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fridaDZS - Idee & Entstehung

02.04.2009 Eine digitale Zündung im guten alten Seitenventiler wärs doch, oder?

Wie bereits bekannt, habe ich statt der kontaktgesteuerten Zündanlage schon kurz nach dem Neuaufbau der Maschine eine selbst gebaute, elektronische Zündanalage eingebaut. Diese Zündanlage funktioniert analog und setzt ein einfaches Hallgebersignal direkt in Zündimpulse um. Der Handverstellhebel für den Zündzeitpunkt blieb mir ebenso erhalten wie der nicht ganz so optimale und vor allem feste Zündzeitpunkt für den gesamten Drehzahlbereich.

Es wäre doch eine prima Idee, wenn man sich eine kleine Kennliniensteuerung dafür anfertigt, welche alle Aufgaben dahingehend optimal erledigt. Auf dem Markt gibt es einige Anbieter von digitalen Zündanlagen für Oldtimer zum Nachrüsten. Die Einfachste Variante fängt bei ca. 170 € an (feste Kennlinien, nicht richtig passend) und nach oben sind keine Grenzen gesetzt. Für ca. 150 € bekommt man aber eine komplette Entwicklungsumgebung und der Reiz ist nunmal bei mir ganz groß: Selbst bauen und programmieren!

Durch meine langjährige Berufserfahrung im Bereich KFZ Elektrik und Elektronik, sowie meine langjährige Erfahrung als freier Softwareentwickler sind die Voraussetzungen also vorhanden. In früherer Zeit konnte ich zwar viel Erfahrungen mit 68k-Assembler sammeln, hatte bis dahin aber noch keinen Kontakt zu Mikroprozessor-Entwicklung.

Ich habe daher vor einigen Wochen angefangen mich tiefer mit der Materie zu beschäftigen und muss sagen: ist gar nicht so wild das Ganze! Dazu kommt noch die Bastelei mit elektronischen Schaltungen. Es gibt Eigenarten und Tücken wie bei jeder Art von Programmierung und Bastelei, welche jedoch zum größten Teil problemlos lösbar waren.

Es funktioniert!

Ein klein wenig stolz, möchte ich euch nun meine ersten Schritte in die Welt der Mikroprozessoren vorstellen. Die digitale Zündung mit errechneter, frei einstellbarer Kennlinie besitzt zudem eine Konsole, mit welcher man in Echtzeit aktuelle Werte abfragen und neu setzen kann. D.h. man bittet seine Liebste mit Laptop in den Beiwagen und kann dann während der Fahrt neue Kennlinien setzen lassen!

Der Testaufbau erfolgte mittels eines kleinen Lüftermotors mit aufgeklebter Schwungscheibe einer alten Floppy und kleinem Magnet als OT-Marke. Abnahme des Signals durch einen einfachen, bipolaren Hallgeber. Als Prozessor kommt ein ATmega16-PU (-40 bis +85 Grad) mit 20 Mhz zum Einsatz.

Die Zündsteuerung wurde so entwickelt, dass man den Motor ankicken kann. Es war dabei wichtig, dass bis zu einer bestimmten Grenzdrehzahl eine feste Steuerung mit feststehendem Schließwinkel erfolgt. Ab der einstellbaren Minimaldrehzahl schaltet die Software automatisch auf Kennliniensteuerung um und verstellt den Zündzeitpunkt richtung früh.

Eigenschaften zusammengefasst

  • “Kickbare” Zündsteuerung
  • Echtzeitberechnung der Kennlinie (Genauigkeit: 32 Bit Fließkomma, 1/77000 s)
  • Eingebaute Konsole, ansprechbar über serielle Schnittstelle (RS232)
  • Änderungen und Abfrage aller Werte in Echtzeit
  • Dynamischer Schließwinkel
  • Spulenabschaltung bei stehendem Motor
  • Drehzahlbegrenzung
  • Signalausgang für Drehzahlmesser (8ms/Umdrehung, 0V/5V Pegel)
  • Minimalster Stromverbrauch
  • Grafische Benutzersoftware
  • 8 Kennlinien, speicherbar in der Zündelektronik

Der Schließwinkel wird dynamisch berechnet und ist relativ konservativ ausgelegt. Im Direktmodus (ankicken) ist er fest auf 50% eingestellt. Die (bei mir verwendete) Doppel-Zündspule benötigt wie die meisten ihrer Art ca. 4 ms um sich aufzuladen. 3 ms benötigt man zum entladen (Zündfunke). Ich habe mich für die Werte 7/3 entschieden, also 7 ms aufladen, 3 ms entladen. Diese Werte ergeben eine Maximaldrehzahl von ca. 6000 1/min. Aktuelle Werte kann ich anhand der eingebauten Konsole während des Laufs ändern und einsehen. Wie man sieht, sind ein wenig Erfahrungen aus dem KFZ Bereich sehr hilfreich.

Die dazu entwickelte grafische Benutzeroberfläche als Extra-Software ermöglicht eine komfortable Analyse und Einstellung zur Laufzeit des Motors:

Video der Software in Aktion

In folgendem Video wird mittels einer LED, die an den Zündausgang des Prozesors gekoppelt ist, der Schließwinkel angeblitzt. Dieser Ausgang wird später einfach an das (vorhandene) Zündschaltgerät angeschlossen. Man kann prima sehen wie sich der Zündzeitpunkt nach früh verschiebt und der Schließwinkel sich Drehzahlabhängig verändert.

Video rgf Zündsteuerung

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