Projekt auf einen Blick

Die Aufgabe

Ziel des Projekts war die Entwicklung einer kompakten Anzeige zur Überwachung verschiedener Motor- und Fahrzeugparameter in einem VW Polo 86C.

Dabei sollten nicht nur aktuelle Sensorwerte dargestellt werden. Das System sollte wichtige Betriebszustände selbstständig überwachen und bei kritischen Messwerten entsprechende Warnungen ausgeben können.

Gleichzeitig sollte auf ein zusätzlich sichtbar montiertes Instrument verzichtet werden. Die gesamte Elektronik und das Display sollten sich möglichst unauffällig in die vorhandene Tachoeinheit integrieren.

Hardware & Steuerung

Als zentrale Steuerung kommt ein Arduino Nano zum Einsatz. Der Mikrocontroller erfasst die angeschlossenen Sensoren, verarbeitet die Messwerte und übernimmt gleichzeitig Displaysteuerung, Warnlogik und Bedienfunktionen.

Schaltungsentwicklung

Vor der endgültigen Umsetzung wurden die verschiedenen Ein- und Ausgänge sowie die benötigten Baugruppen zu einer gemeinsamen Schaltung zusammengeführt.

Neben den analogen Sensoreingängen mussten unter anderem OLED-Display, Echtzeituhr, Bedientaster, Summer sowie die Auswertung der Abgastemperatur in einem kompakten System miteinander verbunden werden.

Platine & Elektronik

Nach der Erprobung des grundsätzlichen Aufbaus wurde die Elektronik in eine kompaktere Form überführt. Ziel war eine Platine, auf der die wichtigsten Anschlüsse und Baugruppen übersichtlich zusammengeführt werden können.

Dabei musste der verfügbare Bauraum berücksichtigt werden, da die komplette Elektronik später innerhalb beziehungsweise unmittelbar an der Tachoeinheit untergebracht werden sollte.

Sensorik & Messwerte

Für die Überwachung werden verschiedene Sensor- und Fahrzeugwerte erfasst, ausgewertet und auf dem OLED-Display dargestellt.

Lambda & Abgastemperatur

Für die Lambdamessung kommt eine Breitband-Lambdasonde mit entsprechendem Controller zum Einsatz. Dadurch kann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis wesentlich genauer überwacht werden als mit einer einfachen Sprungsonde.

Zusätzlich wird die Abgastemperatur erfasst. Dafür wird ein MAX6675-Modul eingesetzt, das den angeschlossenen Temperaturfühler auswertet und den Messwert an den Mikrocontroller überträgt.

Beide Werte können nicht nur angezeigt, sondern auch in die automatische Überwachungs- und Warnlogik des Systems einbezogen werden.

OLED-Anzeige & Bedienung

Die verschiedenen Messwerte werden auf einem kompakten OLED-Display mit 128 × 64 Pixeln dargestellt.

Da nicht alle Informationen gleichzeitig sinnvoll auf der kleinen Anzeigefläche dargestellt werden können, verfügt das System über unterschiedliche Anzeigeseiten für die jeweiligen Sensor- und Fahrzeugwerte.

Dadurch bleibt die Darstellung übersichtlich und die jeweils benötigte Information kann gut abgelesen werden.

Zusätzlich wird die Displayhelligkeit zeitabhängig angepasst. In den Nachtstunden kann die Anzeige automatisch abgedunkelt werden, damit das Display während der Fahrt nicht unnötig blendet.

Bedienung des Polo Performance Monitors und Wechsel zwischen den verschiedenen Anzeigeseiten.

Überwachung & Warnfunktionen

Eine zentrale Funktion des Performance Monitors ist die automatische Überwachung wichtiger Motorparameter.

Für verschiedene Messwerte sind Grenzwerte hinterlegt. Wird ein kritischer Bereich erreicht, kann das System den Fahrer über eine Displaywarnung und – je nach Einstellung – zusätzlich akustisch darauf aufmerksam machen.

Menü & Einstellungen

Der Performance Monitor verfügt über ein eigenes Menü, über das verschiedene Funktionen und Warnungen konfiguriert werden können.

So lassen sich beispielsweise Warnfunktionen, akustische Signale und die automatische Seitenrotation anpassen.

Auch einzelne Warnbereiche und Anzeigeseiten können aktiviert oder deaktiviert werden.

Die vorgenommenen Einstellungen werden gespeichert und stehen nach dem erneuten Einschalten des Systems wieder zur Verfügung.

Automatische Funktionen

Neben der Motorüberwachung wurden mehrere Komfort- und Zusatzfunktionen integriert.

Software & Steuerlogik

Die Software bildet das zentrale Element des gesamten Systems. Sie liest die angeschlossenen Sensoren aus, verarbeitet und glättet Messwerte und bereitet diese für die Anzeige auf.

Gleichzeitig werden die Messwerte mit den hinterlegten Grenzwerten verglichen. Dabei können auch Bedingungen und Verzögerungen berücksichtigt werden, damit Warnungen nicht durch kurzzeitige Messwertschwankungen unnötig ausgelöst werden.

Darüber hinaus steuert die Software die Menüführung, Displayseiten, automatische Helligkeitsregelung, Warnanzeigen und akustischen Signale.

Integration in die Tachoeinheit

Eine besondere Herausforderung des Projekts war die mechanische Integration des gesamten Systems in das Fahrzeug.

Statt ein zusätzliches Display auf dem Armaturenbrett oder an einer anderen sichtbaren Stelle zu montieren, wurde die Anzeige für den Einbau direkt in die originale Tachoeinheit ausgelegt.

Der Performance Monitor ersetzt dort die originale Digitaluhr. Die Abmessungen und der Aufbau wurden so geplant, dass das System an dieser Position eingesetzt werden kann, ohne die Tachoeinheit grundlegend verändern zu müssen.

Dadurch bleibt das Erscheinungsbild des Armaturenbretts weitgehend erhalten, während gleichzeitig deutlich mehr Informationen über den aktuellen Betriebszustand des Fahrzeugs zur Verfügung stehen.

Performance Monitor im realen Einsatz

Nach Entwicklung und Integration wurde der Performance Monitor im Fahrzeug eingesetzt. Das Video zeigt das System im realen Betrieb direkt in der Tachoeinheit des VW Polo 86C.

Dadurch wird sichtbar, wie sich die kompakte OLED-Anzeige in das originale Kombiinstrument einfügt und wie die dargestellten Fahrzeug- und Motorinformationen während des Betriebs abgelesen werden können.

Der Polo Performance Monitor im realen Fahrzeugeinsatz.

Das Ergebnis

Entstanden ist ein kompakter Performance Monitor, der verschiedene Motor- und Fahrzeugparameter auf einem OLED-Display zusammenführt.

Neben der reinen Anzeige übernimmt das System umfangreiche Überwachungs- und Warnfunktionen und kann dadurch auf kritische Betriebszustände aufmerksam machen.

Durch Menüführung, speicherbare Einstellungen, automatische Helligkeitsregelung und weitere Zusatzfunktionen entstand aus einer einfachen Zusatzanzeige ein eigenständiges Überwachungssystem.

Die vollständige Integration anstelle der originalen Digitaluhr verbindet diese Funktionen mit einer möglichst unauffälligen Einbaulösung innerhalb der vorhandenen Tachoeinheit.

Das Projekt verbindet damit Sensorik, Fahrzeugelektronik, Mikrocontroller-Programmierung und mechanische Integration zu einem speziell für das Fahrzeug entwickelten Gesamtsystem.