Kaum hatte ich MegaSquirt im Auto installiert, wollten manche Dinge genauer untersucht werden.
Dazu konnte ich mir langfristig ein altes - aber sonst feines - Speicher-Oszilloskop ausborgen.
Unterwegs im Auto bzw einfacher auszuwerten wären Bilder (Screenshots) vom Notebook. Die Soundkarte ist für Frquenzen bis ~10kHz (Abtastrate 44kHz) sehr gut brauchbar. Im Automotive-Bereich kommt man damit schon recht weit.
Super wäre es auch wenn man das sekundäre Zündsignal abgreifen könnte ohne Oszi oder Sounkarte zu beschädigen.
Mein lieber 2CV-Freund Fritz griff mir bei all diesen Dingen tatkräftig unter die Arme so dass ich weiter unten einige Ergebnisse präsentieren kann.

 
DSO Gould Advance OS4000 und Output Unit OS400
 
Zündoszilloskop EFAW213

Soundkarten-Oszilloskop Software

Oscillocope 2.51
Oszi32

DIY-Tastkopf mit 100:1- und 200:1-Teiler (speziell für Zündkerzenkabel)

DIY 10:1-Teiler

Mit diesem von Steffen geborgten Scope begann ich mit meinem lieben 2CV-Freund Fritz meine Mess- und Elektronik-"Karriere". Es ist ~25 Jahre alt und funktioniert sehr gut.
Leider weiß ich nicht wie ich die gespeicherten Daten (per Tastendruck) in den PC bekomme, die Pin-Belegung der Schnittstelle ist aus dem Manual bekannt, die Hardware entspricht einer Centronics-Schnittstellen nicht aber das Protokoll.
Alle wichtigen Seiten des Manuals sind eingescannt, bzw habe ich die wichtigsten Bilder als einfache Schwarz-Weiss-Grafiken dazugehängt: Gould OS4000 + OS40001 Manual (668kB) 

 

li: DSO Gould Advance OS4000 mit Output Unit OS4001 (unten dazugeschraubt).
mi: Protokoll der Datenübetragung.
re: Beginn der Datenübertragung.

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Irgendwie hoffe ich immer noch ein Programm zu finden bei dem ich einstellen/definieren kann was von jedem Pin kommt (Pinbelegung als txt-File) und die Software ist so schlau das dann in einen Datenfile zu schreiben, den ich dann in Excel zur Nachbearbeitung importieren kann. *träum*

Habe im www zu Centronics schon viel recherchiert, aber eher Entmutigendes gefunden, so scheinen z.B. die 8 Datenbits einer parallelen Schnittstelle nur zum Schreiben (Drucker?) fähig zu sein, beim Gould würden es aber für die Zeitachse 10 Bits zum Lesen sein.
Da das Oszi so alt ist, wird wohl - wenn überhaupt - nur der unidirektionale (also nicht IEEE 1284) Standard gelten. Mittlerweile glaube ich nichteinmal mehr das, denn beim Centronics-Kabel sind ja die Pins 2 bis 9 für die Daten zuständig, aber die Pins 18 bis 25 (25 D-Sub) oder 19 bis 30 (Centronics) unbenutzt (Ground).

Übrigends: "All output true binary from open collector T.T.L. buffers." Ich interpretiere dass dass jeder Pin entweder +5V oder 0V hat.

Mir wurde geraten den Speicher mit einem µC auszuwerten: Beide Kanäle über 8bit Ports einlesen und in einen Speicher schreiben. Wenn die Daten komplett sind, schickt der µC alles über RS232 an den PC.
Leider kenne ich mich mit µC-Programmieren und -Entwicklungsumgebungen nicht aus, aber vielleicht weiß jemand einen Tipp wie das für mich zu realisieren sei, ich wäre sehr dankbar.

Hans-Uwe, ein großzügiger Citroen DS-Experte aus dem Schwarzwald war so nett und schenkte mir ein altes BOSCH Zündoszilloskop EFAW213. Das Gerät stammt zwar aus den späten 60ern, war damals Kfz-Werkstätten-Standard, ist optisch und technisch aber tip-top.

 

lili: Das BOSCH-Zündoszi angewandt an einem Citroen-Dyane (2CV) Motor mit serienmäßiger Kettering-(Unterbrecher)-Zündung. Gemessen wird hier das primäre Signal bei etwas erhöhtem Leerlauf, man sieht sehr gut kleine Wellen der LiMa (Diode kaputt?).
limi: Versuch nachzusehen was in den Tastköpfen drinnen sein könnte. Leider sind die Komponenten eingegossen, d.h. reverse engineering  zerstörungsfrei nicht möglich.
remi: Wie am Knopf rechts unten zu sehen, wird nun das sekundäre Signal dieser Dyane-Zündung am Schirm angezigt (wieder leicht erhöhter Leerlauf).
rere: Bastelprüfstand am Küchentisch: Bohrmaschine treibt Verteiler einer Transitor-Zündung (PSA TU3M-Motor) an. Leider kein schönes Foto vorhanden, aber später wurde das Gould noch draufgestellt um die Signalformen zu vergleichen.

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Der größte Vorteil eines Zündoszilloskops ist dass die 'Zeitachse' eines bestimmten Kurbelwellenwinkels auf dem Bildschirm immer gleich breit ist, unabhängig der Motordrehzahl. So kann man erkennen wie sich a) der ZZP ändert, aber auch b) die Form des Funkenverlaufs. Das kann das Gould oder Soundkarten-Scope-Programme nicht.
Weiters kann man die Signale der Zylinder über- oder nebeneinander legen etc.
Leider kann das Bild auf dem Zündoszi nicht festgehalten werden, d.h. eine genaue Analyse (Foto, Speicherung) ist nicht möglich.
Noch nicht mit den unten beschriebenen 100:1-Tastköpfen ausgetestet, aber ev. kann man die Tastköpfe in Verbindung mit 100:1-DIY-Teilern an Soundkarte oder zumindest Gould DSO verwenden.
 
Dieses BOSCH-Oszi gibt es auch in Version 213b, mit einem Tastkopf der auch für CDIs (speziell frühe BOSCH HKZ) ggeignet ist.

Im www findet man etliche Programme die man als PC-Oszi-Software verwenden kann.

Oscilloscope 2.51:

Der Klassiker unter den Freeware PC-Scope-Programmen. Hat alles was ein Scope braucht, auch eine Speicherfunktion als editierbare Tabelle, man kann das gespeicherte Bild z.B. auch in Excel o.ä. einfügen und auswerten, vergleichen etc.
Der einzige aber gravierende Nachteil ist die schlappe Auflösung von 8bit. Das liegt wohl an der Zeit der Entwicklung, seit 1997 kein Update. Zu dieser Zeit waren 16bit-Soundkarten zwar schon Standard, auch die Rechner sollten damit zurechtkommen. Bei 8bit würde auch ein größerers Bild nichts bringen.

oszi32.exe:

Diese PC-Scope-Software gefällt mir am Besten!
Im Ordner Scopecard220 hat sich der Autor mit der Conrad Karte 'Scopecard220' beschäftigt.
Für uns ist nur die Datei oszi.zip (~300kB) wichtig. Und darin eigentlich nur die Datei oszi32.exe (~140kB).
Das ist ein lauffähiges Programm das ohne Installation in Windows läuft.
Riesiger Bildschirm, 16 bit Auflöung (vgl WinOsci mit Briefmarkenschirm und 8bit-Auflösung) und auch im Test super praktikabel. Clevere Einstellungen gleich im Bildschirm für 0-Linien, Trigger, Zeit- und Ausschlagsauflösung und das Beste: Das Programm läuft auf meinem brustschwachen 133MHz-Laptop mit 16MB RAM (Win98SE).

Ein paar Kleinigkeiten wären ev noch zu verbessern, z.B. hupft der rechtsbüdige Pfeil zum Rauf- und Runterstellen der 'Division'-Größen mit der Schriftbreite mit und geht so jedesmal beim Durchklicken unter dem Maus-Cursor (beim Laptop im Auto immer ein Käse) 'verloren', ansonsten aber tip-top.
Abspeichern des Bildausschnitts als Tabelle wäre fein, ist aber nicht sooooo tragisch, da man die hochauflösenden Screenshots als schlanke 24kB-gif-Bilder Abspeichern kann (vgl Bilder). Ein immenser Fortschritt zu den blöd umständlichen Scope-Bildschrim-Fotos.

Für ein perfektes Automotive-Zündsozi fehlt nur dass die Zeitachse in Prozent zum Triggerabstand (Hz, ms) angegeben wird, bzw die Triggerabstände auf U/min umgerechnet - und irgendwo am Bildschrim angezeigt werden. Wird dann noch statt der Zeit [ms, µs] auf der 'Zeit'-Achse der KW-Winkel [°KW] angezeigt hätten wir alles was man zum Autobasteln braucht, d.h. die Bildschirmbreite entspricht standardmäßig 360°KW. Durch hinein- oder hinaus-Zoomen kann man mehr Details auflösen oder mehr Überblick gewinnen, ganz so wie das alte Zündoszi von BOSCH.

Warum ich das schreibe? In der oszi.zip-Datei liegt auch der Source-Code bei.
Mit etwas Geschick lässt sich die obige Zündsozi-Idee sicher einbauen. Leider weiß ich nicht wie, bzw hat der Autor keine echte Lust mehr da was rumzuändern.
Wenn du das Potential erkennst und etwas "C" programmieren kannst, wäre es super wenn du die Zeitachsenfunktion hineinprogrammieren könntest. Freue mich auch über einen disebezüglichen Konatkt: ami8ÄTgmx.net ÄT=@. Vielen Dank!

Anwendung von oszi32 beim Positionieren/Kontrollieren eines 36-1-Triggerzahnrades:
Das EDIS-Zündmodul von Ford benötigt ein 36-1-Zahnrad. Die Lücke soll beim 4T-4Zylinder (oder 4T-2Zylinder Boxer) 90°vOT sein. Als Referenz kann beim Visa-Motor der 10°vOT- oder 45°vOT-Zündgeber benutzt werden.


 

lili: Screenshots von oszi32. Wichtig sind die Zeitachse links oben im Bild, hier 500µs/Div, sowie die Ausschläge in Y-Richtung, hier Y1=2V/div und Y2=20mV/div. Die Y-Zahlenwerte sind nicht hier kallibriert.
Rot ist der Visa-Impulsgeber 10°vOT. Die Spitzen am Anfang sind sicher 'Rauschen' vom Zünden.
Schwarz ist das Zündsignal, das im Leerlauf 10°vOT sein soll.
Man sieht dass beide Signale genau genug übereinander liegen. Hier wurde testweise die orig Visa-Black-Box angeschlossen, man kann annehmen dass die Blackbox durch die steigende(!) Flanke getriggert wird.
limi: Hier sieht man das sehr gut positionierte und per MT-Software (+/-1°KW genau) feinjustierte Triggerzahnrad.
Schwarz ist das 36-1-Zahnrad,
rot der Visa-Impulsgeber (wie beim vorigen Bild).
'Zum Glück' schlägt die Zündung wieder durch --> eine weitere Information dass nun mit EDIS+MS 10°vOT gezündet wird.
Links im Bild ist die Lücke (soll 90°vOT) zu sehen. 90°-10°=80°, das entspricht bei 36-Zähnen (10°/Zahn) genau 8Zähnen. Passt auch!
remi: Diueses Bild zeigt dass das freihändig angeschweisste Triggerzahnrad wohl einen Schlag hat. Die Ausschläge sind nicht alle gleich groß.
Mittlerweile ist das behoben, siehe Bilder im Kapitel MSnEDIS .
rere: Zum Abschluss noch ein Bild mit falscher Triggerpositionierung: Die Zündung kommt viel zu spät. 1,8 Kästchen mal 2ms = 3,6ms, bzw fast 3 Zähne (also fast 30°KW) nach Triggersignal (20°nOT).
Ohne 36-1-Zahnrad ist das Rauszulesen der KW-Grade genauso schwierig wie beim alten Gould-Scope wenn man nicht die genaue Drehzahl weiß.

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Es ist manchmal von Interesse das sekundäre Zündsignal auszuwerten. Speziell bei WastedSpark-Zündung ist auf der Primärseite immer das gleiche Signal zu sehen.
Fritz hat deshalb DIY-Tastköpfe bzw -Teiler entwickelt die auf das Zündkabel geklemmt werden können. Dann noch ein 10:1-Teiler dran und schon ist das Signal kleiner 400V, also für die mesiten Oszilloskope geeignet..

Dieser 100:1 und 200:1-Kluppenteiler ist auf einer Wäschklammer montiert, die Messingplättchen dienen als Kapazitiv-Aufnehmer, das Ganze kann auf das Zündkabel nahe der Zündkerze aufgesteckt werden.
Bauteile:
Blaue Polypropylenkondensatoren von Conrad. zw. Ground und 200:1 sollen 420pF sein, der andere Kondensator (für 100:1) soll 370pF haben.
Auf dem Schaltplan nicht eingezeichnet, aber zw. Messingplättchen und Kondensator wird noch ein 2,2kOhm-Widerstand reingeschalten (zum Dämpfen).
Die pF-Werte lassen sich durch Kombinationen erreichen: z.B. 420pF = 270pF (?) +150pF (Conrad: 458708-62) , 370pF = 220pf  (458724-62) +150pF (?).

 

li: Der Schaltplan des Kluppen-Teilers: Handgezeichnet aber hoffentlich trotzdem gut erkennbar wie die Kondensatoren (ganz links im Bild) für 100:1 und 200:1 angeordnet werden sollen.
Die eingezeichneten 3pF sind 'eingebaut', das ist etwa die Kapazität der Messing-Plättchen auf dem Pertinax-Plättchen.
Nicht eingezeichnet ist ein Widerstand zur Bedämpfung von parasitären Schwingungen. Günstig zw 1,8kOhm und 2,2kOhm. Ist er zu klein wird nichts gedämpft, ist er zu groß wird der Teiler unnötig langsam. Der Widerstand wird zw. dem Messingplättchen und dem 100:1-Anklemmpunkt eingelötet, im 'Schaltplan' also oben. 
limi: Foto vom ersten Prototyp in 100:1-Teilungsposition.
Messing- und Pertinax-Plättchen, Kondensatoren haben sich bewährt. Leider fehlt hier noch der Dämpf-Widerstand (bei mir 2,16kOhm).
remi: Foto vom Prototypen in 200:1-Teilungsposition.
rere: Der fertige Tastkopf im Einsatz. (Bild kommt erst)

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Einen DIY-Tastkopf für hohe Frequenzen habe ich auch gefunden, bzw ist der Artikel sehr lesenswert: zwickel tast.pdf  (130kB) und Nachtrag zwickel tast01.pdf  (5kB).

Fritz hat auch einen 10:1-Teiler entwickelt, der für Messungen aller Art verwendet werden kann. Getestet und justiert haben wir an einem 1MOhm/28pF-Scope (Gould OS8000) und(!) für die Verwendung an PC/Laptop-Soundkarten (üblich 47kOhm).

Um die Bauteile im Teiler spannungsmäßig nicht zu überfordern wurde mit 4,7MOhm und 4,3MOhm aufgeteilt. (Die gezeichnete 3x 3MOhm-Lösung kam nie zur Anwendung).
Parallel zu den Widerständen habe ich einen kleinen roten Trimmkondensator von Conrad (z.B. 483044-62) aber auch einen noch kleineren vom lokalen Händler eingesetzt. 2 bis 20pF reichen. Diese Kondensatoren sollten jedenfalls zum Trimmen sein, um auch mal nachkorrigieren zu können (wie bei Profi-Tastköpfen). Zum Drehen unbedingt einen Plastikschraubenzieher nehmen/schnitzen, denn sonst wird das Justieren mühsam, schon die Nähe des Werkzeugs ändert sich die Kapazität.

Um die Messung nicht durch jede herumschwirrende Kapazität verfälschen zu lassen, habe ich das Ganze in eine Fotodose gesteckt und beim einen Kanal innen und beim anderen außen herum eine dünne Metall(messing)folie gewickelt. Durch kleine Löcher kommt man zu den Trimmkondensatoren.
Das verwendete Kabel ist vom gepflegten Elektronik-Misthaufen, wichtig ist die Schirmung.

DIY-Tastkoepfe_bei der Arbeit.jpg  Beim Goldenen Doserl mit blauem
Schrumpfschlauch sieht man ein graues Kabel rausgehen das zum Notebook Line-In geht. Das andere Doserl ist noch nicht mit diesem Soundkartenteiler Teiler ausgestattet.



 

lili: Das ist der gleiche Schaltplan wie oben, nun geht es aber um die 2 horizontal angeordneten 4,5MOhm-Widerstände sowie die parallel geschalteten Trimmkondensatoren. Statt 2x 4,5mOhm habe ich 4,3 und 4,7MOhm genommen.
limi: Oberseite der Bastelplatine, die in einer Fotodose Platz hat. Am Deckel ist eine BNC-Buchse um den Teiler bei Bedarf in die Tastkopf-Kette rein- oder rauszunehmen.
remi: Rückseite der Bastelplatine.
rere: Die fertigen Teiler. 1x mit Folie aussen und 1x mit Folie innen. Ein Loch im Doserl ist für das Trimmpoti des 10:1-Teilers. Das 2te Loch im Doserl ist für den Trimmpoti des zusätzlichen teilers, siehe nächstes Kapitel.

(Zum Vergrößern Anklicken)

@Vorteil2Sound.tif:
Die paar Soundkarten die ich habe, haben eine Line-In-Eingangsimpedanz von 47kOhm (scheint ein Standard zu sein). Das ist ein Teiler mit mehreren Teilermöglichkeiten. Die Kondesnatoren sind wieder zum Trimmen, diesmal aber die kleinsten die ich leicht finden konnte. Es kann sein das je nach Teilung die trimmkondensatoren angepasst werden sollten.
Wir haben je 3 Dioden 1N4148 hintereinandergeschaltet, damit kann man gut messen, schadet aber sicher nicht der Soundkarte, ich glaube mit 2Vpp ausgetestet. 5V sollten möglich sein.
Der Klinkenstecker ist an nur einem Kanal belegt, so kann man über eine Klinkenstecker-Weiche (z.B. vom Walkman, mp3-Player) 2 Kanäle einlesen. Damit sind die Kabel komplett unabhängig --> weniger Kabelsalat beim Lagern.

 
Ein komplett anderer Ansatz wäre die Signale auf irgenwas Ungefährliches runterzuteilen und dann mit Verstärker wieder aufzublasen, wofür man aber wieder eine Spannungsversorgung und ev sogar neg Spannun braucht --> wollte/konnte ich/wir nicht..
 

 

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