Volvo Penta kierroslukumittari digitaalisella tuntinäytöllä

Volvo Penta kierroslukumittarin (digitaalinen tuntinäyttö) korjaus

Google translation: https://valtrari-blogspot-com.translate.goog/2022/02/volvo-penta-kierroslukumittari.html 

Näissä VDO:n 90-luvun mittareissahan (mm. mallit Volvo Penta 873660, 873688, 873992, 873998) tyyppivikana on tuntilaskurin LCD-näytön pimeneminen. Sama VDO:n valmistama perusmittari on hieman erinäköisinä versioina käytössä niin Volvo Pentoissa kuin monen muunkin valmistajan moottoreissa. Itse näyttöelementti on yleensä kunnossa, mutta aikaa myöten heppoisesti kiinnitetty lattakaapeli irtoaa elementin pinnasta. Onneksi alkuperäistä parempia näyttöjä on saatavissa eikä vaihtotyö ole kovinkaan vaikeata. Vaihtamisesta löytyy lukuisa määrä videoita Youtubesta esim. 

 

Jos vaihtotyö ei kiinnosta tai ei halua ottaa pienintäkään riskiä epäonnistumisesta, vaihto onnistuu lähes varaosan hinnalla kts. esim. 

 

https://www.tori.fi/pohjois-savo/Volvo_Penta_VDO_tuntimittari__korjaus__74263320.htm

 

Hankalampi tyyppivika tässä mittarimallissa on EEPROM-muistipiirin vikaantuminen. Muistipiirissä pidetään sekä tuntilukema että mittarin asetustiedot. Kirjoituskertojen määrä on rajallinen, joten ennemmin tai myöhemmin piiri voi lakata joko tästä tai jostain muusta syystä toimimasta. Tällöin joko tuntilukema ei toimi eli lakkaa päivittymästä, mittari ei toimi tai kumpikaan ei toimi.

 

Muistipiiri on liitetty samaan I2C-väylään näytön kanssa, kooltaan muisti on vaatimaton eli vain 256x8 bittiä ts. 256 tavua. Tätä Philipsin aikanaan valmistamaa muistipiiriä on vielä hyvin saatavissa, mutta ongelma on se, että mittari ei ala toimimaan uudella tyhjällä piirillä. Tämän takia selvittelin asiaa ja tein miljoonalaatikosta löytyneestä Arduinosta ohjelmointialustan mittarin muistipiirille, jolla saan luettua ja/tai kirjoitettua piirin tiedot.

 

 

Vaikka en Arduinoista hirveästi perustakaan, ainakaan missään vakavasti otettavissa projekteissa, niin tälläiseen pikkuhommaan se oli paikallaan eikä ohjelman tekemiseen monta hetkeä mennyt. Ohjelmointialustana PlatformIO alkaa olla jo aika lähellä "oikeaa" kehitysympäristöä, Arduino IDEen en kyllä pitkällä tikullakaan koske.

 

Luin aluksi ehjän mittarin muistipiirin sisällön, ja selvitin sisällöstä mihin kohtaan tuntilukema tallentuu. Tämän jälkeen tuntilukeman asetus toiseen arvoon ja datan kirjoitus uuteen tyhjään piiriin.

 

Piirin irrottaminen ja uudelleen juottaminen vaatii perustaitoja pintaliitoskomponenttien käsittelystä, mutta tuon kokoisella piirillä homma ei oikeilla työkaluilla ja aineilla ole kovinkaan haastavaa. Kun piirissä on data kohdallaan, niin uusikin piiri toimii mittarissa moitteettomasti.

 

 

 

Sinänsä tämä mittarimalli on varsin luotettava, joitakin piirivikoja olen nähnyt samoin yksittäisissä mittareissa on viisaria liikuttava askelmoottori ollut rikkinäinen. Kaikkia piirejä on hyvin saatavissa lukuunottamatta mittarin toimintaa ohjaavaa mikro-ohjainta. Myös askelmoottoreita löytyy ainakin Kiinasta. Askelmoottoreissa on joskus myös muovirattailla toteutetun alennusvaihteiston mekaanisia vikoja, näiden korjaus vaatii uuden moottorin asentamisen. Kuvassa näkyvien rattaiden lisäksi vasemmanpuoleisen kotelon alapuolella on vielä yksi hammasratas, joka liittyy moottorin akselin päässä olevaan pieneen muoviseen hammaspyörään.

Ongelma aiheutuu yleensä moottorin akselin päässä olevan hammasrattaan halkeamisesta, haljennut ratas luistaa akselilla, jolloin kierroslukunäyttö ei ole oikea. Vika esiintyy usein osoittimen värinänä tai epämääräisenä liikkeenä. Joskus osoitin ei liiku tästä viasta johtuen lainkaan. Vaurion varmistamiseksi moottorin on avattava, halkeama ei usein näy paljaalla silmällä. Jos hammasratas nousee akselilta kynnellä nostamalla helposti pois, ratas on todennäköisesti vioittunut, jolloin moottori on vaihdettava uuteen. Alla olevassa kuvassa näkyy tyypillinen vioittunut hammasratas.

 

Moottorin haljennut hammasratas

 

Askelmoottorin ohjauksen toimivuuden testaaminen onnistuu vain oskilloskoopilla tai parhaiten logiikka-analysaattorilla. Askelmoottorissa on kaksi käämiä ja sen tyypiltään perinteinen 4-johtiminen moottori. Ohjaussekvenssi menee normaaliin malliin eli kiertävä pulssi A+ > B+ > A- > B-. Käämien resistanssi on 130-140 ohmia, käämien päät  löytyvät yleismittarilla.

 

Jos moottori on irtaallaan, moottorin (ja vaihteiston) toiminnan voi testata oheisen videon mukaisesti kytkemällä +5 V lyhyen aikaa vuorollaan käämien päihin.

 

 

 

Alla olevassa kuvassa askelmoottorin käämien kytkentäpisteisiin on liitetty logiikka-analysaattorin neljä kanavaa siten, että Ch 1 = A+, Ch 2 = B+, Ch 3 = A- ja Ch 4 = B-.

Tässä kuvassa ovat signaalit testistä, jossa mittarille syötetään kanttiaalto alkutilanteesta f = 15 Hz lopputilanteeseen f = 245 Hz. Mittarin Code-asetus on Cd 8, joka on tavallisin Volvo Pentan dieseleissä käytetty asetus. Kierroslukupulssi tulee laturilta, kampiakselin ja laturin hihnapyörien suhde on 1:2,45, jolloin 245 Hz taajuus vastaa kierroslukua 1000 rpm.

Ohjaussignaalit tulevat prosessorilta puskuripiirin 74HC240 kautta pintaliitostransistoreille, jotka ohjaavat moottorin käämien jännitteitä. Yleisimmät komponenttiviat tuntuvat olevan jostain syystä juuri puskuripiirissä. Neljäs pintaliitospiiri piirilevyllä on operaatiovahvistin LM2903, sekin on joskus osoittautunut vialliseksi. Käyttöjännite mittarissa on +5 V, se saadaan mittarin versiosta riippuen joko yläpuolelle sijoitetusta läpijuotettavasta ja alapuolen pintaliitosversion vakioregulaattorista. Yhtään viallista regulaattoria mittareissa en ole nähnyt.

Mittarin rakenne on pitkälti muovinen, myös etulasi on helposti naarmuuntuvaa muovia, joka myös joskus muuttuu harmaaksi. Suojalasin saa yleensä hyvin kiillotetettu sopivilla kemikaaleilla. Itse  käytän hyviksi osoittautuneita Novuksen tuotteita.

Sumlog SL:n korjaus

Google translation: translate.google.com/translate?sl=fi&tl=en&u=https://valtrari.blogspot.com/2021/03/sumlog-sln-korjaus.html

Google översättning: translate.google.com/translate?sl=fi&tl=sv&u=https://valtrari.blogspot.com/2021/03/sumlog-sln-korjaus.html

Korjauksen kohteena on tällä kertaa VDO:n valmistama ja paljon -80 ja -90-luvulla veneisiin asennettu Sumlog SL -loki. Mittari ei toiminut lainkaan, mutta näitä aikoinaan laadukkaasi tehtyjä mittareita ei kannata heittää menemään ja korvata niitä nykyisillä kertakäyttöisillä digihärpäkkeillä. Vanhojen laitteiden korjaaminen on kierrätystä parhaimmillaan!

VDO Sumlog SL

Mittarin purkamisessa ei ole mitään ihmeellistä: etulasi lähtee varovasti pienellä meisselillä kampeamalla irti, ja kun kiinnitysruuvit takaosasta ottaa irti, lähtee koneisto muovikuoresta pois. Mittarin piirilevy on hyvin yksinkertainen ja siinä on komponentit nopeusmittarin galvanometrin ja matkamittarin askelmoottorin ohjausta varten. Näin yksinkertainen diskreeteillä komponenteilla toteutettu elektroniikka on helposti korjattavissa, uudempien prosessoriohjattujen mittareiden kohdalla näin ei suinkaan ole. Kaikkia tämän mittarin komponentteja on edelleen saatavissa ja siten periaatteessa kaikki ohjauselektroniikan viat ovat korjattavissa.

Mittarin piirilevy

Piirilevyllä näkyi heti ensimmäinen vaurio: palanut vastus. Vastus oli palanut tunnistamattomaksi, mutta vastaavia VDO:n kytkentöjä tutkien ja nettiä selaten oletettavasti oikea vastusarvo löytyi. Lisäksi mittaamalla piirilevyltä löytyi myös oikosulkuun palanut zenerdiodi, jonka tyyppi oli vielä näkyvissä, joten sen korvaaminen uudella oli helppoa.

Palanut vastus

Vaikeampi vika oli sitten mekaniikkapuolella: askemoottorin käyttämässä vaihteistossa oli ensimmäinen hammasratas sulanut (?) akselille niin tiukkaan kiinni, ettei se pyörinyt lainkaan. Lisäksi hammasrattaan muovi oli ajan saatossa hapertunut niin heikoksi, että sen hampaat katkesivat hyvin helposti.

 

Vioittunut hammasratas

Ratas ei irronut akselilta kuin paloittelemalla se sivuleikkurilla palasiksi (mistä tuli mieleen oman viisaudenhampaan poisto). Vielä senkin jälkeen akselille jäi rattaasta muovia, joka oli todella tiukasti akselissa kiinni.Todennäköisesti tämä rattaan jumiutuminen oli aiheuttanut ylikuormitustilanteen, jolloin ylisuuri virta oli aiheuttanut myös vastuksen palamisen.

Hammasrattaan akseli

Tätä samaa vaihteistoa VDO käytti aika monessa muussakin mittarimallissa, ja onneksi hyllyssä sattui olemaan yhdessä aiemmassa projektissani 3d-tulostimella tulostuttamani samanlainen hammasratas. Puhdistin akselin huolellisesti ja asensin uuden hammasrattaan paikoilleen. Voiteluaineena käytän teflonpohjaista rasvaa, se ei vaurioita muoviosia, ei jähmety pakkasessa ja voitelee hyvin.

Teflonrasva

 

Silloin kun vaihteisto on irti matkamittarin numerokiekoista, kiekkoja voi pyörittää Dremelillä haluttuun lukemaan. Samaa menetelmää käytin aiemmassa projektissa mekaanisen tuntilaskurin lukeman asettamiseen. 

Uusi hammasratas asennettu paikoilleen

Kasasin mittarin ja testasin sen toiminnan syöttämällä anturituloon signaalikegeraattorista 12 V amplitudin kanttiaaltoa, ja odotusten mukaisesti mittari alkoi toimimaan, kuten tästä videosta käy ilmi.

Kytkentä signaaligeneraattorilta

Sumlogin testaus signaaligeneraattorin taajuutta säätämällä

Tavallinen syy mittarin toimimattomuuteen on myös lokianturin siipipyörän tai sen akselin kuluminen. Jos siipipyörä ei käsin pyöritettäessä pyöri herkästi tai se heiluu akselillaan tai akselissa on silmin nähden kulumisjälkiä, kannattaa hankkia uusi siipipyörä. Varaosia on saatavissa nettikaupoista, kts. esim. marinea.fi/tuotehaku?s=sumlog+siipipyörä tai svb24.com/find?query=sumlog

Anturin toiminnan voi tarvittaessa tarkastaa tutkimalla anturin antamaa signaalia oskilloskoopilla. Pistokeen kytkentä on alla olevan kuvan mukainen ja kun jännite (+12 V esim. 1 kilo-ohmin vastuksen kautta) ja maa on kytketty, niin siipyörää pyörittämällä pitäisi lähdössä näkyä kanttiaalto, jonka taajuus vaihtuu pyöritysnopeuden mukaisesti.

Koska anturin elektroniikka on valettu vesitiiviiseen epoksiin, niin sitä ei pysty korjaamaan. Jos anturi ei toimi eikä vika ole esim. liittimen johdoissa, niin vaihtoehdoksi jää yrittää etsiä uutta anturia. Niitä voi olla saatavissa esim. täältä: imnasa.com/en/sensor-vdo-speedometer-8-12-1.html tai täältä: vdo-webshop.nl/en/133-sumlog-sensors-old-type

Anturin signaalit

Varaosia ja taitoa mittareiden korjaamisen löytyy, joten jos haluat mittarisi kuntoon, ota yhteyttä ari.torpstrom@kolumbus.fi tai soita 040-8343 871, niin sovitaan mittarin korjaamisesta. Teen korjauksen kiinteään hintaan 90 euroa + postikulut. Jos en saa mittaria kuntoon, veloitan ainoastaan postikulut. Tee-se-itse -tekijöille voin myydä myös komponentteja ja hammasrattaita sopuhintaan.

 

 

Sumlogin sähköinen anturi

 

Mielenkiinnosta purin saamani viallisen Sumlogin anturin. Anturissa on siipipyörä, joka pyörii veden voimasta. Anturilta saadaan mittarille kanttiaalto, jonka taajuus on suoraan verrannollinen siipipyörän pyörimis- ja veneen kulkunopeuteen. Antureissa tuntuu olevan jonkin verran mekaanisten ongelmien lisäksi myös sähkövikoja, joten tutustuin anturin elektroniikkaan. 

 

Mekaaniset viat johtuvat tyyppillisesti siipipyörän tai sen akselin kulumisesta. Vaikka siipipyörä tuntuisikin pyörivän sormin kokeillen esteettä, akselin pienikin kuluminen aiheuttaa ongelmia. Vähemmätkin vauriot kuin kuvassa haittaavat siipipyörän toimintaa. Jos akseli ei ole kirkas ja sileä, on syytä hankkia uusi siipipyörä akseleineen.

Viallinen siipipyörän akseli

Siipyöriä on edelleen hyvin saatavissa, siipipyörän mukana tulee aina myös uusi akseli. Myös antureita on tarjolla nettikauppojen valikoimissa sekä mm. eBayssa. Hinnat vaihtelevat 250-300 euron välillä, joten kyseessä on varsin arvokas laite. Antureita löytyy mm. Marineasta ja vaikka saksalaisesta SLSpeed nettikaupasta.

 

Siipipyörän paksummissa siivissä on magneettinen metallipala, josta anturiin toteutettu Hall-anturi saa pulssitiedon. Anturin elektroniikka on valettu silikonin kaltaiseen massaan eikä anturin alaosassa olevaa pientä piirilevyä saa esille muutoin, kuin leikkaamalla anturiputki osiin. Tässä kuvassa on sekä ehjä että aukileikattu ja tiivistysmassa osittain poistettu anturi:

 

Ehjä ja aukileikattu Sumlogin anturi

 

Anturin putki on siis täytetty yläosasta saakka yhtenäisellä vesitiiviillä massalla. Alaosassa näkyy pieni piirilevy, jolla on muutama komponentti ja johon mittarille menevät johdot on juotettu. Kuvasta puuttuu sensorin lähtöjohdin, se ilmeisesti irtosi tiivistemassaa poistettaessa. Anturin kärjessä näkyy sen tärkein komponentti eli Hall-anturi 3140U, jonka datalehti löytyy täältä.

 

Hall-anturi

 Tästä kuvasta selviää Sumlogin anturin kytkentä:

Anturin kytkennästä on syytä panna merkille se, että kuten yleensäkin, Hall-anturin lähtö on ns. open collector output eli mitattaessa lähtö pitää kytkeä käyttöjännitteeseen sopivan vastuksen (esim. 1 kohm) kautta. Anturin toiminnan voi testata oskilloskoopilla, jolloin 13 V jännitteellä siipipyörää pyöritettäessä signaalin pitäisi näyttää tältä:

Siipipyörän yksittäinen pulssi

Pulssijono siipipyörän pyöriessä

Tässä kyseisessä yksilössä anturi ei antanut minkäänlaista signaalia ulos eli todennäköisesti Hall-anturi oli mennyt rikki. Oikeastaan muita mahdollisia vikakohteita anturissa ei ole, mutta toisaalta on sama mikä komponentti rikkoutuu, koska anturin korjaus on käytännössä mahdotonta. Tai niin ainakin aiemmin luulin, kunnes syvennyin asiaan perusteellisemmin:

Sumlog -lokimittarin anturin korjaus

 

Anturin veneen pohjasta läpimenevä putki on täytetty tiivistemassalla eli sähköisiin osiin pääseminen on hankalaa. Anturin sisällä olevan piirilevyn ja sillä olevien komponenttien sijainti selviää alla olevasta röntgenkuvasta.

 

Anturi kuvattuna siipipyörän päästä

Käytännössä Hall-anturikomponentin vaihto onnistuu ainoastaan sahaamalla anturin putki sopivasta kohtaa poikki, kaivamalla Hall-anturi massasta pois, juottamalla se irti ja korvaamalla komponentti uudella. Itse katkaisin anturin rautasahalla sorvissa, jolloin leikkauksesta tuli suora ja siisti. Sahausta ei tule suorittaa liian nopeasti, koska muovisen putken materiaali sulaa helposti. Sahaus pitää lopettaa siinä vaiheessa, kun tiivistemassa alkaa näkyä sahatussa urassa.

 

Anturin katkaisu

 

Lopputuloksena leikkuujälki on varsin hyvä. Putken sisäpintaa syvemmälle ulottuvan piirilevyn kiinnikehahlon sakarat voi katkaista vaikka mattoveitsellä, jonka jälkeen siipipyörän puoleinen osa irtoaa melko helposti vetämällä. Poistaminen on tehtävä kohtisuoraan putken suuntaisesti ilman kiertoliikettä, koska muuten piirilevyn kiinnikkeet saattavat rikkoa piirilevyn.

 

Anturi sahauksen jälkeen

Päätyosa irrotettuna

 

Kun päätyosa on saatu irti, Hall-anturi on näkyvissä. Komponentti on sijoitettu keskelle ja hyvin lähelle muovikotelon päätyä, koska anturi ei reagoi siipipyörän magneettiin kuin muutaman millimetrin päästä. Uusi komponentti on syytä asentaa mahdollisimman tarkasti vanhan paikalle.

Hall-anturin sijainti

Katkaisukohta on valittava siten, että Hall-anturikomponentin juotospisteet tulevat näkyviin. Toisaalta putkessa olevat o-renkaiden urat pitää jättää koskemattomiksi ja riittästi tukea niiden ulkopuolelle. Tässä tapauksessa sahauskohdan valinta onnistui hyvin.

 

Hall-anturin juotospisteet

Seuraavaksi vuorossa on Hall-anturin kaivaminen esiin tiivistemassasta. Massaa kannattaa poistaa vain tarpeellinen määrä. Poistaminen onnistuu parhaiten terävällä "kirurgin veitsellä" ja pinseteillä. Tiivistemassa tulee poistaa myös pirilevyn alapuolelta. Juotoskohdat on hyvä puhdistaa esim. isopropanolilla, ettei sulanutta massaa jää juotoskohtiin.

 

Anturi ja juotoskohdat kaivettu näkyviin

Viallinen komponentti poistetaan, ja uusi vastaavanlainen juotetaan huolellisesti paikoilleen. Hall-anturi on sijoitettava oikein päin, koska se reagoi vain oikeassa asennossa siipipyörän magneettiin. Yleensä anturikomponentin tekstipuoli tulee magneetin puolelle.

 

Uusi Hall-anturi juotettuna paikoilleen

 

Tässä vaiheessa on syytä testata anturin toiminta ennen muoviosien lopullista kiinnitystä. Osat on kiinnitettävä liimaalla takaisin paikoilleen, myös poistettu tiivistemassa on korvattava uudella. Ennen etenemistä on  siis varmistuttava, että kaikki todella toimii. Testaus on helpointa tehdä asettamalla poistettu muoviosa siipipyörän kanssa paikoilleen ja oskilloskooppia käyttämällä varmistaa, että anturi antaa siipipyörän pyöriessä pulsseja. Tässä tapauksessa homma näyttäisi olevan kunnossa.

 

Uuden Hall-anturin testaus

Sitten onkin vuorossa homman vaikein vaihe eli leikattujen osien liittäminen takaisin yhteen. Täytin aluksi epoksilla Hall-anturin vaihtamista varten tehdyn kolon, laitoin epoksia myös piirilevyn juotoskohtien päälle. Tällä varmistetaan, ettei kotelon sisälle mahdollisesti pääsevä vesi vaurioita komponentteja tai piirilevyä. Hall-anturista ylöspäin anturin putki on täytetty tiivistemassalla, joten vettä ei putken sisäpintaa pitken pääse veneeseen vaikka koko irtileikattu alaosa irtoaisi veneen ollessa vedessä.

 

Hall-anturi suojattuna

Päätyosan lopullinen liimaus onnistui kohtuullisen hyvin. Katkaisukohta on selkeästi näkyvissä, mutta toimintaa se ei haittaa eikä vesitiiviydenkään kanssa pitäisi olla ongelmia.

 

Anturi korjauksen jäljiltä

Lopuksi irroitetut osat paikoilleen, sitten vielä lopputestaus, jonka jälkeen anturi ja mittari ovat valmiit veneeseen asennettavaksi ja käyttöönotettavaksi.

 

Korjatun anturin testaus lokimittarin kanssa

 

 

Mekaaninen Sumlog lokimittari

 

Laitan tähän muutaman kuvan vanhemmasta täysin mekaanisesta Sumlogin lokimittarista eli ns. vaijerilokista. Mielenkiintoinen yksityiskohta on se, että viisari kiertyy vastapäivään nopeuden kasvaessa. Tämä "VDO Swiss made" mittari lienee vuodelta 1977, tehty laatutavaroista, kotelokin lienee väristä päätellen kromattua messinkiä.

 

Tässä mallissa veneen ulkopuolella pyörii potkuri, josta tulee ohut vaijeri mittarille. Mittarin sisällä on magneetilla varustettu pyörijä, joka liikuttaa jousikuormitteista viisarin akselia. Viisarin laakeroidussa akselissa on metallikuppi, joka on irrallaan vaijerin pyörittämästä magneetista. Eletroniikkaa ei ole muuta kuin mittaritaulun taustavalon polttimo!

 

Koneiston hammasrattaat ovat yhtä muovista lukuunottamatta työstetty messingistä, akselit kiillotettua terästä. Mittari toimisi todennäköisesti edelleen, jos sopiva anturi olisi käytettävissä. Mittari oli hylätty käytöstä ehkä sen toimimattomuuden takia, mutta kun akselit puhdisti ja voiteli uudestaan, mittari toimii hienosti ainakin käsin pyörittelemällä. Tyypillinen vika näissä mitttareissa on myös anturin potkurilta tulevan vaijerin katkeaminen. Koneisto on todella hienoa ja tarkkaa työtä, valmistettu Saksassa ja/tai Sveitsissä eikä nykymittareiden tapaan Kiinassa! 

 

 

 

Projekti: Volvo Penta VDO tuntimittarin korjaus

Google (not so good...) translation: https://translate.google.com/translate?sl=fi&tl=en&u=https://valtrari.blogspot.com/2021/02/projekti-volvo-penta-vdo-tuntimittarin.html

Google översättning (inte särskilt bra...): https://translate.google.com/translate?sl=fi&tl=sv&u=https://valtrari.blogspot.com/2021/02/projekti-volvo-penta-vdo-tuntimittarin.html

Tällä kertaa työn alle tuli VDO:n valmistama Volvo Pentan kierroslukumittari, jossa mekaaninen tuntimittari oli lakannut toimimasta. Tämä sama mittarimalli on käytössä useissa VP:n valmistamissa -80 ja 90-luvun dieselmoottoreissa. Alla oleva kuva on mittarin etupuolelta, kuva ei kuitenkaan ole korjauksen alla olleesta yksilöstä.

Volvo Penta kierroslukumittari

 

 

 

Tyypillisenä vikana näissä mittareissa on kierroslukunäytön häiriöt. Mittarin purkamista ja korjausta kierroslukumittarin osalta olen käsitellyt tässä toisessa blogikirjoituksessani.

Myös tuntimittareissa on silloin tällöin tullut esille sekä sähkö- että mekaniikkavikoja. Elektroniikan viat ovat tyypillisesti olleet juotosten irtoamisia tai viallisia elektrolyytti- ja tantaalikondensaattoreita.

Mittarin piirilevy

Tuntimittarin kiekkoja pyörittää kulmavaihteiston kautta hiiliharjaton DC-moottori, jossa akselissa roottorina on pyöreä magneetti, jota pyörittävät runkoon kiinnitetyt kelat. Moottorin ohjauksen toteutus on hyvin yksinkertainen: 3,2768 MHz kiteen perässä on jakajapiiri, josta saadaan 12,5 Hz kanttiaalto. Kanttiaallosta tehdään kolmen NPN-transistorin kytkennällä kaksi 50% pulssisuhteen PWM-lähtöä, joista toinen on invertoitu. Lähdöillä ohjataan suoraan moottorin keloja. Moottorin keloille menevät pulssit ja toimintaperiaate selviävät alla olevasta kuvasta.

Askelmoottorin pulssit

Piirilevyltä jäljitetty tuntimittarin moottorin ohjaimen kytkentä on suurin piirtein kuvan mukainen:

Tuntimittarin DC-moottorin ohjauskytkentä

 

Lähdöt askelmoottorin keloille löytyvät piirilevyn alapuolelta. Vihreät johtimet ovat 1 ja 2, punainen on 3 (numerot on merkitty myös piirilevylle). Moottorin toiminta on helppo testata irrottamalla moottorille menevät johtimet, kytkemällä punainen kiinteästi 13 V tasajännitteeseen ja kytkemällä vuoronperään vihreitä johtimia miinukseen. Jokaisella kytkentäkerralla askelmoottorin akselin kuuluisi pyörähtää yhden askeleen verran. 

Lähdöt tuntimittarin askelmoottorille

 

Normaalisti moottorin kelojen magnetointia ohjaavien pulssien amplitudi on n. 2-3 V pienempi kuin käyttöjännite, pulssit on helppo tarkastaa oskillosjoopilla. 13 V käyttöjännitevalinta em. "manuaalitestauksessa" on siinä mielessä hyvä, että sillä saa testattua myös 24 V järjestelmään tehdyn moottorin. Jos moottori ei toimi, kannattaa varmistaa kelojen resistanssi, jonka pitäisi olla n. 160-300 ohmia. Oikosulku tai normaalia merkittävästi suurempi resistanssi tarkoittaa melko varmasti moottorin totaalista tuhoa. Uutta moottoria viallisen tilalle ei löydy, joten jos moottori on rikki, korjauksen voi unohtaa. Hyvin harvinaistahan tälläisen yksinkertaisen askelmoottorin rikkoutuminen tosin on.

Kide, jakajapiiri, transistorit tai suojadiodit rikkoontuvat erittäin harvoin, itse en ole yhtään tälläistä vikaa tavannut mittareissa. Joskus kyllä olen tavannut muussa yhteydessä kiteen, joka on lakannut värähtelemästä, mutta tämän mittarin tapauksessa toiminta on helppo varmistaa skooppaamalla jakajapiirin lähtöä. Sen sijaan elektrolyytti- ja tantaalikondensaattoreissa vikoja on ilmennyt usein. Kun mittari on auki ja piirilevy irti, kannattaa aina vaihtaa kaikki mainitut kondensaattorit. Juotosviat ovat erittäin yleisiä: pitkäaikaisesta tärinästä johtuen raskaat komponentit tahtovat irrota yksipuoleisen piirilevyn juotospadeista, joten kaikki juotokset kannattaa aina uudistaa.

Tämän korjauksen alla olleen mittarin moottori alkoi toimimaan, kun kondensaattorit oli vaihdettu tuoreisiin ja kaikki juotokset käyty läpi. Ennen korjausta moottori nytkyi edestakaisin, akseli ei siis pyörinyt vaikka kulmavaihteen hammasratas oli irti moottorin akselista.

Vaikeammin korjattavissa oleva vika löytyi sitten mekaniikkapuolelta. Aika tavallista näissä mittareissa on, että moottorin kulmavaihteiston muovinen hammasratas on haljennut, jolloin se voi joko luistaa akselilla tai se jumittuu paikoilleen. Ratas pysyy akselissa paikoillaan akselin ja rattaan reiän tiukalla sovituksella. Muutoin toimivan, mutta akselilla luistavan rattaan korjaus voi onnistua huolellisella puhdistuksella ja sopivan liiman käytöllä. Liimauksessa kannattaa käyttää UV-kovettuvaa geelimäistä liimaa, koska rattaan paikka akselilla on kriittinen eikä sitä saa muutettua liiman kovettumisen jälkeen. Tässä mittarissa haljennut hammasratas jumitti vaihteiston toiminnan.

 

 

 

Tuntimittarin kulmavaihteen hammasratas

Varaosiahan näihin vanhojen mittareiden sisäkaluihin ei taatusti ole saatavissa, joten ainoa mahdollisuus korjata rikkoontunut ja toimimaton ratas on tehdä tilalle kokonaan uusi hammasratas. Ratas on todella pieni, ulkohalkaisija on vain 9 mm, hammaskehän paksuus 2 mm ja hammastus varsin tiheä. 3D-tulostimella saa nykyään tehtyä monenlaisia uusia osia, mutta tämän kokoluokan rattaan tulostamiseen ei mikään halpistulostin pysty. Lisäksi materiaalin pitää olla sellaista, että se kestää käytössä.

Onneksi tiedossa on paikka, jossa teolliseen käyttöön tarkoitetulla tulostimella (hankintahinta luokkaa 200 000 euroa!) saa tulostettua varaosia riittävällä tarkkuudella tähän käyttöön sopivasta materiaalista. Suurin työ valmistuksessa on mallintaminen, onneksi lähipiiristä löytyi kaveri, joka hallitsee nämäkin hommat (kiitokset Ari P.:lle!). Rattaan mallinnus tehtiin Autodesk Inventorilla, jonka alla olevan kuvan mukaisesta tuloksesta tuotettiin 3D-tulostimelle lähtöaineistoksi .stl-tiedosto.

Hammastattaan mallinnus

Hammasrattaita tuli samalla kertaa useampi, joten jatkossa korjaukset onnistuvat helposti.

3D-tulostettuja hammasrattaita

Koska tuntimittari oli ollut toimimattomana jonkin aikaan, niin ennen vaihteiston lopullista säätämistä tämän mittarin kohdalla tuntilukemaksi pyöritettiin sama, kuin kaksikoneasennuksen toisen koneen tuntilukema. Toimivassa mittarissa tuntilukema oli parisataa tuntia enemmän. 

Numerokiekkojen irrottaminen ei helposti onnistunut, joten turvauduin vanhaan porakonemenetelmään: pyöritin varovasti Dremelillä koneiston käyttöratasta siten, että tuntilukemaksi tuli haluttu. Muutaman minuutin varovaisella pyörittelyllä lukema saatiin kohdalleen. Moottorille menevä akseli pitää tietenkin pyörittelyn ajaksi pitää irti askelmoottorista.

Tuntilukeman säätäminen

Uuden rattaan asentamista varten mittaria joutuu purkamaan vähän lisää eli viisari ja asteikkotaulu on otettava irti. Tämän jälkeen vanha ratas lähtee akselilta vetämällä irti. Sitten uusi ratas paikoilleen, kosketuskulman saa säädettyä säätöruuveilla.

Uusi ratas asennettuna

Sitten vielä toiminnan testaaminen ennen lopullista kasaamista. Oheisesta videosta näkyy, että tuntimittari toimii taas kuin uusi.

Koteloinnin kokoonpanoa helpottaa, kun käytössä on metallikauluksen asennusta varten jigi, jolla kotelon saa painettua reunan taivuttelua varten tasaisesti paikoilleen. Tämä jigi on tehty tammesta puusorvilla.

Asennusjigi

Kauluksen saa pakotettua paikoilleen sopivalla työkalulla käsivoimin painelemalla.

Kauluksen taivuttelua paikoilleen

Lopputulos on kohtuullisen siisti, pienet kaulukseen tulleet vauriot jäävät piiloon, koska ulkoreunan ja etuosan päälle tulee vielä muovinen mittarin etuosa. Muovisen etuosan paikoillaan pysymisen varmistaa metallikotelon päälle tuleva o-rengas, joka yleensä on kovettunut ja hajoaa kappaleiksi etuosan irrottamisen yhteydessä. Korjauksessa o-rengas on syytä vaihtaa uuteen.

Mittarin kotelo asennettuna

Varaosia ja taitoa mittareiden korjaamisen löytyy, joten jos haluat mittarisi kuntoon, ota yhteyttä ari.torpstrom@kolumbus.fi tai soita 040-8343 871, niin sovitaan mittarin korjaamisesta. Teen korjauksen kiinteään hintaan 90 euroa + postikulut. Jos en saa mittaria kuntoon, veloitan ainoastaan postikulut. Tee-se-itse -tekijöille voin myydä myös komponentteja, hammasrattaita ja o-renkaita sopuhintaan.

Ongelmia tuntimittareissa on myös uudemmissa Volvo Pentan mittareissa (esim. Volvo Penta teachometer 873992). Näissä mittareissa on digitaalinen laskuri, jonka lukemat näytetään LCD-näytöllä. Ajan myötä LCD-moduuli lakkaa näyttämästä numeroita tai koko näyttö menee mustaksi. Korjaus on helppo eli viallisen LCD-näytön paikalle asennetaan uusi moduuli. 

Volvo Penta kierroslukumittari

 

Ohjeita näytön vaihtamiseen löytyy useita YouTubesta, näyttöjä löytyy monen hintaisia netistä.  Oman kokemuksen perusteella halvimmat näytöt eivät välttämättä ole tasalaatuisia, olen nähnyt tapauksen, jossa viidestä näytöstä vain kolme oli toimivia. Tarvittaessa voin suorittaa näytön vaihtamisen hintaan 50,00 euroa + postikulut. Ota tarvittaessa yhteyttä ari.torpstrom@kolumbus.fi. Uudella näytöllä on kahden vuoden toimintatakuu.

LCD-näyttömoduuli

 Google (not so good...) translation: https://translate.google.com/translate?sl=fi&tl=en&u=https://valtrari.blogspot.com/2021/02/projekti-volvo-penta-vdo-tuntimittarin.html

Google översättning (inte särskilt bra...): https://translate.google.com/translate?sl=fi&tl=sv&u=https://valtrari.blogspot.com/2021/02/projekti-volvo-penta-vdo-tuntimittarin.html