Das völlig bescheuerte Bordcomputer-Projekt – Teil 11: 1 Jahr on the Road und die Sache mit dem Geigerzähler

Über ein Jahr ist es nun her, dass der selbstgebaute Bordcomputer seinen Platz im Volvo gefunden hat. Seitdem bin ich erschreckende 32.000 km damit unterwegs gewesen, viel Zeit also fürs Debugging und Eichen der Messwerte. Wann immer ich Zeit fand, habe ich die Firmware optimiert, so sind wir jetzt bei der Code-Version 24 (!) und diese hat es besonders in sich, aber dazu später mehr.

Extrem nervig gestaltete sich das Eichen der Tankuhr, man hofft ja immer darauf, dass sich solche Messgrößen linear verhalten- also wenn der Tankmesswert 1 Volt ist, haben wir beispielsweise 10L im Tank, und bei 3 V 30L, jeder vernünftige Mensch würde nun annehmen, dass bei 2 V 20L im Tank sind. Pech nur, dass der Tankschwimmer das völlig anders sieht (für unser Beispiel könnten es somit real 12L sein, bei 2V). Es endete also damit, dass ich die erste Zeit herum fuhr und ca. aller 100km (bzw. 100km, dann 200km, dann 300km, …800km) nachtankte um mit der Zapfsäulenanzeige den Tank systematisch auszumessen. Aus einem Zettel mit einer Liste, die die Restmenge im Tank ins Verhältnis mit den in Volt gemessenem Tankschwimmersignal setzt, ließ sich dann eine halbwegs schöne Abhängigkeit programmieren. Wenn es im Tank gerade nicht schwappt liegt man nun zu jeder Zeit ungefähr richtig.

Das Eichen des Durchschnittsverbrauch ging deutlich einfacher, wich dieser an der Zapfsäule um 10% von der Realität ab, konnte man einfach die der Berechnung zugrunde liegende Einspritzmenge um 10% erhöhen, fertig. Ebenso leicht war es, den internen Kilometerzähler etwas zu korregieren.

Damit haben wir folgende „Specs“:

Abweichung Kilometerzähler & Geschwindigkeitsmessung: <0,5%

Abweichung Tankfüllstand: +-2L

Abweichung Einspritzmenge, Momentanverbrauch & Durchschnittsverbrauch: <1,5%

Abweichung Motor- & Außentemperaturfühler: +-1,5°C

Mich würden die Messfehler der originalen Bordcomputereinheit interessieren, denn ich wette der Eigenbau ist genauer. Ich habe mir ja den Luxus erlaubt, alle Messungen an einem einzigen Auto durchzuführen und auf dieses spezielle zu eichen, da nun aber jedes Bauteil eine Toleranz aufweist und die Toleranz ein statistisches Arschloch ist, wird es bei 1000 Autos einige wenige geben, bei denen die Messwerte sehr genau sind, viele bei denen eine Abweichung nach unten oder oben festzustellen ist und die paar Montagsautos bei denen extreme Abweichungen zu beklagen sind, getreu der Gauß-Glockernkurve.

So, nun könnte man sagen es wäre alles erledigt, der BC zeigt sehr vernüftige Sachen an, über 30.000km hat die Einheit bei Frost und Hitze (und Vibrationen auf der Straße) ohne Probleme hinter sich gebacht, alles „aldente“?

Nööööö!

Es wird ja immer noch nichts auf dem Anzeigefeld für die Öltemperatur angezeigt, außer ein schnödes „CoLd“. Ich habe nämlich keinen Öltemperatursensor im Motor (der Motor war ja nie für den BC vorgesehen) und auch keine Bohrung um einen einzubauen. In mir geisterte schon seit Beginn des Projektes die Idee herum, man könnte doch eine Umweltmessgröße dort anzeigen: Radioaktivität.

Uff. Der Plan war da, also los. Angezeigt werden soll die im BC gemessene Gammastrahlung in Mikrosievert pro Stunde. Seit Fukoshima haben bestimmt einige von dieser Angabe der „Dosisleistung“ gehört. Es gibt offizielle Grenzen in µSv/h für die normale Hintergrundstrahlung in Deutschland (0,08µSv/h), für die Aussage ein Gebiet wäre sicher (<2,3µSv/h), für „ab in den Keller!“ (60µSv/h) und für die sofortige Evakuierung eines Gebiets (600µSv/h).

Entscheiden in unserem kleinen Crashkurs der Atomphysik ist die Zeitdauer der Bestrahlung für den eigenen Körper. Also x µSv/h * y h. Das gibt dann die Dosis, der man sich ausgesetzt hat. Ein Europäer soll unter normalen Umständen weniger als 3mSv im Jahr abbekommen, daran ist abseits von AKWs aber hauptsächlich die Strahlung aus dem Weltraum schuld. Wenn es brenzlich wird, sagt man offiziell, dass ab 200mSv akute Strahlenschäden auftreten, 5Sv hauen 50% der unglücklichen Tölpel innerhalb von 30 Tagen aus den Latschen und 80 Sv führen zum sofortigen Tod.

Ich habe mir nun gedacht, der BC-Geigerzähler möge von 0,01 µSv/h bis etwas über 600µSv/h die Äquivalentdosis anzeigen, wenn ich den Drehschalter auf das OIL-Segment gestellt habe. Zudem soll das rote Warnlicht über OIL anzeigen, wenn der sichere Bereich unter 2,3 µSv/h überschritten wurde, wenn es richtig unschön strahlt soll das rote Warnsegment dann hecktisch blinken. Außerdem könnte eine Texteinblendung hilfreich sein, die den Sievert-Wert in Worte fasst, da ja nicht jeder die Grenzwerte im Kopf hat. So darf im Wechsel aller 10 Sekunden der Messwert angezeigt werden und dann abhängig von der Strahlung die Message OK (<0,2), LOW(<2,3), MED(<25), HI(<60), FUCK (>60) eine subtile Einschätzung liefern.

Wie misst man nun Strahlung und wo findet sich ein preiswerter Geigerzähler zum Vergleich der Messwerte?

In der Ukraine:

Typ Prypjat

Man hat als gebranntes Kind nach dem April 1986 in der Sowjetunion ein hochmodernes digitales Gerät entwickelt, was Strahlung von 0,01 bis 200µSv/h misst. Ich habe es aufgeschraubt, neben zwei Geiger-Müller-Zählrohren vom Typ STM20 ist da Elektronik verbaut, alter Schwede! Einen Mikroprozessor hat man ihm spendiert, und einen Messchaltkreis, der die Batteriespannung in Volt auf Tastendruck anzeigt, wahnsinn für damalige Verhältnisse.

Dazu hatte ich noch richtig Glück, man konnte sich im Netz die Farbe nicht aussuchen und ich bekam die schönste, Ostblock-Rot juhu! Für alle die Kyrillisch nicht lesen können: Das Ding haben die echt Prypjat genannt, nach der Stadt bei Tschernobyl. Makaber.

 

Ein Problem beim Eigenbau von Geigerzählern ist nun, dass die Zählrohre Hochspannung brauchen, sonst tickt da nichts. Im Fall der günstig zu bekommenen russischen Restbestände braucht man 400V. Die muss man irgendwie erzeugen und das hat mich ehrlich gesagt ein wenig beunruhigt. Hochspannung im Auto abseits der Zündkerzen? Es gibt noch eine weitere Möglichkeit Gammastrahlung zu messen, man kann einen Szintillatorzähler bauen, der braucht dann keine Hochspannung, dafür muss das Signal extrem verstärkt werden. So extrem, dass mein Testaufbau zwar funktioniert hat, aber wenn jemand durchs Zimmer lief, man hustete oder gar auf den Tisch klopfte wurden all das auch als Messimpuls verstanden. Durch ein paar Bauteile die sich etwas hin und her biegen ließen hatte ich nämlich eigentlich ein Mikrofon gebaut.

Ich habe keine Lust, dass später auf Kopfsteinpflaster ständig der Atomkrieg ausbricht, also lieber 400V erzeugen.

Das ging mit den richtigen Bauelementen dann auch einfacher als gedacht, ein zusammengelöteter Step-Up-Converter werkelt jetzt vor sich hin und ist kaum größer als eine Münze, passt damit hoffentlich noch in die BC-Einheit rein.

 

Das Zählrohr ließ sich auch – gerade als hätte ich mir etwas dabei gedacht- in die Alubox quetschen und zur Abschirmung vorn Störungen bekam mein 400V- ASIC (application-specific integrated circuit) noch eine schicke Metallkappe verpasst. Der Mikroprozessor zählt nun die eingehenden Impulse (die kommen über den roten Draht im Bild) und errechnet daraus den Wert in µSv/h. Geeicht wird dann mit dem Prypjat-Geigerzähler. Da Gammastrahlung mit einer statistischen Wahrscheinlichkeit auf das Zählrohr trifft, wird ein kleiner Speicher 2 Minuten lang mit der Menge der Impulse gefüllt und die Gesamtsumme dann in Sievert umgerechnet. Der Speicher wird laufend nach dem FIFO-Prinzip (First in First out) nachgefüllt, so dass sich eine Art gleitende Mittelwertbildung ergibt. Der Zählwert vor 2 Minuten wird „hinten“rausgeschmissen, und der aktuelle Zählwert „vorne“ reingespeichert. Der Prypjat macht das übrigens genauso. Es macht übrigens überhaupt nichts, dass das Zählrohr mit in der verschlossenen Alubox des BC steckt, denn das tückische an Gammastrahlung ist ja gerade, dass sie durch alles durchgeht, solange es keine zentimeterdicke Bleiplatte ist. Alpha- und Betastrahlen müssen leider draußen bleiben (die sind aber auch nicht so kriminell).

Vorher

Nachher

Einblicke in die doch recht komplizierte Programmierung der Firmware erspare ich dem Leser, ich saß ungefähr einen Tag lang mit dem Laptop im Auto bis sich das Ergebnis einstellte, Programmversion 24:

Normale Dresdener Strahlung im Fußraum

Normale Dresdener Strahlung im Tacho

Nun hatten die Volvo-Heinis seinerzeit frecherweise vergessen, die Einheit µSv/h im LCD-Element vorzusehen, ich habe mir deshalb mit einem halbwegs leserlichen R für Radioaktivität beholfen.

Simulierter Super-Gau

Und im Wechsel zeigt er den Messwert, der Gute

Wir fahren in die richtige Richtung, die Strahlung geht zurück

Damit ist der Projekt Bordcomputer (vorerst) abgeschlossen, jedenfalls habe ich gerade keine weiteren blöden Ideen. Über Sinn und Unsinn lässt sich gewiss streiten, aber das einzige zivile Fahrzeug mit Geigerzähler im Tacho zu besitzen- und das auch noch selber verbrochen zu haben ist schon cool. Einige Fahrten über die Autobahn haben auch schon mysteriöses gezeigt: Am Autobahnkreuz Nossen geht die Strahlung hoch, nicht bedrohlich aber messbar auf über 0,3µSv/h. Ich wusste vorher nicht, dass man zu DDR-Zeiten Urnantagebauabraum über das Zumischen in die Straßenbefestigung entsorgt hat.

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blackengineer

blackengineerHier soll ich nun also Halbwahrheiten über mich verkünden: Es gab einmal den schönen Spruch "Wir sind die geworden, vor denen uns unsere Eltern immer gewarnt haben". Das trifft die Sache allerdings nicht unbedingt im Kern. Aber von vorn: Ich bin durch die Hölle gegangen, was in Fachkreisen auch "Studium der Elektrotechnik" heißt, und nun Ingenieur. Entgegen der landläufigen Meinung bin ich auch in der Lage, Dinge nicht ironisch auszudrücken (siehe letzter Satz), was aber für diesen Blog weitestgehend ignoriert werden darf. Das Studium fand in Dresden statt, wo ich auch meine Freundin Sarah fand, ohne die dieses Stück Internet nie entstanden wär. Ich bin ein vielinteressierter Geist und spiele gern mit Gedanken, Worten und... naja, hin und wieder auch gern Computer ;) Die Leidenschaft für alles, was mit Strom funktioniert, habe ich seit Kindesbeinen, was meinen Eltern sicher noch erschreckend bewusst sein dürfte, und da waren dichte beißende Lötdampfschwaden aus dem Keller, explodierende Kondensatoren vorm Frühstück und leidlich mit Tesafilm isolierte 230V-Stromkabelverbindungen (funktioniert bis heute!) noch harmlose Beispiele (man erinnere sich an den oben angebrachten Spruch) . Man ist mittlerweile professioneller geworden, stolzer Besitzer eines immer weiter wachsenden privaten Elektroniklabors und momentan - in Dublin: Der eigentliche Aufhänger für unseren Blog, wobei ich fürchte, dass dieser weiter wuchern wird, wenn wir im Dezember wieder deutschen Boden unter den Füßen haben. Was mache ich hier? Diese Frage wird ausführlich in den Artikeln dieser Site bearbeitet, nur kurz: Ich bin sowas wie die Geheimwaffe des Trinity Colleges für und gegen alle analogtechnischen Probleme und Entwicklungen. Eine letzte Frage sollte ich hier noch klären: WARUM DIESER NICK? ...Es begab sich, dass ich meine Hose wusch, und dieses kurzbeinige Exemplar schwarzer Baumwolle aus einem szeneeinschlägig bekannten Bekleidungsgeschäft trug diesen Namen. Klasse, dacht' ich mir, das passt zu dir – außerdem find' dich über Google keiner – dieser Nickname, das wird meiner.View all posts by blackengineer →

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