Projekti: Iveco VDO kierrosluku- ja tuntimittari

Sainpa jälleen käsiini yhden kierroslukumittarin, tällä kertaa mittari on Ivecon venedieselistä. Ongelmana oli sekä kierroslukumittarin puutteellinen toiminta että mekaanisen tuntimittarin jumittuminen paikoilleen. Mittari on VDO:n valmistama, ja koska malli on sen verran vanha (jostain -90-luvulta), että siinä ei ole prosessoriohjausta, niin alkutuntuma oli, että korjaaminen varmaankin onnistuu.

Iveco-dieselin kierroslukumittari

Mittari purkautuu varsin helposti eli kumitiivisteen varassa oleva etulasi pois ja takaa näkyvissä olevat uraruuvit auki. Tämän jälkeen koneiston saa muovikotelosta etukautta ulos. Myös liitinrunko kannattaa irrottaa jo tässä vaiheessa, sen irrotus helpottaa koneiston asentamista takaisin paikoilleen.

Koneiston kiinnitysruuvit

Koneisto irrotettuna kotelosta

Ensimmäinen vika paljastui samalla, kun koneisto oli irtaallaan: mekaanisen tuntimittarin alennusvaihteistosta oli yhdestä hammasrattaasta katkennut hampaita. Rattaan muovi oli hapertunut niin heikoksi, että hampaat irtosivat pienestäkin kosketuksesta. Tässä vaiheessa meinasin jo luovuttaa, mutta päätin kuitenkin jatkaa, koska luonteeseeni sopii haasteiden ja ongelmien ratkominen.

Tuntimittarin vaihteiston rikkoutunut hammasratas

 

 

Mittarin yksinkertainen elektroniikka on toteutettu piirilevylle, jossa on muutamia jalallisia passiivikomponentteja ja kaksi IC-piiriä: toinen perinteisen kiertokäämitekniikalla toteutetun kierroslukumittarin ohjaukseen ja toinen tuntimittaria pyörittävän askelmoottorin ohjaukseen. Kuten aiemmissakin kiekkamittareiden korjausprojekteissa on tullut todetuksi, niin käytännössä ainoat "kuluvat" osat ovat näiden ohjainpiirien lisäksi elektrolyytti- ja tantaalikondensaattorit.

Mittarin piirilevy

Ensimmäiseksi piti lähteä selvittämään miten tuon rikkoontuneen hammasrattaan korjaus onnistuisi. Ratas on sen verran pieni, ettei sen tulostamiseen mikään harrastelukäyttöön tarkoitettu 3d-tulostin pysty. Lisäksi materiaalin pitää olla sellaista, että se kestää käyttöä vaihteistossa. Onneksi tiedossa oli paikka, jossa muutaman sadantuhannen euron tulostimella tuollaisen rattaan tulostus mahdollisesti onnistuisi.

Hammasrattaan mittoja

Tulostaminen vaatii tietenkin mallintamisen, onneksi lähipiiristä löytyi kaveri, joka työkseen tekee näitä hommia. Lähtöaineistoksi otin rattaasta kuvan ja hahmottelin siitä kuvan päälle Microsoft Visiolla karkean viivapiirroksen. Pienimmät mitat ja esim. hampaiden jyrkkyydet piti arvioida silmämääräisesti, mutta pienellä hiertämisellä syntyi mallinnus lopulta kohtuullisen helposti.

Hammasrattaan mallinnus

 Sitten vaan aineisto stl-muodossa tulostettavaksi, josta saatiin kourallinen rattaita:

 

 

3d-tulostimella tulostettuja hammasrattaita

Vaihteiston rattaiden irrottaminen ja asentaminen vaati koneiston purkamista myös etupuolelta eli viisarin ja mittaritaulun irrottamisen. Vaihteiston saa esille kun irrottaa etupuolella mittaritaulun alapuolelta näkyviin tulevat uraruuvit.

Mittari purettuna etupuolelta

 Uusi ratas sopi paikalleen ensi yrittämällä erinomaisesti ja käsin pyörittämällä tuntui myös toimivalta.

Uusi hammasratas vaihteistossa

 Myös moottorin akselin ja uuden hammasrattaan kosketuspinnat näyttivät hyviltä.

Moottorin akselin ja uuden hammasrattaan sovittelu

Seuraavaksi mittari kasaan ja koekäyttö... Mekaniikka kyllä oli kunnossa, mutta elektroniikka ei. Myös tuntimittarin askelmoottorin ohjainpiiri tuntui olevan viallinen, koska moottori ei lähtenyt askeltamaan eli ei muuta kuin osat tilaukseen. Onneksi näitä vanhoja piirejä vielä netistä löytyy, ja niiden vaihtaminen onnistuu. Moottorin rikkoutuminen on harvinaista ja tuollaisen kaksikäämisen askelmottorin testaaminen on helppoa: käämien yhteinen johdin (tässä keltainen) plussaan ja vihreitä vuoron perään maihin, jolloin akseli nytkähtää aina yhden askeleen eteenpäin. Parin viikon odottelun jälkeen sain piirin käsiini, odotellessa olin jo vaihtanut piirilevylle kaikki elkot ja tantaalit sekä kierroslukumittarin ohjainpiirin. Moottorin ohjainpiirin vaihdolla myös tuntimittari alkoi toimimaan kuten alla olevalla videolla näkyy.

Taas kerran tuli todistettua, että lähes kaikki on korjattavissa, kunhan viitsii nähdä vähän vaivaa. Jos käytössä ei ole sopivia työkaluja tai elektroniikan tunteminen on heikkoa, niin korjailen pientä maksua vastaan edelleen veneiden kierroslukumittareita. Varsinkin nämä VDO:n valmistamat mittarit ovat mekaniikaltaan ja luotettavuudeltaan hyviä, joten niitä ei kannata lähteä enimmäiseksi vaihtamaan uusiin, usein heikkolaatuisiin, tarvikemittareihin.

Mittareiden korjauksesta olen kirjoitellut tähän blogiini myös aiemmin. Jos haluat oman viallisen mittarisi kuntoon, ota yhteyttä sähköpostilla

ari.torpstrom@kolumbus.fi

tai soittele tai ota yhteyttä Whatsapilla nolla-neljä-nolla 8343871

Projekti: Volvo Penta trimmimittarin korjaaminen

Viimeisin päivitys: 16.12.2023

Google (not so good...) translation: https://translate.google.com/translate?sl=fi&tl=en&u=https://valtrari.blogspot.com/2020/08/projekti-volvo-penta.html

Google översättning (inte särskilt bra...): https://translate.google.com/translate?sl=fi&tl=sv&u=https://valtrari.blogspot.com/2020/08/projekti-volvo-penta.html

Päivitys 16.12.2023: suunnittelin ja toteutin mittariin uuden piirilevyn, jolla on uusi LCD-näyttö valmiiksi asennettuna. Katso video asennuksesta täältä: https://www.youtube.com/watch?v=fwijPO7Ojnc

Korjaussarjoja on tee-se-itse miehille saatavissa minulta, lähetä tarvittaessa tiedustelu ari.torpstrom@kolumbus.fi

Sain käsiini Volvo Penta Duoprop perävetolaitteen (DP 290 -sarja) trimmin kulmaa ilmaisevan viallisen trimmimittarin (Volvo Penta Trim Gauge, 828731). Vastaavan uuden mallin hankintahinta on 400-500 euroa, kierrätetynkin (jos sellaisen onnistuu löytämään) hinta pyörii tyypillisesti reilun parin sadan euron kantturoissa. Vian etsimiseen ja korjaamiseen kannattaa siis käyttää jonkin verran aikaa, koska vioittuneiden komponenttien hinta on todennäköisesti vain kymmenien eurojen luokkaa.

Tämä kyseinen yksilö käyttäytyi siten, että jännitteen päälle kytkemisen jälkeen näytössä näkyi numeroita, mutta ne hävisivät hetken päästä. Tälläinen käytös viittaa selkeästi joko juotosvikaan tai vioittuneeseen elektrolyyttikondensaattoriin. Elektrolyyttikondensattoreiden käyttöikä on rajallinen, niiden kuivuminen tai muu vioittumien on varsin tavallista näissä -80 tai -90 -luvulta peräisin olevissa laitteissa. Sama mittari on käytössä useissa Volvo Pentan perävetolaitemalleissa, kondensaattoreiden vioittuminen ennemmin tai myöhemmin on tälle mittarimallille tyypillinen vika.

 

Volvo Penta trimmimittari 828731

Mittarin irrottaminen mittaritaulusta on helppoa, kunhan mittarin takana oleviin muttereihin pääseen käsiksi: vedetään liittimen lukitussalpaa painaen johtosarjan liitin irti, ja kierretään kaksi kiinnikeosaa pitävää mutteria auki, jolloin mittarin saa nostettua pois paikoiltaan. Jos johdoissa on varaa, liittimen voi myös irrottaa sen jälkeen, kun sen saa näkyviin. Liittimen lukitussalpa on mittarin ulkoreunan puolella liittimen lyhyen sivun keskikohdassa.

 

Trimmimittari irroitettuna

Kytkentäkaaviosta selviää, että mittarille tulee johtimia asentoanturilta ja käyttökytkimiltä ja releiltä sekä tietenkin käyttöjännite ja maa. Normaalisti mittari käyttäytyy siten, että kun virrat kytketään päälle tulojen ollessa avoimina, näytössä näkyy lukema -88, joka vaihtuu hetken päästä arvoon 63. Mittaria voi siis testata kytkemällä pelkästään +12V käyttöjännite kuvan mukaisiin nastoihin liittimessä. Pöytätestissä työn alla ollut mittari käyttäytyi samalla tavalla kuin veneessä eli näytössä vilahtivat lukemat vain hetken aikaa. 

 

Trimmin kytkentäkaavio

   

Käyttöjännitteen kytkentä pöytätestausta varten

Mittarin elektroniikan saa esille helposti avaamalla läpinäkyvässä muovikuoressa olevat neljä ristipääruuvia ja vetämällä sisuskalut takakautta pois. Mittaria ei ilmiselvästi ole tarkoitettu korjattavaksi, koska päällekkäin olevat kaksi  piirilevyä ja etulevy on kasattu niittaamalla kiinniketorneihin.

Purin mittarin hiomalla varovasti Dremelillä etulevyn päälle tulevat kiinniketornien metallikannat lähes etulevyn tasalle, jonka jälkeen etulevyn sai puristettua pois kiertämällä sen alla olevia muttereita varovasti ja tasaisesti auki. Hiomakohdat jäävät muovisuojuksen reunan alle, joten pienistä hiomajäljistä ei ole haittaa. Etulevy pysyy varsin napakasti paikoillaan, vaikka kantoja onkin hiottu matalammiksi.

 

Mittarin rakenne

Kun etulevy ja kiinnitysmutterit on poistettu, piirilevyt saa vetämällä pois torneista. Piirilevyjen välillä on metalliholkit sekä molemmissa reunoissa nauhakaapeli, jotka sitovat levyt yhdeksi paketiksi siten, että alemman piirilevyn kaikkiin juotoksiin ei pääse käsiksi ilman, että ylempi piirilevy on käännetty syrjään. Irroitin nauhakaapelin juotokset toisesta reunasta, jolloin molempien piirilevyjen komponentit ja juotospinnat saa näkyviin.

Nauhakaapelin irrottaminen on varsin haastavaa, oikeilla työkaluilla se tosin onnistuu melko helposti. Juotosten liiallista lämmittämistä ja voiman käyttöä pitää ehdottomasti välttää, koska kaksipuoleisen piirilevyn juotospadit saa helposti tuhottua, jolloin ne irtoavat piirilevyn pinnasta. Vaurioita on hankala korjata!

 

Mittarin piirilevyt irrotettuina, kaksi kondensaattoria juotettu irti

Silmämääräinen tarkastelu ei paljastanut mitään vikaa, myös juotokset vaikuttivat olevan kunnossa. Koska käytös viittasi kondensaattorivikaan, vaihdoin ilman enempiä mittauksia kaikki alemmalla piirilevyllä olevat viisi elektrolyyttikondensaattoria hyvälaatuisiin vastaavan kapasitanssi- ja jännitearvon komponentteihin.

Kasauksessa pitää muistaa, että nauhakaapeli on helpointa juottaa paikoilleen vasta sitten, kun piirilevyt on asennettu paikoilleen kiinniketorneihin.

Mittari kasaan ja virrat mittarille... Näyttöön ilmestyi heti -88 ja sen jälkeen 63, lukema myös pysyi näytöllä eli korjaus oli ilmeisesti onnistunut!  Sitten vielä testaus veneessä, jossa mittari toimi moitteettomasti, kuten alla olevalla videolla näkyy.

Mittarin lopputestaus veneessä

Lopuksi korostan ja muistutan, että hommaan ei pideä missään tapauksessa ryhtyä, jos käytössä ei ole asianmukaisia työkaluja (riittävän pieni juotoskolvi, tinaimujuotin yms.) tai ei omaa taitoja elektroniikan kanssa työskentelystä komponenttitasolla. Huolimattomalla käsittelyllä tai vaikkapa liian ison tai liian kuuman kolvin käytöllä saa helposti korjaamattomia vaurioita aikaiseksi!

Jos työskentely elektroniikan kanssa ei onnistu, ota yhteyttä ari.torpstrom@kolumbus.fi tai soita 040-8343 871, niin sovitaan mittarin korjaamisesta. Teen korjauksen kiinteällä hinnalla 90 euroa + postikulut, ja jos en saa mittaria kuntoon, maksat ainoastaan postikulut.

 

Toinen tapaus 17.3.2021

Näissä trimmimittareissa tuntuu olevan tyypillisenä vikana elektrolyyttikondensaattoreiden vauriot. Korjaukseen tuli tällä kertaa mittari, joka oli jumittunut näyttämään lukemaa 53. Mittarin avaamisen jälkeen vikoja alkoi näkymään ilman sen enempää mittaustarvetta.

Elektrolyyttikondensaattorin vuoto

 

Elektrolyyttikondensaattoreilla on rajallinen elinikä, ja vanhetessaan ne saattavat joko kuivua tai kuten kuvan tapauksessa mennä oikosulkuun, jolloin komponentin sisällä oleva neste alkaa kiehua ja komponentti "räjähtää". Joskus räjähdys voi olla varsin voimakaskin, mutta koska komponentteihin on rakennettu "varoventtiili", niin purkautuminen on yleensä hillitympää.

Rikkoutunut elektrolyyttikondensaattori

 

Myös kuivuneesta ja kapasitanssinsa menettäneestä ja siten toimimattomasta komponenteista löytyi tästä samasta laitteesta esimerkki. Tässä kondensaattorin kapasitanssin nimellisarvo on 100 uF, mutta mittaus näyttää arvoksi vain 1,5 uF. Lisäksi D-arvo on poikkeuksellisen suuri, joka tarkoittaa huonolaatuista kondensaattoria:

Kuivunut kondensaattori

Vertailun vuoksi uusi hyvälaatuinen korvaava komponentti LCR-mittarissa. Mitattu kapasitanssi on 95 uF, joka on komponentin 5% tolerenssin rajoissa. Alhainen D-arvo kertoo komponentin olevan hyvässä kunnossa:

Uusi 100 uF elektrolyyttikondensaattori

Vaihdan aina mittareita korjatessa kaikki mahdolliset elektrolyyttikondensaattorit, koska kustannus on pieni, ja vaihtaminen ei ole suuri työ mittarin piirilevyn ollessa esillä. Vanhat kondensaattorit ovat aina potentiaalinen vikapaikka. Osa tämän mittarin kondensattoreista on ulkomitoiltaan hyvin pieniä (kuvassa kooltaan pienin on 4x6 mm, sen kapasitanssi on 1 uF/50 V), niiden saatavuus on aika heikkoa.

Mittarin elektrolyyttikondensaattorit

Tyypillinen vika näissä mittareissa on myös taustavalon hehkulankapolttimoiden irtoaminen tai hehkulangan palaminen poikki. Polttimoita ei mittaria purkamatta pysty vaihtamaan, lisäksi polttimot on juotettu piirilevylle. Riippumatta polttimoiden kunnosta ne kannattaa vaihtaa mittarin ollessa auki, jos sopivia polttimoita sattuu jostain löytämään. 

Taustavalopolttimon rikkoutunut johdin

Itse vaihdan korjauksen yhteydessä aina taustavalopolttimot ledeiksi, niiden toimintavarmuus ja kestävyys on parempi.Värisävyinä voi käyttää alkuperäistä lämminvalkoista tai monissa muissa mittareissa käytössä olevaa punaista. Sopivia ledejä ovat esim. SMD koko 3528. Ledejä voi juottaa kolme sarjaan näytön kummallekin puolelle. Mitään teholedejä ei tietenkään kannata asentaa, vaan on syytä käyttää varsin matalan valovoiman versioita. Kuvasta selviää käyttämäni asennustapa:

Taustavaloledit asennettuina

Trimmimittarin toimintaperiaate on varsin yksinkertainen eli perävetolaitteessa on anturina potentiometri, jonka asennon perusteella mittari näyttää lukemia. 

Trimmisensori (828726, 873531, 22314183)

Asentoanturi sijaitsee kilven yläosassa veneen sisäpuolella. Joskus valmistajan tekemä aukko peräpeilissä on niin pieni, ettei anturia sovi irrottamaan. Tällöin irrottamiseen ei ole muuta mahdollisuutta kuin aukon suurentaminen siten, että anturi sopii nousemaan ylöspäin sen jälkeen, kun anturia paikallaan pitävä metallinen haarukka on poistettu. Alla olevassa kuvassa anturi ja sen kiinnitysosa on merkitty numerolla 1. Vetolaitteessa sensorille menevää akselia liikuttaa kypärään kiinnitetty hammastanko, kuvassa nro. 14. Joskus hammastanko on päässyt löystymään tai hammastangon liikuttaman hammasratas on viottunut, nämäkin viat aiheuttavat ongelmia mittarin toiminnassa.

Trimmisensorin (1) sijainti kilvessä

Potentiometrin kytkentä on seuraavan hahmotelman mukainen, kuvasta selviää myös toimintaperiaate: anturipotentiometrin toiseen päähän tulee +5 V vakiojännite 78L05 regulaattorilta, toiseen päähän tulee operaatiovahvistimelta LM2902 n. 2 V, tämä jälkimmäinen jännite asetetaan trimmerillä. Keskiliuku on kytketty mittarin prosessorille, jolla ja kolmella operaatiovahvistimella toteutettu yksinkertainen SAR-tyyppinen 6-bittinen AD-muunnin muuttaa jännitteen digitaaliseen muotoon:

Trimmianturin kytkentä mittarille

Mittarista on aina aluksi syytä varmistaa, että potentiometrille lähtevät jännitteet liittimen nastoissa ovat kytkentäkuvan mukaiset eli mittarin liittimen nastassa 8 tulee olla n. +5 V ja nastassa 9 n. 2,2 V.

Tämän mittarin tapauksessa näin ei ollut, vaan nastan 9 jännite oli lähellä nollaa. Syy vikaan löytyi mittauksilla operaatiovahvistinpiirin LM2902 puolelta: positiivista käyttöjännitettä piirin nastasta 4 ei löytynyt lainkaan. Syy tähän löytyi puolestaan piirilevyn yläpuolelta: vuotaneen kondensaattorin vieressä on läpivienti (PCB via), joka oli vaurioitunut kondensaattorista vuotaneen nesteen seurauksena, kuten kuvasta käy ilmi. Tässä vaiheessa kovettuneet nestejäämät on osittain puhdistettu pois ja rikkoutunut kondensaattori on korvattu uudella:

Läpiviennistä poikkisyöpynyt folio

Vikapaikka oli aika hankalaa visuaalisesti paikantaa, koska läpivienti on osittain piirilevyllä olevan vastuksen alla (kuvassa vastus on irroitettu korjauksen ajaksi) ja kondensaattorista vuotaneen kovettuneen nesteen peittämä. Korjasin vaurion puhdistamalla vuodon jätökset pois käyttämällä isopropanolia ja juottamalla yläpuolen foliosta hyppylangan alapuolelle. 

Korjattu läpivienti

 

Mittarin ja asentoanturin testaaminen

Mittarin testiympäristön rakentaminen on varsin helppoa: tarvitaan vain 12 V DC-jännitelähde ja 1000 ohmin potentiometri. Potentiometrin päät kytketään mittarin liittimen nastoihin 8 ja 9 ja keskiliuku nastaan 5. Potentiometria säätämällä lukemien tulisi muuttua näytöllä välillä -8 ja 63. 

Jos potentiometria ei ole käytettävissä, niin yksinkertaisen pikatestin voi tehdä seuraavasti: kun liittimen pinnit 5 ja 9 ovat oikosulussa, lukeman on oltava -8. Kun anturiliitännät ovat avoimet, lukemaksi vaihtuu 63. Samoin jos pinnit 5 ja 8 yhdistetään, lukeman tulee olla 63.

Ainakin testipenkissä mittari toimi korjausten jälkeen odotetulla tavalla, kuten alla olevasta videosta näkyy:

Mittarin testausta testipenkissä

Jos mittari toimii testipenkissä, mutta veneessä ei, niin silloin vika on mahdollisesti liittimissä, johdotuksessa tai perävetolaitteessa olevassa anturissa tai sen mekaniikassa. Anturin sähköinen mittaus on varsin helppoa, sen voi suorittaa tämä ohjeen perusteella myös mittarin johtosarjasta (liittimen nasta 5 menee anturin 2:een ja liittimen nastat 8 ja 9 vastaavasti anturin 1:een ja 3:een) seuraavasti:

Trimmimittarin johtosarjan liitin kontaktien puolelta katsottuna

1. Irrota trimmimittarin johtosarjan liitin mittarista.
   
2. Mittaa yleismittarilla vastus trimmimittarin johtosarjan liittimen pinnien 8 ja 9 väliltä: sen tulee olla 700 - 1100 ohmia. Kirjaa mittaustulos ylös
3. Mittaa vastus pinnien 5 ja 8 väliltä, kirjaa mittaustulos.
4. Mittaa vastus pinnien 5 ja 9 väliltä, kirjaa mittaustulos.
5. Laske yhteen tulokset kohdista 3. ja 4., summan tulee olla sama kuin kohdan 2. tulos.
6. Asenna liitin mittariin ja muuta perävetolaitteen asentoa. Toista mittaukset 1.-5, jolloin mittauksissa 3. ja 4. tulee saada eri arvot, mutta mittauksen 2. tulos pysyy samana. Jos tuloksissa on poikkeamia, sensori on todennäköisesti viallinen. 

Ääretön vastus missä tahansa edellisissä mittauksessa voi tarkoittaa, että anturille menevä johto on poikki. Usein johdin katkeaa lähellä sitä kohtaa, jossa johtimet on kiinnitetty nippusiteellä anturin kiinnitysosaan. Katkeaminen ei välttämättä näy ulospäin. Alla olevassa kuvassa anturin ulospäin ehjän johdon kuori on leikattu auki, jolloin katkenneet johtimen säikeet ovat näkyvissä.

 

Katkennut anturin johdin

Jos et pysty itse korjaamaan mittaria, ota yhteyttä ari.torpstrom@kolumbus.fi tai soita (myös SMS tai Whatsapp) +35840-8343 871, niin sovitaan korjauksesta. Suoritan korjauksen kiinteään hintaan 90 euroa + postikulut, ja jos en saa mittaria kuntoon, maksat ainoastaan  palautuksen postikulut.

 

LCD-näytön vaihtaminen

LCD-näyttöjen ongelma tai pikemminkin ominaisuus, on näytön kontrastin hiipuminen tai näytön muuttuminen kokonaan tai osittain mustaksi. LCD-näytöillä on rajallinen elinikä, lämpö on niiden pahin vihollinen. Jokainen LCD-näytöllisen laitteen omistaja on varmaankin huomannut, että suorassa auringonpaisteessa näyttö muuttuu aika nopeasti mustaksi, toki lämpötilan laskiessa näyttö yleensä palautuu normaaliksi. Toistuva suora auringonvalo tai muu lämmönlähde jättää näyttöön pysyvän vaurion, joka näkyy mustana läiskänä näytössä tai kokonaan mustuneena näyttönä. Vaikka trimmimittarin mukana ei tulekaan erillistä suojaa, olisi hyvä veneen ollessa laiturissa laittaa vaikka lokikirja näytön päälle, jos se suinkin on mahdollista.

Tyypillinen vaurioitunut LCD-näyttö

Koska LCD-näytöt eivät ole varsinaisesti grafiikkanäyttöjä vaan kukin näytöllä oleva elementti on toteutettu valmistusvaiheessa, niin korvaavan näytön löytäminen on hankalaa, usein jopa mahdotonta. Tämän mittarin tapauksessa näyttö on yksinkertainen ns. seitsensegmenttinumeronäyttö. Näitä yleiskäyttöisiä malleja on hyvin saatavissa.

Trimmimittarin alkuperäinen näyttö on 4-numeroinen, vasemmanpuoleisimmasta numerosta on käytössä miinusmerkkinä vain g-segmentti, seuraava kahdella seuraavalla numerolla esitetään perävetolaitteen asento ja oikeanpuoleisin numero on kytketty pois käytöstä. Kun tuntee LCD-näytön toimintaperiaatteen, niin näytölle tulevat signaalit on helppo jäljittää piirilevyltä oskilloskoopilla mittaamalla.

LCD-näyttö mittari avattuna

 Itse näyttömoduuli on asennettu piirilevylle teräskehikon alle, kytkentä piirilevylle hoidetaan elastomeerisella ns. seeprakumiliittimellä. Näytön mallinumero (F2025W-34) on kyllä näkyvissä, mutta koska näyttö lienee aikoinaan VDO:n tähän laitteeseen valmistuttama, sitä ei ole mistään saatavissa. Myöskään yhteensopivaa seeprekumiliitoksella varustettua näyttöä en onnistunut löytämään.

Näyttö irrotettuna

Onnistuin kuitenkin löytämään 3-numeroisen näytön, joka kokonsa puolesta sopii mittarin piirilevylle, tosin näyttö on ns. jalallinen malli ja sen pinnijärjestys ja -määrä on toisenlainen kuin piirilevyllä olevat liitoskohdat, joten näyttöä ei voi suoraan asentaa mittarin piirilevylle.

LCD-näytön liitännät

Ensimmäisen kokeilun tein miljoonalaatikosta löytyneellä LCD-moduulilla, jonka johdotin hyppylangoilla piirilevylle. Näyttö tuntui toimivan odotetulla tavalla, joten aloin miettimään millä tavoin uuden näytön saisi asennettua mittarin piirilevylle ilman seeprakumia.

Uuden näytön ensimmäinen prototyyppi

Ratkaisuksi asennusongelmaan suunnittelin ja valmistutin pienen kaksipuoleisen piirilevyn, jonka yläpinnalle juotetaan uusi LCD-näyttö. Reunoilla ja alapinnalla on juotoskohdat yhdistettäväksi mittarin piirilevylle. Piirilevyn vedot on toteutettu siten, että mittarilta tulevat segmenttien ohjaukset menevät oikeisiin nastoihin uudessa näytössä. Tälläinen tekniikka, jossa piirilevyn päälle juotetaan renoistaan toinen piirilevy, on yleisesti käytössä silloin, kun kaksi piirilevyä yhdistetään toisiinsa ilman liittimiä. Piirilevyn valmistuskustannuksia reunaliitosten tekeminen nostaa merkittävästi.

 

Adapteripiirilevy

Uusi näyttö juotetaan ensin piirilevyn yläpinnalle, sen jälkeen piirilevy näyttöineen juotetaan reunoistaan mittarin piirilevylle. Tilaa on käytössä hyvin niukasti, joten juotokset on helpointa tehdä ja tarkastaa mikroskoopin alla. Poistin samalla vanhat näytön taustavalon hehkulankapolttimot ja korvasin ne muutamalla pienellä ledillä.

Uusi näyttö asennettuna

Uusi näyttö toimii hienosti, tosin numerot ovat hieman eri paikoissa johtuen näyttöjen kokoeroista. Uusi näyttö on muutaman millin alkuperäistä kapeampi ja matalampi, joten tarkkaan katson etupeitelevyn reunoilla näkyy hieman näytön reunoissa olevaa mustaa kehystä. Pieni kauneusvirhe, mutta ainakin näytön numeroista saa selvää.

Uusi näyttö asennettuna ja käytössä

Lopputulos on tyydyttävä ja ennen kaikkea halvempi vaihtoehto kuin uuden trimmimittarin ostaminen. YouTubesta löytyy tekemäni lyhyt kuvasarja näytön vaihdosta kts. https://youtu.be/Sz7bESSBTaA

Koska näyttöjä ja piirilevyjä tuli hommattua useamia, niin jos haluat vaihdattaa omaan mittariisi uuden näytön, ota yhteyttä ari.torpstrom@kolumbus.fi tai soita 040-8343 871, niin sovitaan mittarin korjaamisesta. Teen korjauksen kiinteällä hinnalla 130 euroa + postikulut. Samalla teen mittariin perushuollon eli vaihdan kaikki vika-alttiit komponentit uusiin sekä korvaan taustavalon hehkulankapolttimot joko punaisilla tai lämminvalkoisilla ledeillä.

 

Viallinen prosessori

Mittarin toimintaa ohjaa prosessori, joka on sijoitettu ylemmän piirilevyn alapuolelle. Joskus saattaa myös prosessori vikaantua esimerkiksi tapauksessa, jossa +5V regulaattori on palanut oikosulkuun ja käyttöjännite +12V menee suoraan prosessorin käyttöjännitetuloon. Tällöin mittarin näyttöön ei tule mitään lukemia. Yleensä prosessorin vioittuminen on silmin nähtävissä prosessorin kotelon pullistumisena tai halkeamisena.

Tätä vanhaa 4-bittistä prosessoria ei ole enää saatavissa, ja vaikka olisikin, niin sen ohjelmointi olisi ylivoimainen toimenpide, joten prosessorivauriot eivät ole korjattavissa. Prosessorin vioittuminen sinänsä on hyvin harvinaista, mutta ei mahdotonta. +5V regulaattori sen sijaan rikkoutuu helposti tilanteessa, jossa asentoanturi on oikosulussa: tällöin on mahdollista, että regulaattori palaa tapauksessa oikosulkuun, parhaassa tapauksessa lakkaa vain toimimasta.

Alla olevissa kuvissa on nähtävissä tyypillinen ylijännitteen aiheuttama prosessorin tuhoutuminen, ja siitä seurannut kotelon kuoren halkeama ja pullistuma. Prosessorin perustoiminnan voi helpoiten varmistaa mittaamalla oskilloskoopilla LCD-näytölle menevän COM0-signaalin prosessorin pinnistä 27: siitä pitää löytyä n. 480 Hz kanttiaalto, jonka amplitudi on n. 5 V.  Kuvan tapauksessa signaalia ei löytynyt vaan prosessori oli täysin kuollut.

 

Ylijännitteen aiheuttama vaurio

Pullistuma prosessorin kotelossa

Päivitys 16.12.2023

Mittareita, joissa on viallinen CPU on alkanut kerääntyä hyllyyn yhä enemmän. Päätinkin aloittaa projektin, jossa suunnittelen kokonaan uuden korvaavan piirilevyn nykyaikaisilla komponenteilla ja hyvin saatavilla olevilla LCD-näytöllä. Lopputuloksena syntyi piirilevy, jolla olevalle prosessorille tein alkuperäistä vastaavalla tavalla toimivan ohjelman. Piirilevy on helpohko asentaa alkuperäisen paikalle, tee-se-itse -rakentelijoille piirilevyjä on saatavissa minulta kohtuullisella hinnalla.

Alkuperäinen ja uusi piirilevy

Piirilevyn alapuoli

Komponentteja tarvitaan alkuperäistä vähemmän, koska alkuperäisessä mittarissa AD-munnin on toteutettu ulkoisilla irrallisilla komponenteilla. Komponentit on jaettu sekä ylä- että alapuolen piirilevyille. Oma versioni käyttää MCU:n sisäistä AD-muunninta vetolaitteen anturilta saatavan asentotiedon muuttamiseen näytöllä esitettävään numeroarvoon. Alkuperäistä piirilevyä -80-luvulla suunniteltaessa vastaavia prosessoreita ei ollut käytettävissä tai niiden hinta oli korkea, joten päädyttiin tekemään tarvittavan AD-muuntimen toteutus erilliskomponenteilla.

Toinen uudella piirilevyllä näkyvä piiri on ajuri vihreille ja punaiselle ledeille. Pysyin alkuperäisessä toteutuksessa, jossa ledejä ajetaan +12 V jännitteellä, vaikka ledit olisi voinut kytkeä suoraan myös MCU:n GPIO-lähtöihin. Piirin hinta on muutamia kymmeniä senttejä, joten kokonaishintaan sillä ei ole merkitystä. Vastaava piiri on alkuperäisen näytön alapuolella piirilevyn oikeassa alanurkassa. Ledit saa palamaan hieman kirkkaammin isommalla jännitteellä/virralla eikä MCU:n lähtöihin tule turhaa kuormaa.

Tässä linkki videoon, jossa esittelen mittarin korjaamista:

 

Repairing Volvo Penta trim gauge 828731

 

Google (not so good...) translation: https://translate.google.com/translate?sl=fi&tl=en&u=https://valtrari.blogspot.com/2020/08/projekti-volvo-penta.html

Google översättning (inte särskilt bra...): https://translate.google.com/translate?sl=fi&tl=sv&u=https://valtrari.blogspot.com/2020/08/projekti-volvo-penta.html

 

Täkyt: Volvo Penta, VDO, trim gauge, 828731, 828726, 873531, 22314183, disassembly, PCB, schematic, repair, issues 

 

Projekti: DPS-kortteja

Maaliskuun alussa sain pari tiedustelua Ranskasta ja Irlannista, voisinko toimittaa sikäläisille Valtran huoltomiehille DPS-ohjainkortin testaamiseen sopivan välineistön eli vastaavan, jollaisella itse olen testaillut korttien toimintaa. Samalla tiedusteltiin myös mahdollisuuksia toimittaa kortin paikalle asennettava hätäkytkentä, jolla traktorin saa liikkeelle silloin, kun kortti on lakannut ohjaamasta pikavaihteen solenoideja. Irlantilaiselle kaverille korjasin myös pari rikkoutunutta ohjainkorttia ja ranskalaiselle yhden.

Suunnittelin siis pari uutta piirilevyä: toinen käytettäväksi korttien toimintojen testaamiseen, ja toinen asennettavaksi alkuperäisen kortin paikalle hätätilanteessa. Omaan käyttöön en viitsinyt alkaa aikoinaan levyä suunnittelemaan vaan toteutin kytkennän koekytkentäalustalle:

Uuden DPS-testipenkin 3d-malli näyttää tältä:

Piirikortit ovat vasta tilauksessa, joten valmiista kortista ei vielä ole kuvaa. Vasemmassa reunassa näkyvä 18-napainen naarasliitin käy siis ohjainkortin reunaliittimeen (kuvasta puuttuu kortin ja naarasliittimen välinen johdotus). Oikean reunan liitinrimaan liitetään +12V ja maa, vaihteen valintapainikkeet sekä lähdöt solenoidelle. Testauksessa solenoidien paikalla voi käyttää myös 12V/10W lamppuja, solenoidien ohjausten tiloille on myös merkkiledit liitinriman toisella puolella. Kolme muuta merkkilediä ovat vaihteen merkkivaloille.

Piirikortilla on myös viisi kytkintä, joilla simuloidaan ohjainkortin tuloja. Kytkimet vasemmalta oikealle ovat: vaihteiston tyyppi (suora-ylentävä-ylentävä tai alentava-suora-ylentävä), moottorin öljynpaineanturi, käsijarru, kytkinpolkimen asento ja parkkivalot päällä/pois. Normaalitilanteessa kaikki kytkimet ovat ala-asennossa, ja esim. käsijarrun toiminta voidaan simuloida kääntämällä ao. kytkin yläasentoon.  Kortilla on lisäksi sulake oikosulkusuojana ja suojadiodi suojaamassa väärinpäin kytketyn jännitetteen aiheuttamia vaurioita. Vaihteiden ohjauksen toiminta testataan sitten liitinrimaan liitettyjä painonappeja painamalla ja lähtöjen tiloja seuraamalla.

Kortilla on helppo testata DPS-ohjainkortti, jolloin vikatilanteessa voidaan vikapaikkoja sulkea pois. Ohjainkortti on varaosana aika kallis hankinta, joten yleensä ei ole järkevää hankkia uuttaa korttia ennen kuin vanha on todettu vialliseksi. Kannattaa myös muistaa, että kortti on yleensä korjattavissa murto-osalla uushankintahinnasta. Näitä korjauksia olen suorittanut muutamia kymmeniä ja vain yksi kortti on jäänyt korjaamatta... (kortilla oli ollut pienimuotoinen tulipalo, joka oli polttanut korttiin reiän ja tuhonnot piirilevyn johdotuksia).

Kortista tulee aluksi 10 kpl sarja, joten jos haluat tälläisen testialustan omaksesi, saat sellaisen hintaan 80,00 e/kpl + pk. Tarvittaessa voin myös vuokrata testialustaa hintaan 10,00 e/viikko + pk (paketissa myös vaihteen valintakytkimet ja 2x10W lamppua). Ota tarvittaessa yhteyttä ari.torpstrom@kolumbus.fi tai 040-8343871.

Olen aiemminkin toimittanut useita hätäkytkentöjä, mutta ne ovat olleet suoraan 18-napaiseen urosliittimeen johdottamalla toteutettuja  kytkentöjä. Nyt toteutin vähän paremman version eli suunnittelin alkuperäisen ohjainkortin paikalle sopivan kortin, jolla yksi pikavaihde saadaan ohjattua kiinteästi päälle.

Pakko-ohjauskortin 3d-malli näyttää tältä:

Kortti on siis liitännältään ja kooltaan alkuperäistä vastaava, ja se sopii suoraan alkuperäisen paikalle. Pikavaihteen valinta suoritetaan etukäteen juottamalla hyppylangat merkkivalolle ja halutuille solenoidien ohjaukselle. Kortille on painettu ohje hyppylankojen asetteluille.

Tuo Valtran DPS-ohjainkorttihan on siinä mielessä ikävä, että jos se lopettaa solenoidien ohjaamisen, traktori ei liiku minnekään. Toki hätäkytkennän voi tehdä vaikka maastossa johdottamalla solenoidien ohjauksen suoraan johtosarjan liittimeen, mutta itse pitäisin kuitenkin tälläistä alkuperäisen kortin paikalle asennettavaa pakko-ohjausta parempana vaihtoehtona. Tästä kortista tulee myös 10 kpl sarja, josta muutamia kappaleita voin myydä hintaan 20,00 e/kpl + pk. Jos kiinnostaa, ota yhteyttä ari.torpstrom@kolumbus.fi tai 040-8343871.

Projekti: Energiakouran langaton ohjaus

Langaton kauko-ohjaus metsätraktoriin

Sukulaismiehen traktoriin tuli tarve toteuttaa pienimuotoinen langaton releohjaus puomissa olevalle energiakouralle (Naarva-Koura 1500-25). Kourassa on kolme ohjausta: kouran lukitus, katkaisu ja tiltti. Ohjaukset on toteutettu sähköisinä eli kourassa oleville kolmea solenoidiventtiiliä ohjaavalle releelle menee ohjaamosta puomia myöten 4-johtiminen johto. Johto on vaurioaltis puomin nivelten kohdalta, ja ennen kaikkea johto estää kouran vapaan pyörittämisen. Jos kouran asentoa ei jatkuvasti tarkkaile käy helposti niin, että johdot pääsevät kiertymään liian monta kierrosta, jolloin ne napsahtavat poikki.

 Ohjaus tehtiin kuvan traktoriin, kuvassa puomissa karsintakoura

Valmistajalta on tarjolla kouraan myös radio-ohjaussarja, mutta koska tämä koura ei ole varsinaisesti kokopäiväisessä ammattikäytössä, omistaja katsoi usean tuhannen euron hankinnan liian arvokkaaksi. Tässä yhteydessä lupauduin rakentamaan ohjaukseen tarvittavan yksinkertaisen elelektroniikan.

Radio-ohjauksessa päädyin käyttämään 433 MHz:n taajuusalueella toimivaa lähetin-vastanotinparia. Kyseinen taajuus on varattu juuri kauko-ohjattaville laitteille, joten siinä suhteessa ongelmia ei ole. Tosin määräyksissä lähetystehoa on rajattu, tässä suhteessa liikutaan ehkä vähän harmaalla alueella, koska pienellä lähetysteholla ohjaus ei tässä tapauksessa toimi luotettavasti. Vastaanotin pitää sijoittaa kourassa kolmelta sivulta metallilla suojatulle alueelle, joten lähettimessä käskyjen perille saamiseen tarvitaan jonkin verran tehoa. Ohjausta kuitenkin käytetään pääasiassa metsässä, jossa potentiaalisia mahdollisesti häirittäviä kohteita on vähän. Käyttö on myös hyvin lyhytaikaista, joten näillä perusteilla päädyin hankkimaan laitteita, jotka eivät todennäköisesti saisi viranomaishyväksyntää Suomessa.

Vastaanotin

Vastaanotin on yksinkertaisella ja tähän tarkoitukseen soveltuvalla ASK-OOK-protokolla toimiva 4-kanavainen relekortti. Kortilla on 4-kanavainen vastaanotin, joista jokainen kanava ohjaa yhtä relettä. Käyttöjännite on 12 VDC. Releitten toiminnaksi on valittavissa joko vaihtotoiminta (eka painallus ON, toka OFF) tai toiminto, jossa rele vetää niin kauan kun ohjaus on päällä.

Vastaanotin

Kourassa tarvitaan molempia toimintoja (lukitus ja katkaisu ovat ON-OFF, tiltti päällä niin kauan kun ohjaus on aktiivinen). Saman kortin kaikki releet toimivat samassa moodissa, joten vastaanottimia tarvitaan kaksi. Kortiksi valittiin nelikanavainen siksi, että sen hinta ei merkittävästi poikkea 2-kanavaisesta, ja kortilla on vastaisuuden varalle kaksi varakanavaa/relettä valmiiksi käytettävissä.

Jokainen vastaanotin "opetetaan " aluksi tottelemaan tiettyä lähetintä painamalla ensin vastaanotinkortilla olevaa painiketta, ja sen jälkeen aktivoimalla lähetin. Ohjelmointi tehdään vain kerran, ja lähettimen valinta jää kortilla olevan piirin muistiin.

Lähetin

Lähettimeksi valitsin mittausteni mukaan n. 300 mW teholla toimivan vastaanotinkorttien kanssa toimivan lähettimen. Koska vastaanotinkortteja on kaksi, myös lähettimiä tarvitaan kaksi. Lähetin-vastaanotinpari maksaa Kiinasta tilattuna postikuluineen n. 15 euroa, joten suuresta kustannuksesta ei tässä tapauksessa ole kyse.

Lähetin

Mekaniikka

Näissä elektroniikaltaan yksinkertaisissakin projekteissa vaikeimmaksi asiaksi muodostuu yleensä toteutuksen mekaaninen puoli. Vastaanottimelle löytyi sopiva ja suojainen paikka kouran takapuolelta, johon vastaanotin sijoitettiin metallikotelossa. Kotelona käytimme peltistä armeijan ammuslaatikkoa, se oli mitoiltaan ja muiltakin ominaisuuksiltaa tähän tarkoitukseen sopiva. Kotelon päälle sijoitettiin antennit, on-of-kytkin sekä akun varaustilanäyttö monivärisellä ledillä.

Vastaanotin kouraan asennettuna

Käyttöjännite elektroniikalle otetaan koteloon sijoitetusta 12V 9Ah:n lyijyhyytelöakusta. Akusta riittää virtaa talvellakin reilun työpäivän mittaiseen käyttöön, ja akku on helppo kuljettaa mukana ja ladata yöllä täyteen seuraavaa päivää varten. Kotelon kylkeen asennettiin ohjaamon takaseinässä olevan liitimen mallinen uusi liitin, johon kouran johtosarja yhdistyy.

Kotelon sisälle asennettiin vastaanotinkortit ja tehtiin johdotukset riviliittimen kautta kouran johtosarjan liittimelle. Käytetylle taajuudelle viritetyt antennit sijoitettiin kotelon yläreunaan.

Vastaanotinrelekortit ja akku kotelon sisällä

 

Antennit ja käyttökytkin

Lähetin koteloitiin miljoonlaatikosta löytyneeseen metallikoteloon, jonka reunaan sijoitettiin hyvälaatuiset oikealle taajuudelle viritetyt antennit. Signaalikaapelit viedään alareunasta taivutussuojan/vedonpaoistajan kautta riviliittimelle, johon käyttökytkinten signaalit on johdotettu. Lähetin sijoitettiin traktorissa lähelle takaikkunaa siten, että esteitä lähettimen ja vastaanottimen välillä on mahdollisimman vähän.

Lähetin asennuspaikallaan

Metallikotelon sisälle on toteutettu lähetinpari tekemällä kytkentä koekytkentäpiirilevylle. Piirilevyllä on yksinkertainen +5V jännitelähde, josta saadaan lähettimien käyttöjännite. Lähettimien maksimikäyttöjännite on +9V, mutta pienemmällä jännitteellä lähettimien pääteasteet kestävät paremmin ja tälläkin jännitteellä lähettimen teho on osoittautunut riittäväksi.

 Lähetinkotelo avattuna

Kouran käyttöön ei tehty muutoksia eli käytössä on sama kolmen painikkeen kytkinryhmä kuin aiemminkin. Kytkimet on johdotettu ohjaamossa riviliittimelle, johon lähettimestä tuleva kaapeli on yhdistetty.

Kouran käyttökytkimet (lukitus, katkaisu ja tiltti)

Yhteenveto

Kun työtunneille ei lasketa hintaa, järjestelmän hinnaksi tuli kaikkine hankintoineen n. 250 euroa. Hintaan sisältyy parin prototyypin rakentaminen koteloineen. Kalleimmat osat taisivat olla kouran johtosarjan liittimet, niihin meni reilut 50 euroa.

Lisäetuna toteutukselle tuli se, että koura on nyt helposti siirrettävissä toiseen traktoriin ilman, että siihen tarvitsee tehdä puomissa kouralle vietävää johdotusta. Lähetinyksikön ja käyttökytkimet saa kasaan muutamalla kympillä, joten tälläinen toteutus soveltuu hyvin esim. kimppakäytössä olevalle kouralle, jota jokainen osakas käyttää omassa traktorissaan.

Käytännössä homma on toiminut hienosti. Suurimmat ongelmat ovat olleet antennien kanssa, kaupalliset tuotteet eivät ole toimineet lupausten mukaisesti. Antenneja on jouduttu mittaamaan ja virittämään, jotta ne toimivat asiallisesti. Huonosti toimivasta antennista aiheutuu signaalin heijastumista takaisin lähettimeen, jolloin lähettimen pääteaste voi tuhoutua. Aika monta pääteastetta tuli juotettua irti ja korvattua ehjillä pintaliitoskomponenteilla, joten oppi oli tässäkin haettava kantapään kautta. Antennianalysaattori osoittautui tärkeäksi työkaluksi tässäkin projektissa.