Tankumschaltung Remote Teil 1

Tankumschaltungen sind an fast jedem Wohnmobil zu finden, auch an meinem. Meist sind diese Umschaltungen mechanisch ausgeführt. Nachteile dabei: entweder kann man sie während der Fahrt bedienen, dann sind Dieselleitungen ins Führerhaus geführt, was bei einem Unfall gefährlich sein kann,  oder man muss anhalten und aussteigen um umzuschalten. Da laut Murphy der Tank immer in einer Autobahnbaustelle, oder mitten auf einer großen Kreuzung leer ist, möchte man doch ohne Aussteigen umschalten können. Lösungen mit elektrohydraulischen Ventilen sind teuer, da die Ventile direkt gesteuert sein müssen und möglichst auch eine manuelle Notbetätigung vorhanden sein sollte, falls eine Spule das Zeitliche segnet. Ich hatte eine mechanische Lösung mit mehreren Kugelhähnen am Rahmen, musste zum Umschalten also aussteigen. Diese sollte um eine pneumatische Betätigung mit elektrischer Ansteuerung erweitert werden.

Anfangs wollte ich das Problem mit einer Pneumatik-Ventilinsel und einfachen elektrischen Schaltern lösen. Dann kam der Gedanke an ein Controllerprojekt. Man kann so viel machen und lernen und “Embedded” war schon immer mein Steckenpferd… Das Ganze ist nun etwas komplizierter geworden, aber bei einer Störung mit rein mechanischen Komponenten bedienbar.

Im Führerhaus gibt es ein Bedienpanel mit Tastern, an dem die Vor- und Rückläufe ausgewählt und entsprechend angezeigt werden. Zusätzlich können Kraftstoffvorheizung und Flammstartanlage gesteuert werden. Ein Controller setzt die Tastendrücke in SAE J1939-Kommandos um und sendet sie via CAN-Bus zu einem zweiten Controller, direkt an der Ventilinsel. Dort werden die Kommandos zur Steuerung der Pneumatikventile benutzt und an einem LCD Display die Auswahl angezeigt. Die Ventile betätigen die Druckluftzylinder, die wiederum die Kugelhähne. Dazu gibt es noch eine Java-Software für das Toughbook, über die man per Touchscreen die Ventile schalten kann, angebunden via Wifi.

Wegen unseres Nachwuchs muss das Handbremsventil an anderer Stelle platziert werden, damit ein dritter Sitz in die Kabine passt. Das Paneel nimmt deshalb neben den Tastern für die Tankumschaltung auch das Handbremsventil auf. Es ersetzt das vorhandene Paneel für die Beleuchtung und den Zigarettenanzünder.

Auf dem Paneel ist das Anschluss-Schema der Tanks zu erkennen. Zum Vorlauf muss ich nichts sagen, außer das man einen auswählt. Vom Motor aus führt der Rücklauf zuerst in einen Druckluftbehälter mit etwa 20l Fassungsvermögen. Ist dieser voll, läuft der Diesel in den ausgewählten Haupt-Tank zurück. Die Auswahl ist unabhängig vom als Vorlauf gewählten Tank. So ist es möglich, den Diesel umzupumpen. Das macht bei großen Tanks durchaus Sinn, um das Fahrzeug gleichmäßig zu beladen und nicht mehrere 100kg mehr an Belastung auf einer Rahmenseite zu haben.

Der Druckluftbehälter kann als Reservetank ausgewählt werden. Bei großen, wenig gefüllten Tanks ist das im Gelände vorteilhaft, sonst steht man an einer steilen Auf- oder Abfahrt schon mal ohne Antrieb da, obwohl noch 200l im Tank sind. Auch deshalb ist die Möglichkeit, Tanks während der Fahrt schalten zu können, sinnvoll. Wird der Reservetank gewählt, bleibt ein Rücklauf zu den Haupttanks geöffnet, um den Reservetank darüber zu belüften.

Die Elektronik prüft beim Start den Luftdruck und steuert die zuletzt gewählte Variante des Vor- und Rücklaufs erst dann ein, wenn genügend Druck aufgebaut ist. Fehlender Luftdruck wird auf dem Bedienpanel durch eine blinkende LED angezeigt. Die Zylinder stehen nicht permanent unter Druck, sondern werden, nur zum Umschalten, danach alle 30 Minuten, erneut kurz angesteuert. Da die Konstruktion mit den Kugelhähnen “selbsthaltend” ist, macht es keinen Sinn Energie für eine permanente Ansteuerung zu verwenden. Kommt es zu Undichtigkeiten im System, gibt es auch keinen permanenten Luftverlust.

Um die Schmierung der Kolbenstangen und eine Reinigung zu gewährleisten, werden einmal am Tag, beim Start, alle Zylinder kurz eingefahren und danach wieder die gewählte Einstellung aktiviert. Das dauert 1,5 Sekunden und führt nicht zu funktionalen Einschränkungen. Das war auch schon alles zur mechanischen Funktion.

Für den, der es nachbauen möchte:

Die Schaltung hat keine EMV-Prüfung (würde sie wahrscheinlich auch nicht überstehen) und natürlich auch keine KBA-Zulassung.

Ich halte das Risiko für vertretbar. Die Controller verfügen beide über eine Watchdogüberwachung und nach einem Reset über den Watchdog gehen die Controller, bis sie stromlos werden, außer Betrieb. Springt der Programcounter,  aus welchem Grund auch immer, im Speicher umher, so sorgen “GOTO 0” Kommandos im gesamten freien Programmspeicher dafür, dass der Controller sich neu initialisiert. Die Kommunikation zwischen den beiden Controllern ist bidirektional und eine Freigabe einer neuen Einstellung erfolgt nur, wenn Controller 1, 1. das Setting welches Controller 2 empfangen und bestätigt hat, als korrekt erkennt und 2., nur nach Senden zweier von einander unabhängiger Kommandos zur Bestätigung von Controller 1 an Controller 2, die zwei unabhängige Steuerausgänge aktivieren, um die Ventile tatsächlich zu schalten.

Da die Elektronik die meiste Zeit gar nichts zu tun hat, außer auf neue Tastendrücke zu warten, habe ich an Controller 2 einen seriellen GPS-Empfänger angeschlossen. Controller 1 hat eine SD-Karte und schreibt die von Controller 2 empfangenen NMEA-Daten dort in ein Logfile. So ist ein GPS-Tracker realisiert.

Controller 1 hat ein Wifi-Interface an der seriellen Schnittstelle und kann darüber fern bedient werden, z.B. über ein Smartphone, oder einen Laptop.

Wifi habe ich gewählt, weil es gegenüber Bluetooth keine für Privatleute nicht zu kaufende, spezielle Hardware für ein iPhone, oder iPad benötigt. Applegeräte unterstützen (ohne Jailbreak) für Bluetooth kein Serialprofile. Stattdessen ein sogenanntes iApp Protolkoll, was wiederum nur spezielle Bluetoothmodule implementieren, die nicht frei käuflich sind. Das gilt für das Serial Protocol. Man könnte auch Bluetooth LE nutzen. Vielleicht später…

Ein magnetischer Kompass und ein Beschleunigungsmesser dienen dem Controller 2 zum Ermitteln der Fahrzeuglage (Pitch, Roll und Ausrichtung nach Norden). Damit kann die Ausrichtung des Fahrzeugs bestimmt und z.B. der Wirkungsgrad einer Solaranlage optimiert werden, wen man sich entschieden hat an einem Ort länger zu verweilen.

Das Bedienpanel virtualisiert in der Desktop-Applikation:

Schalt- und Verdrahtungspläne in Teil 2.