E-Scooter Blinker

Um innerorts mal auf die Schnelle mobil zu sein, habe ich mir letztes Jahr einen E-Scooter mit Straßenzulassung geleistet. Bedingungen hatte ich wenige, aber Federung vorne und hinten sowie mindestens zwei mechanische Bremsen sollte das Teil auf jeden Fall haben. Darüber hinaus waren luftlose Reifen, also solche aus porösem Vollgummi, ein absolutes Muss, da die Reifen des E-Rollers aufgrund ihres kleinen Volumens vor jeder Benutzung erst mal aufgepumpt werden müssen.

Fündig bin ich mit dem Speed Deluxe 7.8-350 ABE bei L.A. Sports geworden. Der Roller hat Hinterradantrieb - ebenfalls ein Wunsch meinerseits, aber keine harte Bedingung - eine Scheibenbremse hinten sowie vorne eine Trommelbremse. An den Bremshebeln sitzen Schalter, die bei Betätigung der Hebel zuerst die elektronische Rekuperation einschalten, was den Roller samt Fahrer ebenfalls schon recht vehement abbremst.
Dass das hintere Schutzblech über eine eingelegte, geriffelte Metallplatte auch noch als Bremse dienen kann, wenn man es mit dem Fuß auf den Reifen drückt, sei am Rande erwähnt. Diese letzte Chance auf Verzögerung sollte dank ausreichend anderer Möglichkeiten nicht allzu oft zum Einsatz kommen müssen.

Die erreichbare Höchstgeschwindigkeit ist mit 20 km/h angegeben. Dieser Wert wird aber nur bei leichter Steigung(!) erreicht, in der Ebene und bei leichtem Gefälle regelt der Antrieb bei maximal 19,6 km/h ab und lässt sich durch nichts bewegen, die angegebenen und erlaubten 20 km/h zu erreichen. Sei’s drum, der geplante Zweck, mal eben schnell in die Stadt zu kommen, ist erreicht.

Auf den ersten paar Kilometern hat sich dann aber schnell gezeigt, dass das Anzeigen eines geplanten Abbiegevorgangs per Handzeichen (ausgestreckter Arm) nach Links machbar, aber insgesamt eine sehr wackelige Angelegenheit ist. Einhändig lässt sich der Roller, bedingt durch die kleinen, 200 mm durchmessenden Räder, kaum in der Spur halten. Handzeichen nach Rechts sind quasi unmöglich, denn dafür muss das Daumengas losgelassen werden. Jetzt setzt die Motorbremse ein, der Fahrer fällt nach vorne und induziert Lenkmomente, die Fuhre fängt an zu schlingern.

Es hat ein paar Tage gedauert, bis sich die Idee in meinem Kopf festgesetzt hat, dass der Roller unbedingt eine Blinkeinrichtung erhalten muss, um das Fahren und Abbiegen für mich und den Verkehr um mich herum sicherer zu machen.

Eine Recherche ergibt, dass Blinker an E-Scootern prinzipiell zulässig sind.

Die Lenkerendenblinker (LEB) müssen eine ABE haben, dann kann der Anbau ohne Vorfahrt beim TÜV oder Dekra erfolgen. Positiv ist zu vermerken, dass der Lenker des Rollers 56 cm breit ist, was exakt der StVZO Festlegung für den minimalen Abstand zwischen LEB entspricht, das passt also.

Im Übrigen ist in der eKFV (Elektrokleinstfahrzeuge-Verordnung) geregelt, dass die Ausrüstung von E-Scootern mit Blinkern zulässig ist. Dabei wird bereits berücksichtigt, dass die Blinker z.B. an den Lenkerenden angebracht werden (siehe im Zitat Punkt 1.).

Zitat aus der eKFV:

§5 “Anforderungen an die lichttechnischen Einrichtungen”
...
(4) Bei Elektrokleinstfahrzeugen ist die Ausrüstung mit nach vorne und nach hinten wirkenden Fahrtrichtungsanzeigern entsprechend § 67 Absatz 5 Satz 6 der Straßenverkehrs-Zulassungs-Ordnung zulässig.

Zusätzlich
1. dürfen auch die hinteren Fahrtrichtungsanzeiger mit der Lenkung mitschwenken,
2. darf der Abstand vom hintersten Punkt des Fahrzeugs zu den Fahrtrichtungsanzeigern mehr als 300 mm betragen,
3. darf die maximale Anbauhöhe der vorderen und hinteren Fahrtrichtungsanzeiger 1400 mm betragen,
4. darf bei den hinteren Fahrtrichtungsanzeigern die minimale Anbauhöhe 150 mm betragen, wenn der Vertikalwinkel der geometrischen Sichtbarkeit mindestens 25 Grad über der Horizontalen beträgt.

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Ich habe mir also Lenkerendenblinker aus Alu mit eingebauten gelb-orangenen LEDs besorgt. Solche Anbaublinker finden sich im Motorrad Zubehörhandel. Mit E-Zulassung und trotzdem preiswert sind z.B. die ToXx OX:

Bei den bei ToXx im Doppelpack gekauften LEB fiel auf, dass der eine Blinker sauber in den Lenker eingeschoben werden konnte, sich der andere aber standhaft weigerte. Eine kurze Messung klärte das Problem: Der runde Kragen der Mutter dieses Teils war deutlich größer und passte schlicht nicht in das Lenkerrohr. Ein Job für die Drehbank... So, passt :)

Ebenfalls bemerkenswert ist die Tatsache, dass billige China-LEB (die hatte ich mir im Vorfeld zum Üben besorgt, so bestückt war der Roller nicht auf der Straße) eine deutlich bessere Sichtbarkeit haben, sie wirken zumindest im Vergleich sehr viel heller.

Schade, aber wohl nicht zu ändern.

Wichtig bei den ToXx-Teilen ist die horizontale Ausrichtung parallel zur Fahrbahn, nicht senkrecht zur Lenkachse.

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Ein Blinkerschalter zum Anschrauben am Lenker wird ebenfalls benötigt.

Der abgebildete Schalter ist aus Alu gefertigt, wird am linken Lenkerende montiert und ist genauso breit wie der LCD-Halter mit Daumengas auf der rechten Seite, die ausgewogene Verteilung der Handgriffe auf dem Lenker wird also nicht beeinträchtigt. Die Schalter für Hupe und Licht bleiben ungenutzt. Mit den Suchbegriffen “Blinkerschalter Alu” wird man auf ebay und anderswo fündig.

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Die Betriebsspannung der LEDs ist 12 V, das merken wir uns, denn die Bordspannung des Rollers beträgt 36 V. Ist in den neuen Blinkern kein Taktgeber verbaut, muss der zusätzlich besorgt werden. Die auf dem Nachrüstmarkt angebotenen Blinkgeber sind allesamt recht groß und da an dem Roller nicht viel Platz für nachträgliche Einbauten vorhanden ist, habe ich mich entschlossen, eine eigene Lösung zu realisieren.

Da neben der Erzeugung des Blinktakts noch eine Spannungsreduzierung benötigt wird, habe ich gleich Nägel mit Köpfen gemacht, eine passende Platine entflochten und den Taktgeber programmierbar ausgelegt, indem ich einen AtTiny vorgesehen habe. Dessen Betriebsspannung muss ebenfalls noch erzeugt werden, die Schaltung beherbergt also eine Reduzierung von 36 V auf 12 V für die Blinker und eine Solche von 12 V auf 5 V für den AtTiny.

Die Schaltung ist schnell entworfen, nachdem ein integrierter Spannungsregler mit ausreichend hoher Eingangsspannung gefunden war. Der LM317, ein Regler mit einstellbarer Ausgangsspannung, ist hier der Baustein der Wahl. Er verträgt mindestens 40 V gegen Masse am Eingang, spezifiziert ist 40 V mehr als die eingestellte Ausgangsspannung, in unserem Fall also 52 V. Der verwendete Typ D2T des LM317 liefert 1,5 A am Ausgang, mehr als ausreichend, die LEDs einer Blinkleuchte konsumieren weniger als 100 mA. Die Verlustleistung bleibt bei diesen Werten auch ungekühlt im zulässigen Bereich, im Zweifelsfall würde der LM317 den Ausgang runter regeln, ein Defekt wegen Überlastung ist in jedem Fall ausgeschlossen.

Der von Arduino Nano Versionen bekannte AMS1117 wird als nachgeschalteter 5 V Stabi eingesetzt, drumherum ein paar Blockkondensatoren, die beiden Widerstände zur Festlegung der Ausgangsspannung  des LM317 sowie ein kleiner FET mit PullDown am Gate als Schalter für die LEDs vervollständigen die Schaltung. Ok, ein PullUp am Reset Eingang des AtTiny kommt auch noch dazu, das war es aber dann.

Die fertige Schaltung präsentiert sich so:

         (Click auf das Bild für größere Darstellung)

Der AtTiny45 ist willkürlich gewählt weil ich davon ein paar in der Schublade liegen hatte, für das Programm ist auch der AtTiny25 mehr als ausreichend.

Die Widerstände zur Festlegung der Ausgangsspannung des LM317 berechnen sich nach folgender Formel:

R2 = R1* ( Uout - 1,25 V ) / 1,25 V

Uout ist die gewünschte Ausgangsspannung, in unserem Fall 12 V. Die in der Formel angegebenen 1,25 V ist die im LM317 erzeugte Referenzspannung. R1 ist immer 240 Ω.

Somit errechnet sich R2 dann mit 2 kΩ (genau 2064 Ω, wir verwenden den nächsten glatten Wert). Mit einem R2 von 2,2 kΩ, dem nächsten Wert aus der E12 Reihe, ergäbe sich eine Ausgangsspannung von 12,7 V, was vollkommen in Ordnung wäre, denn die Blinker müssen so ausgelegt sein, dass sie die Ladeschlussspannung eines Bleiakku von 14,4 V verarbeiten können. Dazu später noch mehr.

Die Betriebsspannung für den Blinkgeber wird von der Versorgung für den Frontscheinwerfer abgezweigt. Damit der Blinker funktioniert, muss also die Beleuchtung des Rollers immer eingeschaltet sein, was beim Speed Deluxe 7.8-350 ABE der Fall ist.

Die etwas eigenwillige Formgebung der Platine ergibt sich aus der gewählten Box für den Ein- bzw. Anbau am Roller. Es ist das Mini-Gehäuse Typ “1551GBK” der Firma “Hammond Manufacturing” mit den Abmessungen 50 x 35 x 20 mm, erhältlich z.B. bei Reichelt (Stand 03/2022).

Über die Testpunkte TP1 .. TP7 erfolgt die Kontaktierung der Leitungen vom Frontlicht-Stecker (36 V), zum Blinkerschalter und zu den Lenkerendenblinkern. Der Programmieranschluss ist eine Stiftleiste im Raster 1,27 mm, passend zu meinem bereits mehrfach eingesetzten Adapterkabel. Der Stecker ist ein TH-Typ und wird mit den kürzeren Pins von der Bestückungsseite aus stumpf auf die SMD Pads gelötet.

Die Verbindung des zweiten Pads des Programmiersteckers nach 5 V muss mit einem Draht erfolgen, die Pads des AtTiny sitzen zu dicht, da ist kein Durchkommen.

Die Box wird mit zwei M3 Schrauben am nicht gewölbten Teil des äußeren Lenkerrohrs angeschraubt. Dazu werden zwei Löcher im Boden der Box gebohrt und passende Löcher im Alu angefertigt - 2,5 mm vorbohren, M3-Gewinde schneiden, fertig :)

Die verschiedenen Leitungen werden seitlich und unten durch Löcher nach innen geführt und angelötet.

Die Versorgungsspannung wird mit einem zweipoligen Kabel, das aus dem Technikraum unter dem Trittbrett parallel zu den bereits vorhandenen Kabeln und Leitungen durch den Lenker gefädelt wird, in die Box geführt (die oberste Leitung in den folgenden Bildern).

Die beiden darunter liegenden Leitungen sind die Zuleitungen der LEB.

Die positiven Anschlüsse der beiden Blinker werden zusammen gefasst (schwarzer Schrumpfschlauch) und mit einer einzelnen Leitung an den 12 V Testpunkt TP2 geführt. Der mittlere Anschluss des Blinkerschalters wird mit TP7, die beiden Ausgänge des Blinkerschalters fliegend mit den negativen Anschlüssen der Blinker verbunden (rote Schrumpfschläuche). Dabei auf die korrekte Zuordnung der Seiten achten.

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Der Code für den Blinkgeber ist ausgesprochen übersichtlich, da ich den Takt freilaufend realisiert habe. Hier zur Veranschaulichung nur die loop():

void loop()
{
 // hier hätte man mal ohne schlechtes Gewissen delay() verwenden können, aber wenn schon, denn schon ;)
 if (millis() - PauseDauer > BlinkPeriode)             // überlaufsicher, wrap around proof
 {
  digitalWrite(BLINKEROUT, !digitalRead(BLINKEROUT));  // Blinker an/aus
  PauseDauer = millis();
 }
}

Im Auslieferungszustand ist beim AtTiny die Sicherung “Divide clock by 8 internally” gesetzt, der Blinktakt ist in diesem Fall Faktor 8 zu langsam, diese Sicherung ist also zu löschen, damit der im Programm eingestellte Takt von 1,9 Hz erzeugt wird. Laut StVZO sind Frequenzen zwischen 1 und 2 Hz, also 60 bis 120 Blinkimpulse je Minute, zulässig. Ich habe verschiedene Blinkfrequenzen getestet, 1,9 Hz erschien mir am angenehmsten.

Der Code enthält die Möglichkeit, einfach Tests mit einem Arduino Nano durchführen zu können. Wird ein Arduino Nano als Zielhardware festgelegt, wird automatisch die OnBoard LED des Nano als Anzeige verwendet, ansonsten Pin 2 (PB3) des AtTiny.

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Nachtrag
Irgendwie hatte ich von Anfang an den Eindruck, dass die Blinker am Tag bei vollem Sonnenschein nicht oder zumindest nur schlecht zu sehen sind. Ich habe also die Versorgungsspannung für die Blinkleuchten ans obere Ende des erlaubten Bereiches verschoben, indem ich R2 auf 2,5 kΩ geändert habe. Damit erzeugt der LM317 jetzt 14,9 V und die LEDs leuchten etwas heller.

Die Grenze von 15 V darf in der gegebenen Schaltung nicht überschritten werden, da der nachgeschaltete Spannungsregler LM1117 keine höhere Eingangsspannung verkraftet.

Um hier einen größeren Spielraum zu haben - die LEDs vertragen durchaus noch höhere Ströme - habe ich eine weitere Version der Schaltung entworfen.

         (Click auf das Bild für größere Darstellung)

Der hier verwendete Spannungsregler LM78M05 für den AtTiny verträgt satte 35 V am Eingang, ich kann mit der Versorgungsspannung für die LEDs also noch ein ganzes Stück nach oben gehen um die Helligkeit zu steigern.

Auch bei dieser Variante muss die Verbindung des zweiten Pads des Programmiersteckers nach 5 V mit einem Draht erfolgen. Die Kontaktflächen für die doch recht robusten Drähte zu den verschiedenen Komponenten der Blinker habe ich, der Aufgabe besser angepasst, vergrößert.

Die Schaltung befindet sich noch nicht im praktischen Einsatz, es gibt noch keine angepasste Dimensionierung für R2. Ins Rennen gehen würde ich mit dem Ansatz, die LEDs mit 30..40 mA zu betreiben. Da sechs LEDs je Blinker eingebaut sind, soll sich der Strom auf 180..240 mA einstellen. Um sich dahin heranzutasten, habe ich das Spindelpoti vorgesehen. Wenn der passende Wert mit dem Poti gefunden wurde, sollte das Poti durch einen entsprechenden Festwiderstand ersetzt werden. Das Poti und R2 dürfen nur wahlweise bestückt sein.

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Da der für die Blinker eingesetzte Schalter noch einen bis dato ungenutzten Lichtschalter bietet, habe ich den im Fußteil des Rollers eingebauten Hauptschalter durch diesen Lichtschalter ersetzt. Der Kniefall beim Einschalter des Rollers entfällt also fürderhin :)

Um den Komfort auf die Spitze zu treiben, habe ich zusätzlich die ebenfalls dort unten versteckte Ladebuchse in ein weiteres kleines Plastikgehäuse am Lenkerrohr verlegt, so dass der Roller jetzt komplett im Stehen bedient werden kann.

Die beiden jetzt frei gewordenen Löcher für Schalter und Ladebuchse habe ich im ersten Ansatz mit jeweils zwei Lagen schwarzem Panzertape verschlossen. Das hat mir aber nicht gefallen, ich sann also auf Abhilfe.

Ein Bremslicht ist ebenfalls realisiert, das war aber eine etwas aufwändigere Angelegenheit.