Hintergrund: Automobilanwendung, 79er Oldtimer mit einem Zylinderkopftemperatursensor (CHT) (ein 2-Draht-NTC-Thermistor), der in eine analoge elektronische Steuereinheit (ECU) eingespeist wird. Die Sensorausgabe ist nur für das Steuergerät sichtbar und wird für das Kraftstoffeinspritzmanagement verwendet. Außerdem habe ich keine Sichtbarkeit der ECU-Schaltung, die das Thermistorsignal konditioniert (die ECU verfügt über 3 proprietäre Hybrid-ICs ohne verfügbares Datenblatt).
Einige weitere Anmerkungen:
Ich möchte die Motortemperatur mit einem analogen Vintage-Messgerät überwachen und anzeigen. Die offensichtliche Option ist die Installation eines zweiten CHT-Sensors. Die Montage eines zusätzlichen Sensors am Motorgehäuse ist jedoch nicht trivial, und da bereits ein Sensor vorhanden ist, warum nicht dessen Ausgabe wiederverwenden?
Ich suche nach einer Schaltung, mit der ich den Thermistorausgang anzapfen oder aufteilen kann, damit ich den resultierenden zusätzlichen Ausgang mit dem Messgerät ablesen kann. Ich würde mir später Sorgen machen, den Sensorausgang an das Messgerät anzupassen, aber ist dies etwas, das erreicht werden könnte, ohne den ECU-Temperaturmesswert zu stören?
Update : Nur aus Gründen des Hintergrunds, während die ECU-Schaltpläne nicht verfügbar sind, gibt es online einen Schaltplan der nächsten Generation dieses bestimmten ECU:
In diesem Bild habe ich den Thermistor zur Motortemperaturerfassung rot markiert. Die Schaltpläne, ohne genau zu sein, sind wahrscheinlich nah genug, um eine Vorstellung von der Schaltung hinter dem Sensor zu bekommen, die ich anzapfen möchte.
Die BS10, BS20 und BS30 sind die moderneren DIP-Versionen der proprietären Hybrid-ICs in meinem Steuergerät, während die restlichen ICs LM2902 Quad-Operationsverstärker sind.
Typischerweise wird ein Thermistor mit einer niedrigen Konstantstromversorgung vorgespannt und die resultierende Spannung daran gemessen, um die Temperatur zu bestimmen. Wenn Sie einen Operationsverstärker oder Instrumentenverstärker mit ausreichend hoher Eingangsimpedanz (z. B. > 1 Megaohm) auswählen, können Sie damit die Spannung über dem Thermistor messen, ohne die vorhandene ECU-Elektronik zu stören. Aufgrund der hohen Eingangsimpedanz sollten Sie erwägen, einen Tiefpassfilter einzubauen, um die Rauschaufnahme zu reduzieren.
Die neue Operationsverstärkerschaltung kann dann ein analoges Voltmeter ansteuern, das mit einer Temperaturskala kalibriert werden kann. Sie können die Verstärkung, den Offset und den Skalierungsfaktor des Operationsverstärkers empirisch bestimmen, wenn Sie keinen Zugriff auf die NTC-Spezifikationen und keine Kenntnis des Vorspannungsstroms haben.
Das Abgreifen des analogen Messwerts vom Thermistor ist wahrscheinlich nicht allzu schwierig.
Es besteht eine gute Chance, dass eine Seite mit Masse verbunden ist. In diesem Fall gibt Ihnen die Spannung auf der anderen Seite direkt ein Maß für die Temperatur. Wenn der Thermistor erdfrei ist oder eine Seite an die Stromversorgung angeschlossen ist, gibt Ihnen ein Instrumentenverstärker, der das Differenzsignal aufnimmt, ein einseitiges, massebezogenes Analogsignal, das irgendwie mit der Temperatur zusammenhängt.
Filtern und schneiden Sie die Leitungen separat, um zu verhindern, dass Spannungsspitzen Probleme verursachen. Solange Ihr Diff-Amp eine hohe Impedanz aufweist, wird die vorhandene Schaltung nichts anderes sehen.
Der Übergang von dieser zu einer Temperaturanzeige ist komplizierter. Ihre Spezifikation ist es, ein analoges Messgerät zu fahren. OK, das ist Ihre Präferenz. Dann kommen Sie jedoch in ein Implementierungsdetail und sagen, dass kein A/D verwendet werden soll. Das gehört nicht in eine Spezifikation. Die Aufgabe einer Spezifikation besteht darin, zu erklären , was Sie tun möchten, nicht wie Sie es tun möchten. Mit den richtigen Spezifikationen bekommen Sie, wenn sie erfüllt sind, was Sie wollen. Wie das erreicht wird, sollte Ihnen egal sein.
Ihr Problem besteht nun darin, auf der einen Seite eine Spannung zu haben, die irgendwie eine Funktion der Temperatur ist, und ein Messgerät, das die Temperatur als eine andere Funktion von Spannung oder Strom anzeigt. Sie werden nicht viele Temperaturmessgeräte mit der gewünschten Größe und dem gewünschten Temperaturbereich finden, und es ist sehr, sehr unwahrscheinlich, dass Sie eines finden, das auch nur annähernd die umgekehrte Reaktion des Thermistorausgangs aufweist.
Die Lösung besteht darin, das Thermistorsignal (nach Filterung und Differenzverstärker) digital zu lesen, die nichtlineare Umwandlung in den analogen Eingang des Messgeräts durchzuführen und dann das Messgerät damit anzusteuern. Das Ansteuern des Messgeräts kann von einem PWM-Ausgang desselben Mikrocontrollers erfolgen, der das Thermistorsignal liest. Analoge Bewegungen filtern von Natur aus einen Tiefpass und zeigen den Durchschnitt an, daher ist es in Ordnung, ihnen rohe PWM-Impulse zuzuführen. Sogar nur ein paar 10 Hz sind gut genug, sodass Sie viel mehr PWM-Arbeitszyklusauflösung haben können, als das Messgerät anzeigen kann.
Andi aka
John M