Car-PC für Mercedes E-Klasse, W 211

Im Innenraum des Mercedes-Benz E-Klasse W211 ist ein Car-PC eingebaut, 10,1-Zoll funktionierender Bildschirm, integriert in die Mittelkonsole.

Ich stelle mein CarPC-Projekt für den Mercedes-Benz E-Klasse W211, Baujahr 2003, vor, das ich im Jahr 2014 realisiert habe.

Warum ich mich für einen PC entschieden habe

Im Innenraum eines Mercedes Benz E-Klasse W211 ist ein CarPC installiert, 10,1-Zoll funktionierender Bildschirm, eingebaut in die Mittelkonsole.

Nach Abwägung aller Vor- und Nachteile dieses Projekts entschied ich mich schließlich, das serienmäßige Audio-20-Radio zu entfernen, das nicht einmal eine wirklich gute Klangqualität liefert, und stattdessen einen Car-Computer in diesen Schacht zu integrieren. Mir wurde klar, dass ein CarPC – wie jeder PC – wesentlich mehr Vorteile und Möglichkeiten bietet als ein einfaches Autoradio oder Navigationsgerät.

Zunächst stellte ich fest, dass dort ein 10,1-Zoll-Display Platz finden könnte, womit Navigationsgeräte mit 7- oder 8-Zoll-Bildschirm ausschieden. Ein weiterer Punkt war die eingeschränkte Software von Navigationsgeräten. Programme veralten nach einigen Jahren, und deren Wartung funktioniert nicht immer zuverlässig. Auf einem Computer hingegen kann man Navigationssoftware nach eigenem Geschmack hinsichtlich Design, Funktionalität und Kartenmaterial installieren.

Ein weiterer Vorteil ist die Wiedergabe von Fotos, Videos und Musik in verschiedensten Formaten sowie die Möglichkeit, grundsätzlich beliebige Programme und Betriebssysteme zu nutzen.

Im Innenraum eines Mercedes Benz E-Klasse W211 ist ein CarPC installiert, 10,1-Zoll funktionierender Bildschirm, eingebaut in die Mittelkonsole.

Mit der Umsetzung dieser Idee wollte ich letztlich eine deutlich bessere Klangqualität auf HiFi-Niveau erreichen. Der gesamte Car-Computer samt Verstärker sollte im Schacht des Audio 20 Platz finden – ohne zusätzliche Kabel oder externe Steuergeräte – und das gesamte Tuning sollte professionell wirken.

Vorgegriffen gesagt: Erst drei Monate nach Beginn des Zusammenbaus konnte ich mein „Gebilde“ erstmals testen – Prozessor, Mainboard, Netzteil und Verstärker waren in einem Gehäuse montiert, das speziell nach den Maßen des Radioschachts gefertigt wurde. Dafür musste ich an den Komponenten Stecker und Kabel aus- und umlöten, einige Bauteile versetzen oder sogar ergänzen. Wichtig: All das habe ich zunächst zu Hause auf dem Tisch getestet, nicht im Fahrzeug.

In dieser Zeit habe ich die Konstruktion des Gehäuses samt Monitor und Inhalt unzählige Male zusammen- und wieder auseinandergebaut, um die Abmessungen exakt an den Radioschacht anzupassen und die Komponenten des CarPC optimal zu platzieren.

Im Innenraum eines Mercedes Benz E-Klasse W211 ist ein CarPC installiert, 10,1-Zoll funktionierender Bildschirm, eingebaut in die Mittelkonsole, ausfahrbares Bedienfeld mit Tasten.

Entwicklung und Zusammenbau

Montierte Geräte und Computer, Ansicht von vorne. Car-PC für Mercedes E-Klasse, W211, Audio 20.

In jedem Fall musste ich eine Möglichkeit finden, mein Projekt an den CAN-Bus des Fahrzeugs anzuschließen.

Montierte Geräte und Computer, Ansicht von oben. Car-PC für Mercedes E-Klasse, W211, Audio 20. Montierte Geräte und Computer, Ansicht von der Seite. Car-PC für Mercedes E-Klasse, W211, Audio. Montierte Geräte und Computer, Ansicht von hinten. Car-PC für Mercedes E-Klasse, W211, Audio 20. Eingebaute Geräte und Computer, Höhenunterschied. Car-PC für Mercedes E-Klasse, W 211, Audio 20. Fotomontage: Auf dem Bild sind über dem Radio die Konturen des Monitors im Rahmen sichtbar. Car-PC für Mercedes E-Klasse, W 211, Audio 20.

Fotomontage: Auf dem Bild sind über dem Radio die Konturen des Monitors im Rahmen sichtbar.

Gesamtanalyse und Planung

Geräte, die durch den Computer ersetzt werden. Car-PC für Mercedes E-Klasse, W211, Audio 20.

Ich fahre einen Kombi, ein Modell vor dem Facelift. Bei dieser Version ist das Steuergerät Audio Gateway (AGW) im Audio 20 integriert und nicht separat im Kofferraum verbaut. Die Lautsprecherverkabelung führt somit direkt zum Hauptgerät in der Mittelkonsole. Im ISO-Stecker (Quadlock) befinden sich außerdem CAN-Bus-Leitungen sowie weitere Kabel. Neben dem CAN-B-Stecker war ein Steckplatz ungenutzt. Einen passenden MOST-Quadlock-ISO-Stecker samt Kontakten habe ich über eBay vw-ma.ju@web.de erworben. So konnte ich insgesamt 24 Kontakte dieser beiden Stecker beispielsweise für RS232-Anschluss, CAN-Bus und Einschalttaster nutzen.

Geräte, die durch den Computer ersetzt werden. Car-PC für Mercedes E-Klasse, W211, Audio 20.

Im Audio 20 ist außerdem die Steuerung der motorisierten Abdeckung des Ablagefachs unterhalb des Audiosystems integriert.

Der Schacht ist etwas höher als 2-DIN. Die Befestigung des Radios ist spezifisch, und auch die Frontblende ist der Form der Mittelkonsole angepasst – ihre vertikalen und horizontalen Linien sind gebogen.

Die Holzleiste oberhalb des Radios lässt sich leicht demontieren, wodurch oben etwas zusätzlicher Platz für den CarPC gewonnen wird.

Im Innenraum eines Mercedes Benz E-Klasse W211. Geräte, die durch den Computer ersetzt werden, ausgefahrenes Bedienfeld mit Tasten.

Unter dem Radio befindet sich hinter der Tastenleiste ein Fach. Nach Betätigung der Taste fährt die Klappe nach vorne aus und hebt sich an. Dort sitzt ein 6-fach-CD-Wechsler, den ich nicht mehr benötige und daher entferne.

Den MOST-Bus sowie das Modul in der Armlehne mit Handyhalterung für die Freisprecheinrichtung benötige ich ebenfalls nicht und baue sie aus. Das Mainboard verfügt über Bluetooth.

Armlehne mit eingerichtetem Platz für ein Mobiltelefon. Car-PC für Mercedes E-Klasse, W211, Audio 20. Einbauplatz für Computer. Car-PC für Mercedes E-Klasse, W 211, Audio 20.

Ich wollte möglichst wenige sichtbare Veränderungen am Fahrzeug vornehmen. Der frei gewordene Platz in der Mittelkonsole sollte vollständig genutzt werden, daher musste das Display maximal groß gewählt werden. Ein 10,1-Zoll-Bildschirm passt hier optimal. Dadurch liegt die Front etwa 14 mm tiefer als beim Audio 20. Auch das Fach unterhalb des Audiosystems wird genutzt, da sich die Front ohnehin verändert – dabei bleibt es jedoch bei diesen Anpassungen. Die obere Holzleiste und der Aschenbecher bleiben unverändert.

Der Stromverbrauch des gesamten Systems sollte möglichst gering sein. Jede Komponente muss effizient arbeiten. Der Wirkungsgrad des Audioverstärkers beträgt 84,3 %. Je höher die Effizienz, desto weniger Wärme entsteht im Betrieb.

Technische Daten:

Bootzeit:

  • Reaktionszeit des Netzteils: 3 Sekunden
  • Ladezeit des Betriebssystems: 14 Sekunden
  • Nach weiteren 6 Sekunden beginnt die Musikwiedergabe
  • Vollständiger Start: 23 Sekunden

Leistungsaufnahme bei 13V:

  • Display: 0,6 A
  • Gesamt: 3,3 A im Normalbetrieb, 6,5 A unter Last, 8,5 A kurzzeitig

Abmessungen und Gewicht:

Front

  • Breite: 263 mm (wie das Originalradio)
  • Tiefe: 25 mm (wie das Originalradio)
  • Höhe: 146 mm (unten ca. 14 mm größer als Originalmaß)

Innenteil

  • Breite: 179 mm
  • Tiefe: 165 mm
  • Höhe: 120 mm

Nettogewicht ohne Zubehör: 3,1 kg

  • + 3,1 kg, Car-PC
  • + 0,9 kg, Tastenpanel, Ablagefach
  • - 2,5 kg, Audio 20
  • - 2,45 kg, CD-Wechsler A211 827 55 42, Tastenpanel, Ablagefach
  • - 0,43 kg, Telefon A211 820 14 51
  • - 0,33 kg, Steuergerät A211 870 24 26 05
  • - 0,25 kg, Steuergerät A211 820 31 85

Quellen und Preise (Stand 2014):

Ebay:

  • 65 Euro, MINI ITX Gigabyte GA-H77N-WIFI
  • 155 Euro, CPU Intel Core i7-3770K
  • 44 Euro, DDR3 CMV8GX3M1A1333C9
  • 12,99 Euro, Zerotherm ATOM 30H Multi CPU Kühler
  • 123 Euro, SSD 256 GB
  • 53 Euro, SSD 128 GB
  • 37 Euro, Display LP101WH1 10,1 Zoll
  • 26 Euro, Controller Board NT68676.2A
  • 15 Euro, Programmer
  • 75 Euro, Touchscreen
  • 131 Euro, Verstärker Crunch GTO 4120
  • 65 Euro, Netzteil M4-ATX
  • 18 Euro, 2560 R3 ATMEGA Board
  • 34 + 12,5 Euro, USB-GPS
  • 2 Euro, Serial-ATA-Kabel
  • 29 Euro, Ablagefach W211
  • 10 Euro, Ätzmittel
  • 90 + 22 Euro, Fehlkauf

Conrad Elektronik:

  • 5 Euro, Wärmeleitpaste
  • 5 Euro, Schrumpfschlauch
  • 9 Euro, Kabel
  • 2,53 Euro, Schiebeschalter 4x Ein/Ein
  • 6 Euro, HDMI-Stecker 2x 2,99
  • 2,23 Euro, MCP2515 18PIN
  • 1,27 Euro, MCP2551
  • 2 Euro, C 22pF, 100nF
  • 1 Euro, R 10k, 120

Baumarkt:

  • Kabel
  • Klemmen

Bereits vorhanden:

  • 5 Euro, USB 2.0 Hub 4-Port
  • 5 Euro, diverse Kabel, Stecker und Klemmen
  • 5 Euro, defektes PC-Netzteil
  • 5 Euro, ISO-Buchse (Quadlock)
  • 10 Euro, Aluminiumblech/Winkel für das Gehäuse
  • 5 Euro, 80-mm-Lüfter
  • 5 Euro, diverse Schrauben
  • 1 Euro, Rundmaterial Messing / Stahl
  • 2 Euro, Lötzinn
  • 1 Euro, RS-232 Buchse / Stecker

Insgesamt etwa 1.000,00 Euro

Mainboard MINI ITX Gigabyte GA-H77N-WIFI

Mainboard MINI ITX Gigabyte GA-H77N-WIFI. Car-PC für Mercedes E-Klasse, W 211, Audio 20.

Das Mainboard habe ich nicht verändert. Die Wahl fiel auf diesen Typ wegen der Position des 24-poligen Steckers und des Arbeitsspeichers.

Auf dem Mainboard ist ein Prozessor Intel Core i5-2500K (6M Cache, 3,30 GHz) mit einer TDP von 95 W installiert.

Aufgrund der baulichen Gegebenheiten musste das Board kopfüber eingebaut werden. Dadurch hängt der Kühlkörper. Das geringe Gewicht verursacht jedoch nur eine geringe Belastung der Befestigung. Vibrationen sind im Fahrzeug ein wichtiger Faktor. Alle Schrauben müssen dauerhaften Belastungen standhalten.

Grafikkarte

Ich verwende die im Prozessor integrierte Grafikeinheit. Wenn ich jedoch die Treiber installiere, funktioniert der HDMI-Anschluss am Mainboard nicht mehr. Ein Test mit einem anderen Mainboard bestätigte dieses Problem. Mit einer externen Grafikkarte und installierten Treibern funktioniert das Display über HDMI. Nach Kontakt mit dem Intel-Kundendienst wurde vermutet, dass die Intel HD Graphics 3000 defekt sei. Daraufhin kaufte ich einen Intel Core i7-3770K mit Intel HD Graphics 4000. Nun funktionieren die HDMI-Ausgänge am GA-H77N-WIFI. Allerdings funktionieren sie auf dem anderen Mainboard nicht mehr. Beim Versuch, die Treiber zu installieren, friert das Betriebssystem ein. Interessanterweise funktionieren die HDMI-Anschlüsse der externen Grafikkarte in Kombination mit dem Intel Core i7-3770K ebenfalls nicht. Das BIOS des etwas älteren Mainboards wurde aktualisiert, sodass der neue Prozessor eigentlich unterstützt werden sollte. Das Display habe ich über HDMI angeschlossen. Dafür habe ich das Kabel selbst angefertigt. Zudem ist der HDMI-Stecker relativ kompakt und passt genau in das PC-Gehäuse.

Grafikkarte. Car-PC für Mercedes E-Klasse, W 211, Audio 20. Grafikkarte, Nahaufnahme. Car-PC für Mercedes E-Klasse, W 211, Audio 20.

Arbeitsspeicher und Festplatte

Der Arbeitsspeicher befindet sich neben dem Audioverstärker. Auf dem Mainboard sind zwei Steckplätze für Speichermodule vorhanden. Derzeit ist nur ein Corsair CMV8GX3M1A1333C9 mit 8 GB installiert.

Ich habe zwei Festplatten eingebaut. Zudem ist Platz für eine dritte vorgesehen. Die Stromversorgung der Festplatten erfolgt über einen Umschalter (4x Ein/Ein). Dadurch kann jeweils nur eine Festplatte aktiviert werden. Da dieser Car-PC ein Prototyp ist, kann ich zwei Betriebssysteme installieren und parallel testen, ohne den gesamten Computer zerlegen zu müssen.

Festplatten. Car-PC für Mercedes E-Klasse, W 211, Audio 20. Festplatte. Car-PC für Mercedes E-Klasse, W 211, Audio 20.

Netzteil M4-ATX

24-poliges Netzteil. Car-PC für Mercedes E-Klasse, W 211, Audio 20.

Das Netzteil musste ich umlöten; den 24-poligen Stecker habe ich nicht wie beim Serienmodell ausgeführt. Da dieser Schritt recht aufwendig war, würde ich dem Hersteller folgenden Vorschlag machen: Da jeder seinen Auto-PC individuell aufbaut, wäre es sinnvoll, die Platine ohne Stecker zu liefern, sodass jeder ein Kabelbündel in der benötigten Länge selbst anlöten kann. Zudem könnte die Platine kleiner dimensioniert werden. Zusätzliche Lötpunkte wie GND, 3,3 V, 5 V und 12 V wären ebenfalls hilfreich. In meinem Fall hätte ich so die Stromversorgung der Festplatte sowie der Display-Controller-Platine sauber anlöten können.

Netzteil. Car-PC für Mercedes E-Klasse, W 211, Audio 20.

Der Verstärker verursachte ein Klickgeräusch, daher musste ich eine Lösung finden. Im Netzteil ist eine Anti-Plopp-Funktion integriert. Der Verstärker war eingeschaltet. Der Crunch-Verstärker verfügt ohnehin über eine automatische Einschaltfunktion: Wenn ein Signal an den Hochpegeleingängen anliegt, schaltet er sich automatisch ein. Der Remote-Anschluss ist dann wirkungslos. Da der Verstärker jedoch über Cinch angeschlossen ist, sollte er sich eigentlich nicht selbst einschalten. Deshalb ersetzte ich das Kabel zur Zusatzplatine. Ein Kabel mit geringerem Querschnitt brachte das gewünschte Ergebnis. Die Einschaltverzögerung am Netzteil stellte ich anschließend auf 16 Sekunden ein. Dadurch schaltet sich der Verstärker erst ein, nachdem die Audiotreiber des Betriebssystems geladen sind.

Netzteil M4-ATX. Car-PC für Mercedes E-Klasse, W 211, Audio 20.

Verstärker Crunch GTO 4120

Audioverstärker Crunch GTO 4120. Car-PC für Mercedes E-Klasse, W211, Audio 20.

Da ich keinen externen Verstärker verwenden wollte, sondern ein Gerät, das sich in die Headunit integrieren lässt, suchte ich nach einem kompakten Verstärker. Der Crunch GTO 4120 schien eine gute Wahl zu sein. Zudem wird dieses Gerät laut technischen Daten der HiFi-Klasse zugeordnet.

Audioverstärker Crunch GTO 4120. Platine auf Aluminiumplatte montiert. Car-PC für Mercedes E-Klasse, W211, Audio 20.

Die Hauptplatine habe ich auf einer Aluminiumplatte hinter dem Bildschirm montiert. Das Display ist auf der einen Seite der Aluminiumplatte befestigt, der Verstärker auf der anderen.

Audioverstärker Crunch GTO 4120, HiFi-Klasse. Car-PC für Mercedes E-Klasse, W211, Audio 20.

Die Stromversorgung, die Sicherung, die LED-Anzeigen sowie die Lautsprecheranschlüsse habe ich umgelötet und angepasst. Auch die Kondensatoren musste ich versetzen, damit ausreichend Platz für die RAM-Module vorhanden ist. Die Kabel zur kleinen Zusatzplatine habe ich durch längere ersetzt. Die Kondensatoren und diese Platine sind auf einem Aluminiumwinkel montiert. Zwei RCA-Buchsen habe ich ausgelötet, da sie nicht benötigt werden – dadurch entstand zusätzlicher Platz im Gehäuse.

Halterungen des Verstärkers Crunch GTO 4120. Car-PC für Mercedes E-Klasse, W211, Audio 20. Audioverstärker Crunch GTO 4120. Einstellung der Klangfrequenzen. Car-PC für Mercedes E-Klasse, W211, Audio 20. Platine des Audioverstärkers Crunch GTO 4120. Car-PC für Mercedes E-Klasse, W211, Audio 20. Audioverstärker Crunch GTO 4120. Anschluss für Lautsprecher. Car-PC für Mercedes E-Klasse, W211, Audio 20. Zusatzplatine des Audioverstärkers Crunch GTO 4120. Car-PC für Mercedes E-Klasse, W211, Audio 20.

Ein weiterer wichtiger Punkt ist die Vermeidung von Brummgeräuschen, die die Klangqualität beeinträchtigen. Ursache können Masseprobleme sein, die durch geringe Differenzspannungen an der Fahrzeugmasse entstehen. Störungen können sowohl von verschiedenen Komponenten im Fahrzeug als auch vom Car-PC selbst ausgehen, ebenso durch fehlerhafte Verkabelung oder unzureichende Isolierung. Der Car-PC sollte nur eine einzige Masseverbindung zur Fahrzeugkarosserie haben. Das Gehäuse darf die Karosserie nicht berühren, auch wenn die Hauptplatine des Verstärkers auf Gummipuffern und Distanzhülsen montiert ist. Wichtig ist außerdem, dass Stromkabel getrennt von Audiokabeln verlegt werden; eine rechtwinklige Kreuzung ist unproblematisch und verursacht keine Störungen bei der Signalübertragung. Der Einbauschacht besteht aus Kunststoff, was mögliche Störquellen zusätzlich minimiert. Da Mainboard und integrierte Soundkarte im selben Gehäuse wie der Verstärker verbaut sind, bleiben die Verbindungskabel relativ kurz. Zur zusätzlichen Sicherheit habe ich die Kabel mit Ferritkernen versehen.

Die ersten Tests verliefen erfolgreich. Auf dem Arbeitstisch funktioniert alles einwandfrei und bislang ohne Störgeräusche.

Display und Touchscreen:

10,1-Zoll Bildschirm und Touchscreen. Car-PC für Mercedes E-Klasse, W 211, Audio 20.

10,1-Zoll-Monitor

Einen funktionierenden Bildschirm zu finden, erwies sich als sehr schwierig. Zunächst habe ich viele verschiedene Monitore und deren Datenblätter studiert. Dabei stellte ich fest, dass ein 10,1-Zoll-Display problemlos in die Konsole passt, in der zuvor das Audio 20 verbaut war. Da der deutsche Markt in diesem Bereich nur ein begrenztes Angebot bietet, blieb mir nichts anderes übrig, als in China zu bestellen. Und hier wurde klar, dass sich das Projekt nicht innerhalb weniger Monate abschließen lässt.

10,1-Zoll Bildschirm und Touchscreen. Befestigungsteile. Car-PC für Mercedes E-Klasse, W 211, Audio 20. 10,1-Zoll Bildschirm mit Befestigungsteil. Car-PC für Mercedes E-Klasse, W 211, Audio 20. Aluminium-Montageplatte für 10,1-Zoll Bildschirm. Car-PC für Mercedes E-Klasse, W 211, Audio 20.

Controller-Platine

Car-PC für Mercedes E-Klasse, W 211, Audio 20. Steuerplatine.

Bei Chinatobby (China) kaufte ich die Controller-Platine NT68676.2A sowie den dazugehörigen Programmer. Die Platine kam nach zwei Wochen an, der Programmer nach fünf Wochen. Die Kommunikation mit der anderen Seite der Erde funktionierte sehr gut. Die Controller-Platine war ursprünglich für einen Monitor mit einer Auflösung von 1024x600 Pixeln programmiert. Da sich das gekaufte Display jedoch als defekt erwies, musste ich nach einer anderen Lösung suchen. Deshalb bestellte ich zusätzlich den Programmer, um die Controller-Platine auf eine höhere Auflösung umzuprogrammieren. Nach vielen Versuchen funktionierte schließlich alles. Einen zweiten gebrauchten Bildschirm kaufte ich bei DSC-Electronics. Nun arbeitet das Display LP101WH1 mit einer Auflösung von 1366x768 Pixeln zusammen mit der Controller-Platine einwandfrei. Eine höhere Auflösung ist zudem vorteilhaft, um beispielsweise problemlos mit Windows 8 arbeiten zu können.

Rahmenteile des 10,1-Zoll Bildschirms und Touchscreens. Car-PC für Mercedes E-Klasse, W 211, Audio 20. Verbindung der Rahmenteile des 10,1-Zoll Bildschirms und Touchscreens. Car-PC für Mercedes E-Klasse, W 211, Audio 20. Aluminium-Montageplatte mit Anschluss für 10,1-Zoll Bildschirm. Car-PC für Mercedes E-Klasse, W 211, Audio 20. Aluminium-Montageplatte, Anschluss des 10,1-Zoll Bildschirms über HDMI. Car-PC für Mercedes E-Klasse, W 211, Audio 20.

Das Display habe ich über HDMI angeschlossen. Dafür musste ich ein eigenes Kabel anfertigen. Außerdem ist der HDMI-Stecker relativ klein und passt genau in das PC-Gehäuse. Ich nutzte die im Prozessor integrierte Grafikkarte Intel HD Graphics 3000.

10,1-Zoll-Display. Verwendung der Grafikkarte Intel HD Graphics 3000. Car-PC für Mercedes E-Klasse, W 211, Audio 20.

Touchscreen

Zusätzlich kaufte ich in China bei Visualtouchworld einen 10,1-Zoll kapazitiven Touchscreen mit Multitouch-Funktion. Die Lieferzeit betrug etwa zwei Wochen. Er funktioniert einwandfrei.

Den Touchscreen und das Displaypanel habe ich rundum mit Klebeband abgedichtet, damit kein Staub zwischen die beiden Komponenten gelangt.

Kühlung:

Zerotherm ATOM 30H Multi CPU Cooler

Nach mehreren Tests mit verschiedenen Kühlern entschied ich mich für den Zerotherm ATOM 30H Multi CPU Cooler. Offiziell ist er für maximal 65 Watt ausgelegt, kühlt jedoch den verbauten Intel Core i5-2500K (6M Cache, 3,30 GHz) mit 95 Watt TDP ausreichend. Da der Platz sehr begrenzt ist, stellt dieser Kühler den besten Kompromiss dar.

Lüfter Zerotherm ATOM 30H Multi CPU Cooler. Car-PC für Mercedes E-Klasse, W 211, Audio 20.

80-mm-Lüfter

Die Tests zeigten außerdem, dass die allgemeine Gehäusekühlung noch wichtiger ist. Das Mainboard besitzt mehrere Mikrocontroller, die ohne Gehäuselüfter stark erhitzen. Zusätzlich erzeugt der Audioverstärker Wärme. Links im Schacht zwischen Audiosystem und Lenksäule, also hinter dem Zündschloss, befindet sich etwas Raum, über den die Wärme mithilfe eines 80-mm-Lüfters abgeführt werden kann. Diese Kühlung ist ausreichend. Rechts ist ebenfalls ein Spalt für die Luftzirkulation vorhanden. Oben und unten im Schacht gibt es keinen freien Platz, da sich dort Klimaleitungen und der Zigarettenanzünder befinden.

Car-PC für Mercedes E-Klasse, W 211, Audio 20. Zerotherm ATOM 30H Multi CPU Cooler. Gesamtansicht.

Passive Kühlung

Auch zwei Mikrocontroller auf dem Verstärker müssen gekühlt werden. Die Wärme wird über zwei Keramikplatten auf eine Aluminiumgrundplatte übertragen. Dadurch wird die Wärme des Verstärkers hauptsächlich über die Frontblende an die Umgebung abgegeben. Die Transistoren erwärmen sich im Betrieb kaum; lediglich die vier schwarz ummantelten Spulen werden relativ warm.

Zentral­konsole:

Mittelkonsole. Rahmen. Details. Car-PC für Mercedes E-Klasse, W 211, Audio 20.

Rahmen

Den Rahmen für den Monitor fertigte ich aus 0,5 mm starkem Edelstahlblech an. Die Einzelteile sägte ich mit der Stichsäge aus, feilte sie anschließend nach, bog sie, verlötete sie mit Zinn, richtete sie aus und verlötete sie erneut. Viel Zeit benötigte ich, damit der Rahmen dicht am Bildschirm anliegt und mit seinen äußeren Kanten die Linien der Nische sowie des Deckels der ausziehbaren Schublade exakt aufnimmt. Nach dieser langen und sorgfältigen Arbeit versah ich das Bauteil mit einer Zwei-Komponenten-Grundierung und lackierte es anschließend.

Mittelkonsole. Rahmen. Car-PC für Mercedes E-Klasse, W 211, Audio 20.

Deckel der ausziehbaren Schublade

Abdeckung der ausziehbaren Schublade. Car-PC für Mercedes E-Klasse, W 211, Audio 20.

Zunächst kaufte ich eine weitere ausziehbare Schublade, da die gesamte Konstruktion um 14 mm kleiner werden musste. Erstens änderte ich die Befestigung der Schublade und des Aschenbechers, wodurch das Tastenpanel 4 mm näher an den Aschenbecherdeckel rückte und das gesamte Bauteil zusätzlich 3 mm nach unten versetzt wurde. Zweitens kürzte ich den Deckel beidseitig symmetrisch um 10,5 mm.

Kinematik. Ausgezogene Schublade. Car-PC für Mercedes E-Klasse, W 211, Audio 20. Kinematik. Halbausgezogene Schublade. Car-PC für Mercedes E-Klasse, W 211, Audio 20. Kinematik. Eingeschobene Schublade. Car-PC für Mercedes E-Klasse, W 211, Audio 20. Kinematik. Änderung der Schubladenbefestigung. Car-PC für Mercedes E-Klasse, W 211, Audio 20. Kinematik. Änderung der Schubladenbefestigung. Car-PC für Mercedes E-Klasse, W 211, Audio 20. Kinematik. Änderung der Schubladenbefestigung. Car-PC für Mercedes E-Klasse, W 211, Audio 20. Kinematik. Änderung der Schubladenbefestigung. Car-PC für Mercedes E-Klasse, W 211, Audio 20.

CAN-Bus

CAN-Bus, Car-PC für Mercedes E-Klasse, W 211, Audio 20.

Der nächste wichtige Schritt war die Anbindung des CAN-Bus an den Car-PC. Aus dem Fahrzeugnetz sollten verschiedene Werte ausgelesen werden. Ich verwendete das Zündsignal direkt vom CAN-Bus und nicht das analoge Signal vom Zigarettenanzünder.

Das PC-Netzteil wird normalerweise über das Zündsignal aktiviert und startet entsprechend der verschiedenen PC-Modi. Ich entwickelte jedoch ein eigenes Steuerungssystem.

CAN-Bus, das System kann entweder über einen Knopf oder den Zündschlüssel aktiviert werden. Car-PC für Mercedes E-Klasse, W 211, Audio 20.

Audio 20 besitzt eine Einschalttaste. Somit kann das System entweder über die Taste oder über den Zündschlüssel aktiviert werden.

- Einschalten über den Zündschlüssel:

  • Variante 1: Der Zündschlüssel ist eingesteckt und gedreht. Über den CAN-Bus werden bestimmte CAN-Nachrichten an das Steuergerät des Radios gesendet. Das System schaltet sich erst aus, wenn der Schlüssel abgezogen wird.

- Einschalten über die Taste:

  • Variante 2: Wird das System ohne Schlüssel per Taste eingeschaltet, läuft es 20 Minuten und schaltet sich anschließend automatisch ab.
  • Variante 3: Wurde das System zuvor manuell per Taste ausgeschaltet – unabhängig von Variante 1 oder 2 – darf es sich beim Drehen des Zündschlüssels nicht automatisch wieder einschalten.

Zwischen dem PC-Netzteil und dem CAN-Bus ist daher ein Steuergerät erforderlich. Es simuliert das Signal der Klemme 15 (Zündung) und aktiviert das Netzteil. Dieses startet anschließend den Car-PC und kurz darauf den Verstärker. An das Steuergerät können mehrere Tasten angeschlossen werden. Die Lenkradtasten müssen weiterhin funktionieren. Außerdem soll das neue Steuergerät die Ansteuerung des motorisierten Deckels der Schublade in der Mittelkonsole übernehmen, die zuvor von Audio 20 gesteuert wurde.

Einerseits soll das Arduino unabhängig arbeiten, andererseits muss es während des PC-Starts als Standard-Windows-Anwendung erkannt werden.

Nach Recherche im Internet fand ich eine geeignete Lösung. Das Arduino 2560 Board eignet sich hierfür. Die Mikrocontroller MCP2551 und MCP2515 ermöglichen das Auslesen des CAN-Bus. Das Steuergerät sowie das Arduino sollten mit etwa 9 Volt betrieben werden, jedenfalls unter 12 Volt. Die Bordspannung eines Fahrzeugs schwankt jedoch zwischen 6 und 30 Volt, weshalb eine Spannungsregelung erforderlich ist.

Leiterplatte für CAN-Bus

Leiterplatte für CAN-Bus, Car-PC für Mercedes E-Klasse, W 211, Audio 20.

Ich kaufte ein Arduino 2560 und entwickelte eine eigene Leiterplatte für den CAN-Bus. In der ersten Version wurden die Mikrocontroller MCP2551 und MCP2515 mit 5 V vom Arduino versorgt. Dabei wurde das Arduino beschädigt. Der Spannungsregler auf dem Arduino lieferte beim Umschalten der Stromversorgung von USB plötzlich 12 V statt 5 V, wodurch sowohl der Atmega 2560 und der Atmega 16U2 als auch MCP2551 und MCP2515 zerstört wurden. In der zweiten Version erhielt meine CAN-Bus-Platine daher eine eigene 5-V-Stromversorgung. Zusätzlich verbaute ich einige SMD-Elektrolytkondensatoren. Das Arduino bekommt nun eine eigene Versorgungsspannung von etwa 10 V. Dioden verhindern dabei einen Rückstrom.

Fertige Leiterplatte für CAN-Bus, Car-PC für Mercedes E-Klasse, W 211, Audio 20.

Programmierung des CAN-Bus

Die Bibliothek und Beispielprogramme für den CAN-Bus entnahm ich Seeed-Studio. Anschließend stellte ich fest, dass der CAN-Bus im Fahrzeug mit 83,333 kbit/s arbeitet. Danach gelang es mir endlich, Daten vom CAN-Bus auszulesen und zu analysieren. Nach zahlreichen Versuchen identifizierte ich die CAN-ID und den Buffer, die für die Lenkradtasten zuständig sind. Zudem lokalisierte ich die Informationen, die beim Einschalten der Zündung übertragen werden.

Zündsignal über CAN-Bus

Ich schrieb anschließend einen Sketch, um das Zündsignal zu simulieren. Sobald die entsprechenden Daten über den CAN-Bus empfangen werden, erzeugt das Arduino ein 5-V-Signal, das mithilfe von PNP- und NPN-Transistoren in ein 12-V-Signal umgewandelt wird. Diese Schaltung fand ich auf c-kolb.bplaced.net.

Wiederinbetriebnahme der Kinematik

Anschließend versuchte ich, die ausziehbare Schublade wieder in Betrieb zu nehmen. Zunächst analysierte ich die Daten, die von der Tastenleiste gesendet werden, danach die Kommunikation zwischen der Schublade und Audio 20. Dazu trennte ich zeitweise das Fahrzeugnetz, um zu untersuchen, welche Nachrichten welche Funktionen steuern – eine sehr umfangreiche Aufgabe. Die Kinematik benötigt 3,5 Sekunden vom geschlossenen bis zum geöffneten Zustand. Alle 10 Millisekunden wird eine CAN-Nachricht gesendet. Nach vielen Versuchen gelang es mir schließlich, den passenden Code zu schreiben, sodass die Kinematik funktionierte. Die Kommunikation zwischen Schublade und Audio 20 ist sehr komplex, und mein Code berücksichtigt nicht alle Details, weshalb manche Abläufe nicht ganz perfekt sind. Insgesamt fährt die Schublade jedoch schnell aus, und ich bin mit dem Ergebnis zufrieden. Weitere Wochen in die Analyse aller Feinheiten zu investieren, erschien mir nicht sinnvoll.

Lautstärkeregelung über die Lenkradtasten

Nach langer Suche stieß ich auf das Projekt von Nico Hood, einem ebenfalls deutschsprachigen Entwickler. Ich verwendete Hoodloader Version 1.8 und integrierte den Code in meinen Sketch. Unter Windows XP und Windows 8 funktioniert alles einwandfrei. Ich installierte den Arduino-Hoodloader-Treiber und kann das Arduino neu programmieren, ohne die Firmware im 16U2-Chip zu ändern. Das Arduino wird in Windows als HID-Medientastatur erkannt, sodass keine zusätzlichen Treiber für die Lautstärkeregelung erforderlich sind.

Fazit:

Im Wesentlichen funktioniert alles so, wie ich es mir vorgestellt habe. Noch nicht umgesetzt sind die Helligkeitsregelung, ein integriertes Radio, eine fest definierte Ein-/Aus-Taste für den Car-PC sowie mögliche zusätzliche Tasten oder LED-Anzeigen. Zunächst werde ich das System im Alltag testen und danach entscheiden, welche Anpassungen sinnvoll sind. Die Controller-Platine NT68676.2A verfügt über sechs weitere Monitortasten, jedoch werden nicht alle Funktionen benötigt. Eine weitere Herausforderung besteht darin, die Tasten ergonomisch sinnvoll in die Mittelkonsole zu integrieren, sodass der Computer bequem bedient werden kann, ohne das Design des Innenraums zu beeinträchtigen.

Folgende Funktionen werden benötigt:

  • Ein- und Ausschalten des Computers
  • Ein- und Ausschalten des Bildschirms
  • Lautstärkeregelung (über Windows oder die Lenkradtasten; zusätzliche Tasten sind nicht erforderlich)
  • Stummschaltung
  • Helligkeitsregelung des Displays (auch über das Betriebssystem möglich)

USB-GPS

Ich besaß einen gebrauchten GPS-Empfänger, dessen genaue Modellbezeichnung mir beim Kauf nicht bekannt war. Es handelte sich um einen Navilock NL-302U, der jedoch leider nicht mit Windows 8 kompatibel ist. Daher entschied ich mich, in dessen Gehäuse ein neues Navilock NL-651EUSB U-Blox 6 Modul einzubauen. Der USB-Stecker passte zwar nicht direkt an das GPS-Modul, dennoch gelang mir die erfolgreiche Integration.