Techniek: CAN-bus

De bijzonder aimabele Jan Heemskerk is van het type ‘wat mijn ogen zien, maken mijn handen’. Al in 1974 werd hij op de MotoRai uitgeroepen tot ‘Koning Zelfbouw’ met zijn NSU-BSA viercilinder. En tussen 1976 en 1982 construeerde en bouwde hij een heuse BSA V-twin! Inmiddels is Jan Heemskerk een wereldburger die zijn sporen heeft verdiend met de ontwikkeling van oogstmachines. In zijn vrije tijd zit hij veel op zijn Triumph Tiger en het zal je niet verbazen dat die niet origineel meer is. Samen met ‘good ól mate’ Aad Möntemann bouwde hij er zelfs CANbus-elektronica op!

Jan Heemskerk is een boerenzoon uit Koudekerk aan de Rijn en in de hele familie stroomde het motorbloed door de aderen. Zeven broers rijden ook motor, of crossen – samen met een hele rits neven – bij de classics! Jan zelf ging na zijn schooltijd aan de slag als F104G Starfighter-monteur bij de luchtmacht, om na een paar jaar in dienst te komen op de ontwikkelingsafdeling van Vicon landbouwmachines als constructeur, projectleider en hoofd van de testafdeling. Nadat Vicon werd overgenomen door de Noorse Kverneland-Group werd Jan gevraagd om in 2001 naar Mildura (Australië) te verhuizen, om daar de Vinestar Grape-harvesters te ontwikkelen, voor hem een volledig nieuwe landbouw-tak. Na het wereldwijde succes van deze machines vroeg men hem in 2007 in Frankrijk ook oogstmachines te gaan ontwikkelen, totdat hij in 2009 door het Amerikaanse ACI/Durabilt werd benaderd om voor hen te komen werken. Dat doet hij nu grotendeels vanuit zijn woonplaats Burgerveen, om een aantal keren per jaar naar de USA te vliegen. Niet fulltime meer trouwens, zodat er nu ook wat meer tijd overblijft voor andere kleinschalige projecten en om meer motor te kunnen rijden. Want de motor bleef ondanks de drukke werkzaamheden een rode draad in zijn leven en vergezelde Jan over de hele wereld. In Australië reed hij als vijftiger met een Husaberg 501 zelfs mee in de Hattah-Desert Race. Maar ook op het asfalt is Jan al jaren veel in zijn eentje (‘Dan kun je ook geen ruzie krijgen’) onderweg, waarbij hij superlange ritten niet schuwt. Moermansk, Oekraïne, Sebastopol, Jalta en langs de Barentszee naar Noorwegen zijn zomaar een paar gemaakte tripjes. Of woon-werkverkeer Burgerveen-Gregoire (F): maandagochtend 993 km heen en vrijdagmiddag weer 993 km terug op een Triumph Tiger 885. Jan: “Maar het hoogtepunt was mijn reis door Siberië. Vanaf Australië eerst met de boot naar Japan, daar dwars doorheen gereden en toen vanaf Fushikiport met de ferry naar Vladivostok, het oostelijkste puntje van Rusland. En vandaar in 17 dagen terugrijden naar Burgerveen. Daar krijg ik nog steeds een blij gevoel van. Ik had gelezen dat Edi Orioli dat een keer in 23 dagen had gedaan en had mezelf eigenlijk 28 dagen gegeven, maar het liep zo lekker, dat ik al na 17 dagen in Nederland was. Dat zullen er niet veel ooit sneller gedaan hebben. En toch heb ik nooit hard gereden. Juist heel ‘composed’ en absoluut geen risico’s genomen. Ik stapte op zodra het licht werd tussen vier en vijf in de morgen en reed door tot ‘the sun hits the road in the West again’. Ik zat vijftien, zestien uur per dag op de motor, maar reed absoluut niet in het donker, want dat is echt ‘killing’! En nee, ik heb de motor ook niet op de trein gezet tussen Skoborovino en Chita (900 km) omdat de weg te slecht zou zijn om te rijden, zoals de Long Way Round-mannen Ewan McGregor en Charley Boorman een paar weken voor mij beweerden. Eigenlijk was alleen het eten onderweg soms problematisch met alleen ‘borsch’, een vage soep van de dag zeg maar.”

Toen de kilometerstand van zijn Tiger 885 serieus begon op te lopen, besloot hij zijn eigen nieuwe Tiger te construeren, waarbij vooral de offroad-kwaliteiten erg belangrijk waren. Het werd een Tiger 955i-frame met een Sprint 1050 motorblok, door Jan zelf een Triumph 1050SC (Southern Cross, vanwege de prachtige tijd in Australië) genoemd. De motor is voorzien van de 955i gaskleppen en injectie met aangepaste software. Het achterframe is ingekort voor sologebruik en voorzien van eigen fabrikaat bagagerekjes en reservetankje. De voorpartij (vork, wiel, remmen) stamt van een KTM 990 Adventure, de koplampen zijn van een Speedtriple, het ruitje van een Tiger 800, het stuur van een Explorer 1200, de seatcowl van een Daytona 955, het achterlicht van Daytona 675 achterlicht. Het uitlaatsyteem werd zelfgemaakt.
En eind 2012 bedacht hij de laatste aanpassing: het vervangen van de analoge 955i-dashboard door de veel compactere tellers van een Tiger 1050. Daarvoor contacteerde hij zijn motorvriend Aad Möntemann, ook zo’n erkende motortechneut en onder meer bekend als één van de mannen die het sprinten en dragracen in Nederland op de kaart zette en hele bijzondere sprinters bouwde. Hij was daarmee de zelfs de allereerste Nederlander onder de elf seconden op de kwart-mijl! Als oud-monteur in de vliegtuigelectronica kan hij ook solderen als de beste en dat kon immers van pas komen bij het soldeerwerk aan de Triumph-bedrading. Möntemann riep meteen: ‘natuurlijk, dat doe ik even’, niet wetend dat het een project van een half jaar zou worden. Möntemann: “Ik zei nog tegen Jan: koop die digitale teller maar. Zo’n ding werkt met nulletjes en eentjes, we hoeven ze alleen even op de goede plek te zetten. Dat kan toch niet zo moeilijk zijn. Daarop hebben we met chirurgische precisie de oude tellerunit van de kabelboom geknipt, een weg terug was er dus niet meer. Daarna volgde het aansluiten van de kabelstreng van de digitale teller op de afgeknipte eindjes van de motor kabelboom. En de controlelampjes voor groot licht, oliedruk en richtingaanwijzers leverden geen enkel probleem op, die konden zo 1 op 1 overgenomen worden. Maar daarmee hield het wel op, want voor alle overige controlelampjes, tellers en metertjes resteerden slechts twee aansluitingen op de 1050-teller, terwijl er nog een veelvoud aan draadjes uit de kabelboom van de motor over was. Wat deden we niet goed? Na enig speurwerk vonden we het antwoord: in 2006 stapte Triumph over naar een Keihin ECU motormanagementsysteem in combinatie met de digitale tellerset. En daarmee introduceerde Triumph ook de CANbus elektronica. Oei, toen werd het opeens andere koek!”
CANbus (Controlled Area Network) is een uitvinding van Robert Bosch GMBH en werd al in 1986 geïntroduceerd. Het laat microprocessors met elkaar communiceren over 2 draden zonder tussenkomst van een computer. En op die manier kun je dus een veelvoud aan functies aansturen over slechts 2 draden. Vergelijk het maar met de kabel- of glasvezelaansluiting thuis. Door die ene draad gaan tientallen signalen, die in je huis weer uitgesplitst worden in tv, telefoon en internet. Grote voordeel is natuurlijk dat je met CANbus veel minder bedrading nodig hebt, wat dus scheelt in gewicht en prijs. Ook zijn er minder stekkers wat kans op storingen ook weer vermindert. Jan Heemskerk: “Die vinding van Herr Bosch stelde ons dus voor een probleem. Op de 1050 Tiger worden snelheidsmeter, km-teller, toerenteller, brandstof- en temperatuurmeter alsmede FI-lampje, vrijstand-lampje en benzinelampje aangestuurd vanuit de Keihin ECU via een CANbus-protocol over slechts twee draadjes! En op mijn 955 is er voor elk lampje en elke meter een aparte draad. Goede raad was duur en we hebben nog even naar een alternatief gezocht, dus een digitaal instrument zonder CANbus. Maar die zagen er niet al te robuust uit en bovendien vond ik dat er op een Triumph ook een Triumph-teller hoorde. Dus we kozen voor ‘the hard way’. Omdat die Vinestar harvester die ik in Australië ontwikkelde wereldwijd de allereerste agrarische machine was die ook volledig CANbus werd aangestuurd, kende ik ook wel mensen die me wellicht verder zouden kunnen helpen. Trouwens, bij latere Triumph-modellen als de Explorer 1200 en de Thropy 1200 is niet alleen het dashboard CANbus-gestuurd, maar nog veel meer functies van de motor. Daarop is het voor zelfsleutelaars helemaal erg moeilijk om iets aan de elektriek te veranderen.”

Eerst werd het internet afgestroopt om te zoeken naar zoiets als een CANbus-converter die analoge en/of digitale signalen omzet naar CANbus? En wat denk je: na het opvragen van informatie bij diverse leveranciers van Australië tot Canada kwamen Jan en Aad bij het Nederlandse Twincomm in Veldhoven terecht. Dit bedrijf is gespecialiseerd in CANbus toepassingen en hun IXXAT CANio 500 converter bleek het meest geschikt voor het ombouwproject. Aad: “Deze converter ondersteunt twee standaard CANbus-protocollen: CanOpen en J1939, maar helaas maken de meeste auto- en motorfabrikanten daar geen gebruik van. Zij hanteren een eigen CANbus-protocol. Zo ook Triumph, in casu Keihin. We moesten dus achter dat protocol zien te komen en vervolgens de CANbus-converter opnieuw programmeren zodat deze het Triumph-protocol ondersteunt. Maar hoe kom je achter dat protocol van Triumph? Je kunt het vragen, maar je krijgt toch geen antwoord, want fabrikanten houden helemaal niet van gefröbel aan hun motoren door hobbyisten. Maar gelukkig bestaat er zoiets als een CAN-analyzer waarmee je dus CANbus-berichten kunt uitlezen en opslaan. En ook bij dit project bleek het weer veel belangrijker wie je kent dan wie je bent: in de uitgebreide kennissenkring van Jan zat iemand die over de nodige know-how beschikte en bereid was op een koude februarizondag een CAN-analyse te maken van een standaard-1050 Tiger. En via iemand bij TNO mochten we even een CAN-USB adapter lenen. Bij het aanzetten van het contact van de Tiger, zagen we al een wirwar van getallen over het computer-beeldscherm rollen en bij het starten van de motor werden het er nog veel meer. Voor Jan en mij was het abracadabra, maar volgens onze man Maurice zag het er allemaal prima uit: daar kon hij wel wat mee. En na het analyseren van de opgeslagen CAN-berichten was Maurice in staat om de door Jan gekochte teller op de keukentafel aan te sturen vanuit z’n notebook. Wat een feest, dolenthousiast waren we op dat moment!”
Toen het duo zover was, bestelde Jan dus inderdaad de CANio 500 converter inclusief een Applicatie Developer Kit om de converter opnieuw te kunnen programmeren. Dat programmeren is ook zeer specialistisch werk en ook daarvoor kenden Jan een oud-collega, die inmiddels met een doctoraaltitel in de automotive op zak was geëmigreerd naar de VS. Jacob was meteen bereid het programmeerwerk op zich te nemen. Jan: “Lang leve e-mail en internet! Nadat we Jacob de CAN-analyse van de 1050 Tiger hadden gemaild, had hij in Amerika al vlot een testprogramma geschreven waarmee we de converter aan de teller konden testen. Toen we het testprogramma via de mail hadden ontvangen konden we dat zo in de converter te laden en de teller er op aansluiten. Spanning erop en daar zagen we de teller opeens volledig automatisch functioneren, zonder dat er een motor aan te pas kwam. De eerste overwinning was behaald! Maar de volgende uitdaging was om de functies van het testprogramma nu te laten aansturen door mijn motor. Dat bleek toch nog niet zo simpel. De controlelampjes werkten vrij vlot en ook de snelheidsmeter/km-teller leverde weinig problemen op. De HAL speedsensor – een pulsgever die de omwentelingen van een tandwiel in de versnellingsbak telt – werd direct op een digitale ingang van de CAN-converter aangesloten en via het programma in de CAN-converter werden de tellers gekalibreerd nadat we met de motor reden en de snelheidsmeteraanwijzing steeds vergeleken met die van een GPS. Maar de temperatuur-, brandstofmeter en toerenteller aan de gang krijgen bleek toch een probleem vanwege de vele stoorpulsen (‘spikes’), waar de CAN-converter ook op reageert. Uiteindelijk hebben we van iedere sensor een nieuwe draad getrokken om elk stoorsignaal uit te sluiten. Daarna volgde het calibreren via het programma in de CAN converter, zodat de meters de juiste waarde aangaven. Voor de benzinemeter vulden we de tank bijvoorbeeld liter voor liter en noteerden telkens de weerstandwaarde van de fuelsensor in een tabel. Die meetgegevens gingen dan de oceaan over, zodat Jacob de kalibratie van de brandstofmeter in het programma kon finetunen.”
De toerenteller kostte nog de meeste hoofdbrekens, omdat het stuursignaal uit de Sagem ECU niet weg te filteren stoorpulsen bezat. Dat betekende dat het signaal rechtstreeks van de krukassensor gehaald moest worden, maar die gaf een sinusvormig signaal van 2,7 Volt, terwijl de CAN converter een blokgolf van meer dan 8 Volt nodig heeft. Bovendien levert de krukassensor 22 pulsen per omwenteling terwijl er slechts één puls per omwenteling nodig was. Aad: “Voor het spanningsprobleem werd een Schmitt-trigger toegepast op basis van een LM741 IC. Die maakt van de 2,7 volt wisselspanning een 9 volt blokgolf. Verder eeuwige roem voor onze man in Amerika, die het programma voor de CANio van een formule voorzag waardoor we keurig 1 puls per omwenteling voor de toerenteller overhielden!”
Het programma voor de CAN-converter is dan al wel 100 keer heen en weer gemaild naar Amerika en daar steeds welwillend aangepast door steun en toeverlaat Jacob. In de ICT-wereld noemt men dat off-shoring; het laten bouwen van een programma in een ander land. Gedurende het project werd Jacob ook steeds enthousiaster en gaf hij vanuit zijn professie veel tips en adviezen die het duo in Nederland veel onnodig uitzoekwerk bespaarde. Jan: “Zonder Jacob waren we niet half zover gekomen met het hele project, maar eigenlijk geldt dat voor iedereen die een bijdrage heeft geleverd. Vooral die hulp was hartverwarmend. Dat je ex-collega’s met hele specifieke kennis, die ook zijn uitgevlogen over de hele wereld, benaderd met een vraag over een simpel motordashboard en dat die mensen dan uren van hun vrije tijd opofferen om je verder te helpen. Dat was echt helemaal te gek; elke keer als ik op mijn motor rij en op de teller kijk, begin ik vooral vanwege die hulp weer te glimlachen.”

Door al het programmeerwerk, vakanties en enkele buitenlandse agrarische projecten van Jan was het ondertussen al augustus 2013, voordat hij eindelijk met de Triumph voorzien van CANbus-dashboard de weg op kon: “Het geheel is wel zo aangesloten dat we niets hebben veranderd in de elektronica van de motor zelf. Als het dashboard uitvalt, blijft het motorblok dus gewoon lopen. Maar omdat ik vaak lange soloreizen maak, wil je wel kunnen vertrouwen op je instrumenten. En die werken nu dus feilloos.” Aad Möntemann vult hem aan: “We zijn best een beetje trots op onszelf. Een paar pensionado’s die zich in korte tijd geavanceerde techniek eigen hebben gemaakt. Weliswaar met hulp van derden, maar het was echt een prachtig avontuur en een leerzame invulling van m’n vrije tijd. Een jaar geleden wist ik nauwelijks waar het woord CANbus voor stond, maar intussen is het een aardig open boek voor me. Met als kers op de taart dit 100% geslaagde project. Af en toe heb ik weleens gedacht ‘waar zijn we in hemelsnaam aan begonnen’, maar het is alle inspanning ruimschoots waard geweest!”