Ganganzeige V4

Temperaturanzeige Grundlagen

Es ist ja so, dass ich nach so vielen gebauten und eingebauten Ganganzeigen V3, doch ein wenig an meine eigene SV und deren Tacho denken wollte. Es sollte nichts Unsinniges dabei herauskommen und das Kriterium "komplett integriert" und "keine weiteren Bedienteile" erfüllt werden. Ich habe daher die schon fertige GA-V3 um ein weiteres Modul ergänzt. Damit ist jetzt in der Ganganzeige auch noch ein digitales Ölthermometer eingebaut.

Da ich auch hier mir zuvor die Unzulänglichkeiten der Zubehörteile angeschaut habe, wollte ich, wenn schon denn schon, eine zuverlässige und vor allem zutreffende Messung haben. Daher habe ich zunächst nach einem optimalen Einbauort gesucht. Lösungen, wie eingeschraubte Thermometer an Stelle der Öleinfüllschraube, fallen wegen ihrer zufälligen Meßmethode heraus. Zudem ist bei dieser Technik der Messpunkt viel zu hoch. Sie werden vom Öl nicht umspült. Eine Modifizierung der Ölablassschraube wäre zwar denkbar, aber praktikabel ist es nicht. Die Ablassschraube ist aus gutem Grund magnetisch. Sie soll lose metallische Verschleissspäne festhalten. Es ist daher nicht sinnvoll den Magneten durch eine Bohrung für einen Sensor zu ersetzen.

Einziger sinnvoller Ort erschien mir ein direkter Einbau in den Kupplungsraum. Und dort am Besten tief unten in der Nähe des Ölsiebes. An dieser Stelle gibt es eine Durchströmöffnung für das Getriebe. Hier wird permanent das Öl hindurchgepumpt. In der Nähe darüber befindet sich der Gangsensor. Damit ist ein Kabelweg schon vorhanden und könnte mit benutzt werden. Auch die Befestigung des Gangsensors könnte mitbenutzt werden. Der Einbauort erscheint damit optimal.

Da ich sowieso mit einem Microprozessor arbeite, ist jegliche Auswertung problemlos, da durch entsprechend Programmierung die passenden Kennlinien festgelegt werden können. Also stand als nächstes ein geeigneter Temperatursensor auf der Suchliste. Von passiven Sensoren habe ich mich hier getrennt, weil ich keinerlei zusätzliche externe Elektronik und möglichst hohe Störfestigkeit erreichen wollte. Meine Wahl fiel auf den Temperatur/Spannungswandler LM35AH. Dieser Wandler hat einen aktiven Arbeitsbereich bis 150°C und arbeitet vollständig linear im Bereich von 0° - 150° C. Das erleichtert die Programmierung bedeutend. Sein Metallgehäuse ermöglicht ihm einen schnellen thermischen Durchsatz, was quasi zur sofortigen richtigen Temperaturanzeige führt. Eigentlich viel zu genau für ein Motorrad, aber egal. Ich erreiche in keinem Fall seine Grenzwerte, was für einen sicheren Dauerbetrieb erforderlich ist.

Umsetzung im Tacho

Die Umsetzung der Temperaturmessung in den Tacho erforderte noch ein paar Denkübungen. Der Tacho sollte nach wie vor als eine Einheit zu betrachten sein. Keine externen Knöpfe, Schalter etc. Also eigentlich sollte er serienmäßig wirken. Da die Ganganzeige bereits den Platz unten im Dreieck als Informationscenter einnimmt, sollten also keine weiteren Zahlen (Temperatur) in das Sichtfeld rücken. Das würde nur zur Verwirrung bzw. nicht sofortigen Ablesbarkeit führen. Ich habe mich daher für eine simple Symbolik entschieden.

Das Symbol besteht aus einem Leuchtfenster analog zu den Kontrollleuchten für Blinker, Leerlauf etc. mit aufgerucktem Symbol. Dahinter liegt jedoch eine RGB-LED-Einheit, die verschieden Zustände durch verschiedene Farben signalisieren kann.

Die Ganganzeige basiert auf dem erprobten Ansatz der Ganganzeige V3. Hier gibt es eigentlich nichts zu verbessern. Hinzugekommen ist allerdings der kleine Bruder des Prozessors. Er hat einzig die Aufgabe der Temparaturmessung. Er signalisiert durch blinkendes blau einen kalten Motor. Dieser Zustand geht bis 45° C. Dann geht das Blinken in blaues Dauerleuchten über. Das ist ein noch zu kalter Motor um den Hahn aufzudrehen. Bei 70°C wird aus dem blauen Dauerleuchten grünes Dauerleuchten. Ab hier kann es losgehen. Das Öl ist jetzt dünnflüssig genug, um schnell durchgepumpt werden zu können und alle Schmierstellen zu erreichen.
Dieser Grünstatus geht bis 130°C. Dann wechselt die Farbe auf Dauerleuchten in rot. Das signalisiert eine hohe Öltemperatur, ist aber noch nicht bedenklich. Ab 140°C geht das Rot in blinkendes Rot über. Dieser Wert ist dann schon grenzwertig für das Öl. Solche Temperaturen können aber sehr wohl auf Rennstrecken erreicht werden.

Auch diese Anzeige wird, wie alle anderen auch, durch die Umgebungshelligkeit gesteuert. Damit passt die Anzeige optimal zur Ganganzeige. Das Leuchtfenster ist bei mir neben der Ganganzeige platziert. Die aufgedruckten Symbole sollten auch anderen Menschen einleuchtend sein. Ein symbolisches Thermometer und eine Ölkanne stellen das sicher.

Zunächst der Einbau des Sensors

Klar, dass dazu die Kupplung ausgebaut werden muss. Der Gangsensor liegt ja genau dahinter. Nun ist der Motorraum aber gefüllt mit sich drehenden Zahnrädern, von der Kupplung mal ganz zu schweigen. So sollte natürlich ein zusätzlich eingebautes Teil so sicher eingebaut sein, dass es auch unter extremen Umständen nicht mit drehenden Teilen in Berührung kommt. Ich habe mich daher an die originale Befestigung des Gangsensors gehalten. Da der Temperatursensor fast nichts wiegt, braucht das Halteteil eigentlich nur sich selbst zu tragen. Die Ausführung kann also aus leichtem Material erfolgen. Ich habe mich für verzinktes 0,5mm Stahlblech entschieden.

Dieses Blech wurde mit einem Dremel und einer Blechschere ausgeschnitten. Die Kontour ist dem Gangsensor angepasst. Zusätzlich herausgearbeitete Fähnchen bilden Kabelfixierungen für die Zuleitung. Für den Sensor selbst ist am unteren Ende eine Hülse gebogen, aus der der Sensorkopf unten herausragt. Damit unter Vibration auch nichts anfängt zu schwingen, ist eine Langseite etwas angekantet.

Gangsensor mit Temperatursensor

Der Sensor

eingebaut

Die drei zusätzlichen Drähte sind in den vorhandenen Schlauch mit eingeführt und gehen auch durch den Gummistopfen, der das Kupplungsgehäuse nach außen abdichtet, mit hinaus. Der Gangsensor hat nun zwei Anschlussleitungen. Die eine ist original geblieben, während die zweite hinzugekommen ist und die Leitungen des Ölthermometers beinhaltet.

der elektronische Teil

Natürlich braucht man für einen Temperatursensor eine entsprechende Auswerteeinheit. Sie soll jeweilige Temperaturschwellenwerte sicher anzeigen. Damit in Temperaturschwellenbereichen die Anzeige nicht schnell hin- und herspringt, wenn sich die Temperatur um 1 Grad verändert, ist in das Programm eine Zeitschleife und eingangsseitig ein Dämpfungsglied eingebaut. Sie ist so definiert, dass mindestens 10 Sekunden erreicht sein müssen, damit die Anzeige umschaltet.

Eigentlich ist die Temperaturanzeige eine einfache Sache. Der gewählte Sensor erzeugt eine linear mit der Temperatur ansteigende Spannung. Der Prozessor muss nun nicht anderes tun, als diese Spannung zu messen und mit hinterlegten Schwellwerten zu vergleichen. Ein Wert trifft immer zu. Und je nachdem, welcher Wert das ist, wird eine entsprechend Farbe mit Dauerlicht oder Blinken angezeigt.

Die RGB-LEDs (zwei Stück davon auf der kleinen Platine) sorgen für eine ausreichende Lichtverteilung im diffusen Lichtfenster der Tempraturanzeige. Das Lichtfenster besteht aus zwei Schichten 8mm Acryl mit sandgestrahlter Oberfläche. Sie sind mit einer zusätzlichen Mattfolie zwischen beiden Schichten verbunden. Dadurch wird eine gleichmäßige Ausleuchtung der Fläche erzielt. Die Gesamthelligkeit ist wiederum an die Helligkeit der Ganganzeige angepaßt. Es ist nicht sinnvoll, die Helligkeit so hoch zu wählen, dass man diese leuchtende Fläche mehr wahrnimmt, als die Ganganzeige.

Die Funktion stellt sich so dar:
-30°C - 45°C - blau blinkendes Symbol (es ist zu kalt, um dem Motor gleich seine volle Leistung abzuverlangen)
46°C - 70°C - blau leuchtendes Symbol (noch immer zu kaltes Öl, aber bereits dünnflüssiger)
71°C - 120°C - grün leuchtendes Symbol (Öl hat Betriebstemperatur erreicht und Motor kann voll belastet werden)
121°C - 135°C - rot leuchtendes Symbol (Motor recht heiß, bei niederwertigem Öl Obacht wegen evtl. abreißen des Schmierfilms)
136°C - 150°C - rot blinkendes Symbol (Motor sehr heiß, Öl sollte gekühlt werden)

Die beiden letzten Punkte dürften im normalen Fahrbetrieb eigentlich weniger auftreten. Das sind eher Erscheinungen im Rennstreckenbetrieb oder bei demontiertem Ölkühler und hochsommerlichen Temperaturen oder bei einem Motordefekt.

Der grüne Bereich (also normal) stellt in Bezug auf die Anzeige eine Besonderheit dar. Da man beim Fahren eigentlich keine leuchtenden Informationen erwartet, oder sagen wir mal leuchtende Informationen stellen immer irgendeinen Hinweis dar, ist der grüne Bereich so ausgelegt, dass die Öltemperatur-LED nach ca. 1 Minute ausgeht. Solange sich die Temperatur nicht nach oben oder nach unten ändert, bleibt die LED nun dunkel. Dunkel ist gleichzusetzen mit "alles in Ordnung". Damit ist die Sinnfunktion der Anzeigen in der KFZ-Technik wieder erreicht.