Golf 2 Zündung: Steuergerät Hardware


Steuergerät
Steuergerät für Einbau in DIN-Radioschacht

Das Steuergerät basiert auf einer 20MHz AVR CPU mit integrierten 4KiByte SRAM, 2KiByte EEPROM und 64KiByte Flash-EPROM. Die Firmware und die Kennfelder können über die RS232 Schnittstelle upgedatet werden.

Neben dem Display befindet sich die RS232 Schnittstelle und 4 Tasten: UP/DOWN (schwarz), ENTER (rot) und FW_UPDATE (hinter dem 2mm Loch)


Platine

Die folgenden Bilder zeigen die Version V1.0 (anklicken für größere Versionen):

Leere Platine BS Leere Platine LS

Bestückte Platine Bestückte Platine

Die Platine wurde mit Eagle V4.09 der Firma Cadsoft Computer GmbH erstellt. Diese und alle neueren Versionen des Programms sollten die Dateien lesen können. Auf den pages des Herstellers gibt es auch kostenlose Testversionen für GNU/Linux, MacOS und Windows.

Platinendaten zu Steuergerät V1.0 als ZIP (79KiByte)

Die Platine wurde von der Firma Beta Layout GmbH gefertigt.


Display

Da das getestete VFD Noritake/Itron CU20045SCPB-W5J mit 4x20 Zeichen leider nicht in das vorgesehene Gehäuse passt, kommt sein kleiner Bruder mit 2x20 Zeichen zum Einsatz:

Display
Noritake/Itron CU20025ECPB-W1J (Klicken zum vergrößern)

Dieses Display hat noch einen externen Treiber (erkennbar an den vielen Anschlüssen am Glas). Da es nur ca. halb so groß ist wie das ursprünglich vorgesehene, verbraucht es auch nur etwa halb soviel Strom (nach Datenblatt 130mA). Gut zu erkennen sind die quer gespannten Kathoden (Filament). Rechts am Glas befindet sich der zugeschmolzene Anschluss über den das Vakuum erzeugt wurde.


Gehäuse

Das Gehäuse stammt von einem ehemaligen Audi "beta" Radio. Die Hauptplatine, der Anschlussblock und die Frontplatte wurden entfernt. Alle Metallstege des Rahmens hinter der Frontplatte wurden ebenfalls entfernt.
Statt der Hauptplatine wurde eine einseitig kupferbeschichtete Epoxyplatte eingebaut auf der die Platine des Steuergeräts angeschraubt wird:

Grundplatte von oben Grundplatte von unten
Leeres Gehäuse mit Grundplatte (Klicken zum vergrößern)

Gehäuse von innen
Gehäuse mit Grundplatte, Hauptplatine und Frontplatte (Klicken zum vergrößern)


Frontplatte

Die Frontplatte des Radios bestand aus Kunststoff mit einer integrierten Platine. Sie wurde mit zwei Kunstoffnasen seitlich eingeclipst. Diese Lösung ist mechanisch für die neue Frontplatte nicht geeignet, sie besteht aus Kohlefaser und soll angeschraubt werden. Dazu wurden auf beiden Seiten Halterungen aus Messing in den Frontrahmen eingelötet:

Leeres Gehäuse Halterung für Frontplatte
Halterungen für Frontplatte (Klicken zum vergrößern)

Frontplatte Frontplatte montiert
Frontplatte (Klicken zum vergrößern)

Die Frontplatte wurde nach folgender Zeichnung gefräst:
Zeichnung Frontplatte als DXF (55KiByte)
Zeichnung Frontplatte als PDF (50KiByte)

Neben dem Display gibt es 4 Tasten und eine Sub-D Buchse für die RS232 Schnittstelle. Die vierte Taste dient zum Aktivieren des Bootloaders für Firmwareupdates. Da sie im Normalbetrieb nicht benötigt wird, befindet sie sich hinter einem 2mm Loch und wird durch eine Konstruktion aus Messingblech in Position gehalten:

Taste 4 von vorne Taste 4 von hinten
Taste 4 mit Halterung (Klicken zum vergrößern)


Steckverbinder

Die Steckverbindungen wurden an der gleichen Stelle platziert wo sie beim Radio waren, damit sie hinten nicht so weit überstehen. Die Stecker haben Ohren mit denen man sie im Gehäuse einklipsen kann. Die Verriegelung verhindert, dass sich die Verbindungen in eingebautem Zustand lösen:

Steckverbindungen Steckverbindungen
Molex Mini-Fit Steckverbindungen (Klicken zum vergrößern)


Verkabelung

Die Kabel sind an die Platine gelötet. Die Masseverbindung zum Gehäuse wird durch einen Flachstecker hergestellt. Das einzelne gelbe Kabel verbindet die Bedienelemente der Frontplatte mit dem Metallrahmen des Gehäuses. Es dient dem ESD-Schutz damit der Strom nicht durch die Platine fließen muss.

Verkabelung1 Verkabelung2
Steuergerät fertig verkabelt (Klicken zum vergrößern)


Steuergerät eingebaut

Der Motor läuft und das Steuergerät zeigt gerade Spulenladezeit und Zündzeitpunkt an. Das Display habe ich passend zur Beleuchtung im Cockpit mit einem grünen Farbfilter versehen. Die Helligkeit ist damit gerade eben noch ausreichend, mit einem blauen Filter bleibt mehr Licht übrig.

Steuergerät in Betrieb
Steuergerät in Betrieb (Klicken zum vergrößern)


Schaltplan

Schaltplan zu Steuergerät V1.0 als PDF (1.7MiByte)


Dokumentation

Dokumentation zu Steuergerät V1.0 als PDF (2.8MiByte)

Datenblätter zu Steuergerät V1.0 als ZIP (9.8MiByte)


Patch 1 (Hardware V1.0.1)

Um die Störempfindlichkeit des CPS Interfaces zu verringern habe ich diesen Patch eingebaut. Er vergrößert die Hysterese am Eingang. Die Kompatibilität zu V1.0 bleibt voll erhalten (anklicken für größere Versionen):

Patch 1 Patch 1 Rückseite

Patch 1 eingebaut

Schaltplan zu Patch 1 als PDF (201KiByte)

Dokumentation zu Steuergerät V1.0.1 als PDF (2.8MiByte)


Patch 2 (Hardware V1.0.2)

Um den Innenwiderstand des VDO Analoginstruments besser nachzubilden habe ich diesen Patch eingebaut. Er sorgt dafür, dass das OPS-Interface mehr Strom liefert wenn der OPS niederohmig ist. Dieser Patch wird ab Firmware V0.2 unterstützt:

Patch 2
(Anklicken für größere Version)

Schaltplan zu Patch 2 als PDF (201KiByte)

Dokumentation zu Steuergerät V1.0.2 als PDF (2.8MiByte)


Test

Zum Test werden Sensorsignale wie im Auto benötigt. Ich habe für diesen Zweck einen Sensor Emulator gebaut. Dieser emuliert einen 16-1 CPS, einen 5k TPS sowie die von mir verbauten OPS und OTS (anklicken für größere Versionen):

Sensor Emulator Sensor Emulator Rückseite

Mit dem Kippschalter unten in der Mitte kann man den virtuellen Motor ein- und ausschalten. Das Poti rechts unten bestimmt die Drehzahl.
Mit den anderen 3 Potis kann man die Werte von TPS, OPS und OTS einstellen.

Schaltplan zu Sensor Emulator als PDF (484KiByte)

Der emulierte CPS liefert ein symmetrisches Rechtecksignal. Die Signalform entspricht also nicht der des Originalsignals und sieht wie folgt aus:

Signal differentiell Signal mit Zahnlücke

Links CPS+ und CPS- über 2 Kanäle, rechts CPS+ allein gegen Masse gemessen (ganze Periode)




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