Am besten stelle ich einfach mal den Schaltplan der - bisher - finalen Version vor. Ich werde es versuchen detailliert zu beschreiben, unabhängig davon ob nur einer von 10 das versteht.
Gesamtes Schaltbild:
Relevant sind hier die eingekreisten Bereiche inkl. dem Tiny10 Mikrocontroller links neben der Spannungsversorgung
Es beginnt mit dem Eingang bzw der Messung des Blinkerhebels.
Der gemessene Wert wird vom Mikrocontroller erfasst und schaltet die beiden Ausgänge je nach Fall.
Die Spannungsversorgung ist klar, da gehe ich aber auch genauer drauf ein.
Die Ausgangsstufen machen aus den 5V vom Mikrocontroller die nötigen 12V für die Relais-Eingänge.
Blinker-Messung
Die Blinkerhebelstellungsermittlung (Deutsch ist schon toll, hm?) wird - um Eingänge zu sparen - über den Analog-Digital-Wandler vom Mikrocontroller erfasst.
Man könnte sagen, ich habe hier einen sehr simplen Digital-Analog-Wandler aufgebaut.
Im Prinzip sehen wir hier einen Spannungsteiler. Der Blinkerhebel ist bloß ein simpler Schalter, der die Ausgänge auf Bordspannung legt, also +12V.
Somit haben wir je nach Hebelstellung entweder an R10 oder R11 +12V anliegen.
Gemäß dem Ohmschen Gesetz (U = R*I, also Spannung ist gleich Widerstand mal Strom) fließt hier je nach Hebelstellung ein anderer Strom.
Das will ich jetzt aber mal nicht ganz so ausführlich besprechen, immerhin ist das kein Elektronikkurs. (Sollte Interesse daran bestehen, kann ich das ja gern noch mal erläutern, ganz so schwer ist das nicht).
Im Prinzip kann man da ganz simpel über das Verhältnis der Widerstände die Ausgangsspannung berechnen. Bordspannung/Ausgangsspannung = R12 / R10 bzw R11.
Ein Sonderfall ist beidseitige Aktivität, da sich hier durch R10 und R11 zwei parallel geschaltete Widerstände ergeben (sie liegen beide auf 12V) und somit ihr Gesamtwiderstand kleiner wird als der kleinste Einzelwiderstand (also unter 33kOhm).
Das heißt kurz und knapp: Je nach Hebelstellung bzw Pegel der Eingangssignale habe ich einen Spannungswert von 0 bis 5V am Ausgang dieses Segmentes. Somit spare ich mir einen Eingang und komme mit drei Pins des Mikrocontrollers aus (das ist relevant, da der 4. ein wichtiger Pin zum Programmieren ist, der zwar abgeschaltet werden kann, aber dann nicht mehr programmierbar ist).
Aber was machen nun F1, R8 und C2?
R8 ist eine duale Shottky-Diode (ihre Eigenschaft ist besonders die hohe Schaltgeschwindigkeit und der geringe Spannungsabfall, sonst sind sie wie normale Dioden, lassen also den Strom nur in eine Richtung fließen).
Sie ist für die Spannungsversorgung für den Mikrocontroller zuständig. Wie man erkennen kann, hängen die beiden Dioden an den Eingängen des Relais, also L und R. Somit fließt bei einer oder beiden Hebelstellungen ein Strom von den Eingängen zur Spannungsstabilisierung des Mikrocontrollers, aber nicht von zB L zu R (da dies von der anderen Diode geblockt wird).
Das hat den Hintergrund, dass ich auf eine Dauerversorgung verzichten wollte. Der Controller bekommt dann Strom, wenn geblinkt wird, nie sonst (Haltbarkeit der Spanungsstabilisierung und anderer Bauteile die ohnehin sehr überdimensioniert sind, steigt damit ins unermessliche).
Das Relais hat lediglich eine Dauerversorgung und das gefiel mir nicht, hieße solang eine Batterie angeklemmt ist, entsteht an der Spannungsstabilisierung eine Verlustleistung. Aber das umgehe ich mit diesem Trick.
Der Haken ist, dass beim loslassen des Hebels kein Strom mehr fließt und der Mikrocontroller damit keine Spannungsversorgung mehr hätte. Die Energie im Blockkondensator am Mikrocontroller reicht aber aus um ihn für genug Taktzyklen zu versorgen um die Messwerte auszwerten und den Ausgang zu setzen. Danach fließt durch den überbrückten Eingang wieder ein Strom und der Controller bekommt weiter Saft (das ist der Punkt, den Martin hier ansprach, 3 Sekunden sind somit nicht nötig, es reichen wenige µs aus).
F1 schließt Spannungsspitzen höher als 5V + 0,3V kurz, also 5,3V - damit wird der Eingang am Mikrocontroller geschützt. Vermutlich könnte ich das weglassen, aber ich baue hier ja nicht auf den Cent genau.
C2 dient wieder dazu Spannungsspitzen abzufangen.
Mikrocontroller und Spannungsstabilsierung
Herzstück: Mikrocontroller und Stromversorgung
C1: Eigentlich der Blockkondensator, ist dazu da um Spannungsspitzen abzufangen und somit den Mikrocontroller zu schützen, aber auch um kurzzeitige Leistungsspitzen auszugleichen. Übernimmt aber für mich aber ebenfalls die Funktion der Unterbrechungsfreien Stromversorgung, wie eins weiter oben beschrieben.
R9: Eine Z-Diode mit 5,1V. Z-Dioden werden ab einer bestimmten Spannung (hier 5.1V) auch in die Gegenrichtung durchlässig und können somit bis zu einer bestimmten Leistung (hängt von ihren Daten ab) die Spannung stabilisieren.
R7 dient als Vorwiderstand zu R9, da sie sofort zerstört würde, aufgrund des zu hohen Stromes, der fließen würde. Stellt euch das wie den Vorwiderstand einer Diode vor.
Viel weiter möchte ich aber nichts ins Detail gehen, wichtig zu wissen ist, dass R9 die Spannung immer auf 5,1V hält, unabhängig (natürlich bis zu einer bestimmten höhe, sie darf natürlich auch nicht niedriger als 5,1V sein) von der Eingangsspannung.
Zum Mikrocontroller muss ich denke ich nicht viel sagen. Prozessor mit Software für die Steuerung eben all dieser Dinge.
Ausgangsstufe (links und rechts identisch)
Zum Schluss die Ausgangsstufe:
Ich brauchte hier pro Ausgangsstufe zwei Transistoren, einen PNP und einen NPN. Da wir hier +12V schalten müssen, ist leider ein PNP notwendig, da der Schaltungsaufwand mit einem NPN wesentlich höher wäre, in diesem Fall. Der NPN dient als Vorstufe zum PNP, da dieser von dem Mikrocontroller nicht direkt angesteuert werden kann, da er eine negative Spannung benötigt. Aber das wäre jetzt zu viel des guten. Liese sich aber bei Interesse auch noch mal erläutern.
R3 ist einfach dazu da um dem Transistor bei abgeschaltetem Mikrocontroller ein definiertes Potential zu geben, da er so einen geringen Strom benötigt um durchzuschalten, dass schon elektromagnetische Einstreuungen genügen würden. Das verhindert R3.
Grob gesagt sind das hier die elektronischen Schalter, die die Eingänge überbrücken.
Ich hoffe das ist erstmal halbwegs verständlich erklärt, ich bin nicht der beste in sowas. Zumal hier auch jeder einen anderen Kenntnisstand besitzt und ich das nicht einschätzen kann. Ich hab versucht vom absoluten Laien auszugehen.
Hier noch das Layout, wie die Platine wohl aussehen wird, wenn ihr sie bekommt:
Links (die vier grünen Kreise) sind die Verbindungen zum Relais, die Kontaktflächen oben rechts sind für mich zum Programmieren.
Das ganze ist auch weitestgehend auf Haltbarkeit gebaut. Wie oben geschrieben wird er nur bei Gebrauch überhaupt mit Spannung versorgt und dazu gibt es f+r diesen Zweck völlig übertriebene Schutzmaßnahmen. Es sollte also lange halten.
Ich hoffe ihr erkennt, dass ich mir da schon einige Gedanken gemacht habe
