Google (not so good...) translation: https://translate.google.com/translate?sl=fi&tl=en&u=https://valtrari.blogspot.com/2018/07/projekti-volvo-penta-kierroslukumittari.html
Google översättning (inte särskilt bra...): https://translate.google.com/translate?sl=fi&tl=sv&u=https://valtrari.blogspot.com/2018/07/projekti-volvo-penta-kierroslukumittari.html
Veneessäni on Volvo Penta KAD42-dieselmoottori vuosimallia 1991 ja siihen liittyvässä mittaristossa VDO:n valmistama analoginen kierroslukumittari (varaosanro 854911). Parin viimeisen vuoden aikana mittari on toiminut lähinnä satunnaisesti ja olenkin yrittänyt metsästää sen tilalle samanlaista mielellään käytettynä, koska tätä mallia mekaanisella tuntilaskurilla ei enää ole valmistettu vuosikausiin. Korvaana mittarina tarjolla on varaosanro 873992, jonka hinta on 300-400 euroa ja tämä malli on varustettu LCD-näytöllisellä tuntimittarilla.
Koska varaosan hinta on mielestäni kohtuuton eikä käytettyä mittaria ole löytynyt, päätin alkaa tutkimaan olisiko nykyinen mittari korjattavissa. Aluksi soittelin kaikki löytämäni mittarikorjaamot läpi, mutta yksikään niistä ei ollut halukas korjaushommiin. Googlettamalla ei tästä aiheesta juttuja löytynyt, osumat olivat lähinnä kuvauksia vastaavista ongelmista kuin minullakin esiintyi: virtojen päälle laittamisen jälkeen viisari meni maksimiin, ja jossain vaiheessa mittari alkoi näyttämään järkeviä lukemia tai sitten ei...
Vika toimimattomuuteen voi tietenkin olla mittarin ulkopuolellakin. Ennen mittarin irroittamista varmistin, että mittarille tuleva jännite (+12V) on ok ja että myös maadoitus (-) on kunnossa. Kierroslukutieto tulee vaihtovirtageneraattorin W-navasta vaihtojännitesignaalina, jonka Vrms on n. 6-8 V ja f = n. 150...1000 Hz kierrosluvusta riippuen.
Signaali kannattaa mitata johtosarjan mittarin puoleisen pään liittimestä yleismittarin AC-alueella, jolloin jännitteen pitäisi olla luokkaa 8 VAC. Jos yleismittarissa on myös taajuusmittaus, kannattaa varmistaa myös signaalin taajuus ja että se kasvaa lineaarisesti kierrosluvun mukaan. Tarkemman tuloksen saa tietenkin oskilloskoopilla mittaamalla, mutta hyvätasoinen yleismittarikin antaa riittävän luotettavan tuloksen. Laturilta tuleva signaali näyttää oskilloskoopilla mitattuna tältä:
 |
| Signaali vaihtovirtageneraattorin W-navasta |
Signaalin taajuus voidaan määrittää, kun tiedetään kampiakselin ja laturin hihnapyörän välityssuhde. Välitys vaihtelee konetyypeittäin, yleisimpien konemallien välityssuhteet selviävät mm. tästä dokumentista: yachtboatparts.com/ekmps/shops/boatspares/resources/Other/tachometer-instructions-23715875.pdf
Omassa veneessäni KAD42:n välityssuhde on 1:2,45 ja laturi antaa 6 pulssia/kierros. Kierroslukua vastaavat laturin antaman signaalin taajuudet (pulssia sekunnissa) voidaan laskea kaavalla f = (rpm/60) * 2,45 * 6:
| rpm | f(Hz) |
| 1000 | 245 |
| 2000 | 490 |
| 3000 | 735 |
Kotioloissa liitin mittarin plussan ja miinuksen +12 VDC virtalähteeseen sekä W-tulon signaaligeneraattoriin, jossa valitsin kanttiaaltosignaalin Vpp = 10 V. Mittarin neula pysyi maksimissa eikä taajuuden muuttaminen vaikuttanut näyttöön millään tavalla. Eli mittarissa on todella jotain vikaa.
Seuravaksi tutkin miten mittarin saa purettua. Mittarin koneisto ja elektroniikka on "peltipöntössä", josta etupään uloin muovikaulus irtoaa kiertämällä. Tämän jälkeen näkyy, että etuosaan on stansattu metallikaulus, jonka saa irti ainoastaan lievää väkivaltaa käyttäen taivuttamalla reunaa kotelon puolelta ulospäin. Sahasin kauluksen alareunan yhdestä kohtaa Dremelillä poikki, jonka jälkeen kauluksen reunan sai varovasti taivuteltu ruuvimeisselillä siten, että kauluksen sai vedettetyä pois. Myöhemmin olen huomannut, että kauluksen saa pois ilman sahaamistakin, mutta tämä vaatii sopivat työkalut ja reunuksen varovainen taivuttelu vähän kerrallaan vie kohtuullisen paljon aikaa.
Tämä jälkeen saa nostettua mittaritaulun päällä olevat suojalasit ja metallikehikon pois. Laseja on päällekkäin kaksi ja niiden välissä tiiviste. Kerrosrakenteella ilmeisesti pyritään estämään suojalasin huurtuminen. Mittaritaulun päällä on vielä irrallinen metallikehikko ja pahvitiiviste. Nämä poistamalla mittarikoneiston saa vedettyä ulos kun vielä kotelon takapäästä neljä uraruuvia on irroitettu.
Tämän jälkeen käsissä onkin mittarin mekaniikka ja siihen liittyvä piirikortti. Piirikortilta lähtevät johtimet tuntimittarille (3 kpl) ja viisaria pyörittävälle kelalle (2 kpl). Johtimet kannattaa irroittaa tässä vaiheessa pienellä juotoskolvilla ja merkitä piirilevylle kohdat, joihin ne on juotettu.
Sitten yläpuolelta kolme (tai joissain versioissa neljä) piirilevyä paikallaan pitävää uraruuvia pois, jolloin piirilevyä pystyy hieman kallistamaan. Piirilevy ei vielä mahdu tulemaan ulos vaan ensin on poistettava liitinrungossa olevat urospuoleiset abikoliittimet (5 kpl). Liittimet irtovat, kun sopivalla työkalulla painaa piirilevyn puolelta liittimissä olevat lukitusnastat alas ja vetää liittimet ulos. Tämä toimenpide on kohtalaisen hankala ja vaatii oikean muotoisen piikin, jolla lukitusnastan saa vapautettua. Lukitusnastan asento kannattaa painaa mieleen sillä liittimet pitää kootessa asentaa samaan asentoon (lukitusnastat ovat siis piirilevyn kapeamman pään puolella), muuten niiden irroittaminen jatkossa on lähes mahdotonta! Kun liittimet on poistettu, piirilevyn saan kolostaan helposti pois.
Seuraavaksi tein hieman reverse engineering -työtä ja perehdyin elektroniikan kytkentään ja toimintaan. Kytkennän selvittelyssä käytin hyväksi digikameraa ja Photoshoppia: kameralla kuva levyn molemmista puolista mahdollisimman tarkkaan samasta kohtaa ja samalta etäisyydeltä, sitten kuvat päällekkäin omiksi tasoiksi Photoshopissa. Alapuoli pitää kääntää vaakatasossa 180 astetta, jolloin sen päälle voi laittaa komponenttipuolen näkyviin. Kytkentöjen jäljitys on tämän jälkeen helppoa, kun Photoshopissa valitsee näkyviin joko vain piirilevyn alapuolen tai molemmat puolet päällekkäin. Komponenttipuolelta olen poistanut komponenttien ulkopuoliset alueet, jolloin levyn alapuolen saa näkyviin ikään kuin yläpuolelta "läpikatsottuna".
Piirilevyllä on pari mikropiiriä, kide, kolme transistoria ja joukko passiivikomponentteja. Juotosvikojen lisäksi potentiaalisia vikapaikkoja ovat puolijohteiden lisäksi vain levyllä olevat kaksi elektrolyyttikondensaattoria ja kaksi tantaalikondensaattoria sekä kide.
Mekaanista tuntimittaria pyörittävän moottorin toiminta on ohjattu kiteellä, jonka jälkeen on jakajapiiri ja transistorit 2xBC337 ja BC557. Eli jos tuntimittari ei toimi (moottori ei pyöri) kannattaa ensin mitata kiteen toimivuus oskilloskoopilla (kide saattaa lakata värähtelemästä ikääntyessään) ja jos se on kunnossa, vaihtaa sen enempää tutkimatta elkot, trankut ja jakajamikropiiri (yhteisarvoltaan <5 euroa) uusiin. Elektrolyyttikondensaattorit kannattaa joka tapauksessa aina vaihtaa, koska ne voivat kuivua vanhetessaan. Samoin kannattaa kaikki juotokset uudistaa juotoskolvilla, jotta mahdolliset juotosviat saa suljettua pois.
Kierroslukumittarin toiminta on vielä yksinkertaisempi: input tulee vaihtovirtageneraattorin W-navasta mikropiirille, joka tekee taajuus-virta-muunnoksen ja piirin output menee suoraan viisaria liikuttavalle galvanometrille. Vikapaikkoja ei käytännössä ole muita kuin edellä mainitut kondensaattorit ja tämä kyseinen mikropiiri. Mikropiirin saatavuus on aika heikkoa, koska se on poistunut tuotannosta, mutta onneksi netistä piirejä kuitenkin vielä löytyy.
Mittarin kytkentä piirilevyltä jäljitettynä kierroslukumittarin osalta on suurin piirtein tälläinen:
Vaihdoin ensin kondensaattorit uusiin vastaaviin ja kävin kaikki juotokset läpi, mutta tästä ei ollut apua. Testausta varten asensin piirilevyn paikoilleen, juotin johtimet kiinni ja asensin urosliittimet varovasti siten, että lukitus ei vielä mennyt paikoilleen sekä kytkin W-tulon signaaligeneraattoriin. Mittarin galvanometrille menevä jännite pysyi vakiona eli vika on mitä ilmeisemmin taajuus-virta-muuttajapiirissä. Seuraavaksi kokeilin jäähdyttää mikropiiriä kylmäspraylla ja sitten lämmittää varovasti kuumailmapuhaltimella. Yllättäen mittari alkoi toimimaan, kun piiriä oli lämmitetty!
Mikropiiri on siis todennäköisesti viottunut sisäisesti siten, että joku bondauslanka on heikosti kiinni, jolloin kun piiriä riittävästi lämmitetään, niin metallin laajentumisen ansiosta kontakti palautuu. Tämä selittää myös sen, että mittari toimi ajoittain ilmeisesti juuri lämpötilan vaihteluista riippuen.
Tilasin uuden piirin ja saatuani piirin pitkähkön odottelun jälkeen otin vanhan irti ja asensin uuden tilalle. Testaus, mittari kasaan ja asennus paikoilleen veneeseen. Kootessa kannattaa myös oikoa mahdollisesti lasien alla oleva irronnut tiiviste ja liimata se kevyesti kiinni kehikkoon. Pahvisen tiivisteen irtoaminen ja mutkittelu näyttää olevan tavallinen ilmiö monessa näkemässäni mittarissa.
Mittarin kokoonpanoa olen käsitellyt tässä toisessa blogikirjoituksessani, jossa käsitellään saman mittarimallin tuntimittarin korjaamisesta.
Lopputestaus osoitti mittarin heränneen henkiin ja säästin rahaa satoja euroja. Työtä ja opiskelua tässäkin projektissa tietenkin oli jonkin verran,
toivottavasti joku toinenkin saa mittarinsa kuntoon näillä vinkeillä.
Jos askartelu elektroniikan kanssa ei tunnut luontevalta, ota yhteyttä ari.torpstrom@kolumbus.fi tai soita 040-8343 871, niin sovitaan mittarin korjaamisesta. Teen korjauksen kiinteään hintaan 90 euroa + postikulut, ja jos en saa mittaria kuntoon, maksat ainoastaan postikulut. Hieman halvemmalla eli 50 eurolla vaihdan Volvo Pentan kierroslukumittarin uudemman mallin (873660. 873593. 873998, 873992, 873998, 873688, tai 873686) pimentyneen LCD-näytön uuteen ja toimivaan. Työlle ja osille annan 6 kk takuun.
Volvo Penta kierroslukumittareita on tullut "muutama" korjattua. Tässä romulaatikosta poimittuja mittarin rikkonaisia pulssimuotoilijapiirejä:
 |
| Rikkonaisia ohjainpiirejä |
Lisäys 9.8.2019: Muutamaan kertaan minulta on kyselty, mikä olisi Volvo Pentaan tarvikkeena hankitulle kierroslukumittarille (esim. VDO A2C5951948) oikea arvo PPR:ksi (Pulses Per Revolution) eli kuinka monta pulssia mittarille tulee minuutissa yhtä kampiakselin kierrosta kohden.
Monet tarvikemittarit ovat ohjelmoitavissa erilaisille pulssituloille, Volvo Pentan kohdalla mittaria hankittaessa on syytä aina varmistaa, että mittari soveltuu laturin W-lähdöstä saatavalle pulssille, joka on sinimuotoinen vaihtojännitesignaali. Mittarin käyttöönotossa pitää sitten varautua hieman sähkötöihin, koska alkuperäisen johtosarjan liitin ei yleensä käy suoraan tarvikemittarin tuloihin.
Yleensä PPR:n laskemiseen tarvitaan mm. tieto hihnapyörien koista, mutta useimpien VP-koneiden tapauksessa laskenta voidaan tehdä helpomminkin. Kun tiedetään, että W-navasta tulevan signaalin taajuus on 245 Hz (=jaksoa sekunnissa) koneen kierrosten ollessa 1000 rpm (=kierrosta minuutissa), saadaan pulssien määräksi minuutissa 60 x 245 = 14700 pulssia/minuutti. Yhtä kampiakselin kierrosta kohden tulee minuutissa siis 14700/1000 = 14,7 pulssia. PPR on siis 14,7, tosin hienosäätöä voi joutua tekemään 1-2 desimaalin verran, mutta lähtökohtana laskettu arvo on lähellä oikeata.
Tämä arvo on asetettava mittarin käyttöönoton yhteydessä käyttöohjeessa mainitulla tavalla. Karkean arvion toimivuudesta saa varmistamalla, että (dieselin) tyhjäkäynnillä mittari näyttää kierroksina 650-700 rpm.
Jos haluaa mittarin näyttävän todelliset kierrokset mahdollisimman tarkasti, voi hankkia vaikkapa Biltemasta laserilla toimivat kierroslukumittarin, jolla mitataan koneen kierrokset suoraan kampiakselin hihnapyörältä. Kone säädetään kiertämään mittarin avulla vaikkapa tasan 1000 rpm, jonka jälkeen säädetään tarvikemittarin PPR-asetusta siten, että mittari näyttää myös tasan 1000 rpm.
Google (not so good...) translation: https://translate.google.com/translate?sl=fi&tl=en&u=https://valtrari.blogspot.com/2018/07/projekti-volvo-penta-kierroslukumittari.html
Google översättning (inte särskilt bra...): https://translate.google.com/translate?sl=fi&tl=sv&u=https://valtrari.blogspot.com/2018/07/projekti-volvo-penta-kierroslukumittari.html
Täkyt: Volvo Penta, tachometer, 854911, 873992, disassembly, PCB, schematic, repair, issues, vdo, N02060717, N 02 060 717
Ei kommentteja:
Lähetä kommentti