt und ein paar Kabel durch die bestehende Kabeldurchführung gelegt:



Ich habe einige Stecker und Buchsen eingebaut um die Box einzubauen. Hierbei musste ich feststellen, dass die 70x50x27mm große box fast zu groß ist. Ich habs trotzdem geschafft. Man sieht die Box oben rechts mit 2 kleinen Sichtfenstern. Der DC/DC Wandler hat eine eingebaute blaue LED, die ist im Bild zu sehen.

Heute hat sich aufgrund des doch recht guten Wetters die Möglichkeit ergeben, eine kleine Runde zu fahren und die Steuerung zu testen. Was kann diese jetzt?


- 3 mal Blinken bei Betätigung unter 300ms
- 6 mal Blinken bei Betätigung über 300ms
- Deaktivierung des Blinkers bei erneuter Betätigung oder Betätigung der Mittleren Taste
- Warnblinkanlage bei Betätigung der mittleren Taste über 1,5s
- ist die Kupplung betätigt, läuft der Blinker weiter. Wird die Kupplung gelöst, Blinkt der Blinker wieder abhängig der Betätigungsdauer des rechten oder linken Blinkers 3 oder 6 mal


Bei der Fahrt habe ich folgendes festgestellt und Maßnahmen festgelegt (->):


- 700ms an + 700ms aus ist viel zu lang. Um festzustellen ob der Blinker an ist, muss man unter Umständen knapp eine 3/4 Sekunde auf den Blinker schauen. Das erfordert zu viel Aufmerksamkeit -> Blinkfrequenz erhöhen


- Blinkt man zu kurz, merkt es und versucht den Blinker erneut zu triggern, während der Blinker noch nicht fertig geblinkt hat, geht der Blinker aus anstatt länger zu Blinken. Man muss also 2 mal drücken. -> Blinker bei erneuter Betätigung nicht aus machen

- Der Blinker bleibt lediglich an, wenn der Kupplungshebel komplett durchgedrückt wird. Ich habe den originalen Kupplungshebelschalter angezapft, das kann ich als nicht beeinflussen -> Blinker öfter oder blinken lassen oder dauerhaft an lassen. Es besteht auch die Möglichkeit über einen Gyro-Sensor mit eingebautem Kompass zu ermitteln, ob die Maschine ihre Ausrichtung verwendet hat. Ist jetzt erstmal etwas zu komplex. Ich gehe erstmal mit einer einfachen Lösung, um ASAP wieder fahren zu können.


Die einzelnen Komponenten lassen sich etwas optimierter anordnen, sodass ein kleineres Gehäuse verwendet werden kann.


Sobald ich das Programm überarbeitet und getestet habe, gibt es ein Update.


So long...

KlickKlack: Das sieht echt gut aus. Ich habe bereits keine Relais mehr. Nur bin ich mir nicht sicher, ob der Infineon -Chip ein PWM-Signal verarbeiten kann. müsste ich bei Gelegenheit mal testen.

Ich habe das Programm wie vorher angegeben geändert und gleich die Hardware in ein kleineres Gehäuse verbaut. Hier ein paar Impressionen:
Vorher:

Nachher (der Schmodder ist getrockneter Flüssiggummi):

Größenvergleich:

Testumgebung:

Ich habe die gleichen Stecker verwendet, die ich auch in der Duke verbaut habe.

Im verbauten Zustand:

Leider kenne ich mich mit Videokompression nicht aus, somit konnte ich ein Video von der Funktionsweise nicht klein genug machen, um es hier anzuhängen. Für Tips wäre ich dankbar!


Vielleicht hat auch jemand eine Ahnung, wie ich erkennen kann ob das Getriebe auf "Neutral" steht? Also welches Kabel ich anzapfen muss. Die Anzeige im Kombiinstrument habe ich schon entdeckt... .

Ich habe einen zusätzlichen Stecker angebracht. Dieser dient zum Erreichen des IIC(I2C)-Bus vom Arduino. Ich habe somit die Möglichkeit diverse Sensorik anzuschließen. In der Testumgebung lässt sich ein Temperatur und Luftfeuchtemesser erkennen. Ich habe schon immer von einer Außentemperaturanzeige geträumt . Hierfür benötige ich natürlich ein Display.


Heißt: Es geht weiter!