Bygg din egen tankmätare Volvo 740 Skriven av Bråkis 2005-10-29 för forumet på Svenska 740-klubben () Steg-för-steg-guide som visar hur du för mellan 65kr och 195 kr (beroende på hur lätt du vill ha det) bygger en egen tankmätare som visar hur mycket bränsle du har kvar i bilen på ett par timmar. Fenomenet trasig tankmätare går hand-i-hand med Volvo 740. Felen kan vara att den visar konstant 15-20 liter för lite, fladdrar hela tiden, alltid noll osv osv. Detta dokument beskriver noggrant hur du kan bygga en egen tankmätare som varken fladdrar eller visar fel. OBS. Det är skillnad på tankmätare och tanksensor eller tankarmaturen. Detta dokument beskriver hur du undersöker om sensorn/tankarmaturen är hel och om den är det, hur du konstruerar en mätare för att visa hur mycket bränsle som finns kvar. Är armaturen trasig finns ingen poäng i att bygga en ny mätare. Då rekommenderas läsning av följande dokument för instruktioner: http://www.smithimage.com/~fassan/bil-el- Elektronik_Bilder.pdf Arbetet kräver viss tid, främst pga att olika nivåer i bränsletanken behöver mätas. Mer än totalt 2h aktivt arbete bör emelletid inte krävas. Följande förfarande är testat och verifierat på ett VDOmätarhus på en Volvo 740-1989. Förberedelser Analysen av signalen kräver tillgång till en Voltmeter och en Ohmmeter. Eller helst kombinerat i en s.k. multimeter. Upplösningen bör vara god. Vi talar om resistanser på 0-300 Ohm och spänningar på 0-13V. Är voltmetern analog är det lämpligt om det finns ett spänningsmätningsområde i närheten av 0-3V. När signalen är analyserad behövs en del material. Mer om det senare. Det första som skall göras är att läsa igenom hela den här instruktionen från början till slut för att förstå vad du ger dig in på och för att undvika eventuella misstag senare. Analys Innan något konstruktionsarbete kan företas bör i första hand tanksensorns kvalitet verifieras. Det är ju onödigt att visa information som är felaktig. Vi behöver analysera signalen vid olika mängder bränsle i tanken för att bygga oss en uppfattning om huruvida den är OK eller ej. Eftersom mätarna skiljer sig åt mellan olika årsmodeller går det inte att lita på att det sätt som använts i ett VDO-instrument från 89 fungerar i just din bil. Slarva därför inte med analysdelen! Första steget: Se om tankmätaren verkar ge något värde. Öppna bakluckan Dra ut mattan till vänster så att bränslepåfyllningsröret görs synligt.
Vid röret finns ett svart kontaktstycke med (förmodligen) tre kablar åt varje håll. Låt tändningen vara avslagen. Utan att ta isär/öppna kontaktdonet, mät nu resistansen mellan grå-vit kabel och brun kabel. Finns inte dessa färger, prova att mäta på de kablar som finns. Har multimetern smala, vassa prober dvs metallpinnar som man mäter med så kan dessa stickas ned vid kablarna i kontakten. Motståndet bör vara 0-280 Ohm. Detta skall linjärt motsvara hur stor volym bränsle som återstår i tanken. OBS. Det kan skilja sig åt mellan årsmodellerna vilken resistans som motsvarar full tank. I bilen från -89 är 280 ohm full tank och 0 ohm tom tank. Är du inte säker Kontrollera detta genom att mäta en gång när du har full tank och en gång när du har nästan tom tank. Ju fler mätningar du gör desto säkrare blir du på att värdet är OK. 2
För att kolla hur mycket bränsle du har kvar utifrån en mätning. <liter_kvar> = <din_resistans> / 280 * <full_tank>. <full_tank> är 60 eller 80 liter, beroende på vilken tank bilen är utrustad med. Denna ekvation gäller om 280 ohm motsvarar full tank. Är istället 0 ohm full tank, använd följande: <liter_kvar> = (280-<din_resistans>)/280 * <full_tank> Verkar detta värde inte ligga inom de områden som föreslagits ovan eller om värdet inte verkar motsvara den mängd bränsle som återstår i tanken bör dokumentet http://www.smithimage.com/~fassan/bil-el-elektronik_bilder.pdf konsulteras för tips om hur man lagar sin tankarmatur. Nästa steg är att ta loss instrument-klustret. Pilla loss täckbrickorna med en liten skruvmejsel och lossa de två skruvarna: 3
Nu kan klustret enkelt dras ut rakt bakåt. OBS att när klustret tas ut läggs det upp-och ned med instrumenten pekandes framåt på instrumentbrädan. Det bör finnas tre ledare som går in i tankmätaren. 4
Slå på tändningen. Mät spänningen mellan de två yttersta ledarna. I ett VDO-instrument är denna spänning 7.92V. Prova nu att mäta spänningen mellan den vänstraste, jord, och den mittersta signal. Detta bör visa en spänning mellan 0 och 7.92 V. I VDO-instrumentets fall blev spänningsnivån alltid mellan 0 och 3.18V. Detta är nästa signal att analysera. Målet är att se hur denna spänning varierar med mängden bränsle i tanken. Idén är att spänningen varierar linjärt med återstående bränslemängd. Nästan helt full tank För att detta skall kunna göras vid tillfredsställande spridning på återstående bränsle krävs antingen att instrumenthuset skruvas loss flera gånger vid varje mätning. Alternativt kan två kablar lödas fast på dessa två ledare jord och signal den vänstra och den mittersta. Dessa kablar kan sedan dras ut i kupen för att lättare åtkommas för mätning. 5
Förslagsvis kan en svart täckbricka vid knapparna för belysning (dimljus etc) tillfälligt avlägsnas för genomförande av kablar. Det är viktigt att kontakten fortfarande sitter i för den gamla tankmätaren för att det skall bli någon signal. Den gamla tankmätaren producerar nämligen de 7.9V som sedan skalas ner till 0-3V mha tankarmaturen. Försök nu studera hur denna spänning varierar med återstående bränslemängd. OBS! Denna spänning kommer endast vara mätbar om tändningen är påslagen. Åter igen låt denna del av analysen få ta sin tid. Det är ingen poäng att gå vidare utan att vara säker på att denna spänning varierar på ett linjärt sätt mot bränslemängden i tanken. Allra mest fördelaktigt är om en voltmeter kan vara ansluten till kablarna under en period för analys av hur spänningen varierar. Tillåt dig att göra en tabell med spänningar och antingen körsträcka eller gissad återstående mängd bränsle. Ett annat fiffigt sätt för att kolla nivåerna är att åka till en bensinmack med så nära tom tank som möjligt. Mät spänningen innan tankning. Tanka i 10 liter. Vänta 10 sekunder och låt signalen stabilisera sig. Mät spänningen. Repetera till full tank. Detta är ett bra sätt för att hitta spänningsnivåer och se hur de varierar. Tänk på att signalen varierar med lutningen på underlaget. Uppförsbacke eller om bilen accelererar leder till att mätaren tror att mer bränsle finns i tanken. Omvänt med nedförsbacke eller inbromsning. Låt bilen stå plant när du mäter. I fallet med VDO-instrumentet från 1989 visade det sig att spänningen var 0V vid tom tank och 3.18V vid full tank. Däremellan varierade den helt linjärt. Innan du går vidare till nästa steg: Se till att du är säker på att spänningen varierar linjärt och mellan vilka nivåer den varierar. 6
Allra bäst är om dina nivåer också är ca 0-3.18V eftersom du då bara behöver följa kokboken nedan. I annat fall får du tänka lite själv också. Är det 0V vid full tank och 3.18v vid tom tank funkar det likadant, du behöver bara vända horisontellt på mätaren. Vad vi nu behöver är alltså en voltmeter som är snygg att stoppa in i en bil och har mätområdet 0v-3.18v.. eller vilken spänning du nu väljer. Hårdvara För att gå vidare krävs nu lite hårdvara. Allt går att köpa på t.ex. ELFA. 1st lödkolv med lödtenn 1st LM-3914. Art nr 73-131-09. Pris 30.80 kr 2 st motstånd (mer om dem nedan) 10st ljusdioder eller en 10-dioders dioddisplay ( Bar Graph Display ) Ett par korta bitar kabel Vill du få det bekvämare rekommenderas även varmt: 1st experimentkort för lödning. OBS. Ska ha öar. Ex.vis ELFA art.nr 48-320-02. 42 kr. Rekommenderas varmt. Ett kort räcker till 10 bensinmätare. 1st Sockel för DIL-kapsel, 18 pinnar. 48-136-06 9 kr 1st Sockel för DIL-kapsel, 20 pinnar. 48-136-22 10 kr Beskrivningen nedan kommer utgå ifrån att du har även de rekommenderade attiraljerna. Plus det vanliga. Avbitartång och om du har, kabelskalare. Det är skönt att ha något som kan suga upp överblivet lödtenn. T.ex. koppar-fläta(avlödningsfläta) eller en tennsug. Båda finns på ELFA om du tror du verkligen behöver dem. Motstånd: Allra enklast och bäst är att köpa trimpotentiometrar. Det är motstånd som går att justera motståndet ( ohm-talet ) på med en liten skruv. ELFAs 64-414-48 (0-2.2kOhm), 4 kr och 64-414-55 (0-4.7 kohm) 4 kr rekommenderas. Välj en av varje! Vill du spara lite pengar och köpa vanliga fasta motstånd följ beräkningarna längre ned för att bestämma hur många ohm de skall vara på. Ljusdioder: Här kan du välja själv. Välj mellan olika färger och former. Tänk dock på att de dioder du väljer skall ha ungefär samma specifikation vad gäller max ström, Imax. Dessutom är det smart att ta dioder som har samma ljusstyrka, mäts i candela (eller mcd). Det går bra att välja t.ex. en sorts diod med 15 ma och en med 20. Titta på ELFA:s hemsida under optokomponenter/lysdioder och välj t.ex. 3 eller 5 mm. (anger diametern på dioden). Förslagsvis: Köp 10 x 75-048-71 för 3 kr / styck (eller 100 st för 1.15 kr/styck ) 2 x 75-048-97 och 2 x 75-048-89 för 3 kr / styck Vill du inte jobba med lösa dioder kan du istället ta en Bar Graph Display. Ex. 75-026- 02 för 16 kr. Då får du tio dioder på en gång. Denna kan även rekommenderas under testningen av mätaren om du inte monterar direkt i instrumenthuset. Tänk på att kablarna du ska använda gärna får vara små och smala. Förslagsvis max 1,5mm 2 kabelarea. Köp om du inte har. Lödning 7
När alla komponenter nu finns är det bara att börja. Läs gärna på i produktpladet för LM- 3914. Där finns i facit. http://www.elfa.se/pdf/73/731/07313109.pdf Verkar det krångligt? Förtrösta ej det står tydligt beskrivet även nedan hur du går tillväga för att bli klar. Så här är inställningen för att få den att mäta 0-5V. Vad som anger vilken spänning vi mäter är motstånden R1 och R2. Mer om det nedan. Nämnvärt: Kondensatorn (2.2µF) behövs inte om du har relativt korta kablar till lysdioderna. V LED och V+ är samma källa, +12V. Att Signal source går både till pinne5(sig) och jord är inget att bry sig om. Du kommer bara att ansluta den till 5. Sig. Nu skall vi beräkna värden på det vi skall löda på och bestämma oss för ett par alternativ. Sedan blir det dags för lödning. Beräking av motståndens belopp Först och främst kolla i specarna dina lysdioder. Vilken ström tål de? Det ligger i trakten 15 ma 30 ma. R1 > 12.5 / strömmen. Alltså. T.ex. 30mA Ł R1 > 12.5/0.03 Ohm = 416 Ohm. Detta anger minsta resistans på R1. Högre resistans gör att lysdioderna lyser svagare. Bestäm dig för en resistans och behåll den. Välj någonstans en bit över specade maxströmmen. Runt 1kOhm är bra. Nu skall R2 väljas! MaxMätspänning = 1.25 * (1 + R2/R1). MaxMätspänning är spänningen mellan signalkabeln vid din gamla bensinmätare och jord. T.ex. 3.18V Detta ger: R2 = (MaxMätspänning / 1.25-1 ) * R1 Eller R2 = (3.18 / 1.25 1) * 416 = 642 Ohm (om man ju valde 416 ohm till R1). 8
OBS! Välj R1 hur du vill (så länge den inte är för låg) men det är förhållandet mellan R2 och R1 som är det viktiga. Det bestämmer vilken referensspänning LM3914 mäter, dvs bestämmer spänningen vid full (eller i förekommande fall tom) tank. Är förhållandet fel betyder det att tankmätaren kommer visa fel. Är maxnivån satt med R1/R2 till t.ex. 3.18V tänds dioderna vid följande spänningar: 3.18V eller över: 10 tänds X * (3.18V/10 ): diod nr X tänds. Dvs det skiljer sig 0.318 V mellan varje diod. Detta betyder att diod nr 10 i princip aldrig är tänd. Bara när det är precis superfullt.. Överväg därför på att dra ner maxspänningen ca 5% (till t.ex. 0.95 *3.18 = 3.021V). Detta gör att den tionde dioden lyser när det är 95% - 100% kvar. Det blir inte riktigt helt linjärt då men bättre än att bara ha 9 dioder. Varje diod betyder då inte 10% Gör du detta får du räkna om ett nytt värde på R2 förstås Precis enligt ovan. Stapel eller vandrande punkt Antingen kan bensinmätaren vara en stapel eller en vandrande punkt. En stapel så tänds dioden för den aktuella nivån + alla lysdioder under den aktuella nivån. För en punkt så lyser bara den diod som visar hur mycket bränsle som finns just nu. Alltså antingen om man vill ha 1 diod som lyser eller 1-10 dioder som lyser. För stapel: Se till att koppla pinne nr 9 till + när du löder. För vandrande punkt: Lämna pinne nr 9 oansluten Stapel Vandrande punkt Min spänning är 0V vid full tank och x Volt vid tom tank Då gör du precis likadant, men ser till att använda vandrande punkt. Då kommer diod nr 10 betyda tom tank diod nr 1 full tank. Vid monteringen se till att montera dem åt andra hållet så kommer det funka jättebra. Löd fast allting enligt beskrivningen. Spänningsmatning Förutom signalens spänning som är en ingång behövs en spänning för att driva LM3914 och alla lysdioder. Denna spänning skall vara en +12V, förslagsvis en som bara drivs när tändningen är på. Bak på instrumentklustret finns det ett antal sådana pinnar. Mät spänning mellan den och jord när tändningen är påslagen resp avstängd. Den skall ge ca 12V när tändningen är på och 0V när tändningen är av. Använd inte spänning från den +-signal som går in till den gamla tankmätaren, på ca 7.92V. Då kommer du få störningar i mätsignalen! 9
Exempel på val av spänningsmatning, +12V då tändningen är på. För jordningen, använd valfri jordpunkt. Montering av komponenter Så här föreslår jag att du gör hela monteringen (sett uppifrån!): Börja med att provmontera alla komponenter så att de får plats. Eftersom att du varit smart och köpt DIL-socklar behöver du varken löda på dioder eller IC-kretsen (LM3914) på plattan på en gång utan kan löda fast socklarna. Börja med att löda fast de totalt 38 benen på socklarna. 10
Löd sedan fast motstånden eller trimpotentiometrarna. Mät först ohm-talet på trimpotentiometrarna så du förstår mellan vilka två ben du får vilka motstånd. Generellt gäller att den ena är ingång. De andra två är utgångar och den ena ger ett motstånd på vald_resistans medans den andra ger ett motstånd på max_resistansvald_resistans. Laborerar du med ohmmetern och en skruvmejsel kommer du säkert att förstå. Mitt förslag är att ha R1 mellan det översta benet och det nedre högra benet på Trimpot 2.2kOhm. Se till att ha R2 mellan det nedre högra benet och det övre på Trimpot 4.7 kohm. Löd ändå fast det tredje benet på trimpot:en i labkortet, men anslut ingen kabel till de benen. Här är motstånden placerade under varandra, inte riktigt som i förslaget ovan. Det går förstås att alternera, men det tar mindre plats om man har dem bredvid varandra. Om du inte är van vid att löda, gör så här: Tag den varma lödkolven, dra den mot papper eller en våt svamp så den är fri från lödtenn. Sätt den emot den pinne eller pol (eller ö) som du vill löda fast i labbkortet, dvs värm upp pinnen och ön. Sedan när de verkar varma, för lödtennet mot pinnen eller ön så det smälter ihop. Då håller det ordentligt. Dvs: Sätt inte lite tenn på lödkolven och försök att dutta på det. Då håller det dåligt. Det kallas kall-lödning. Dessutom. Se till att använda så lite lödtenn som möjligt. Tänk på att det inte får läcka över till nästa ö. I så fall får du använda lödflätan eller lödsugen för att ta bort överflödigt lödtenn. Tänk på att när du för lödkolven mot ett ben värms även det benet är anslutet till upp. Löder du fast LM-3914 direkt och använder inte en sockel, var försiktig så du inte värmer upp LM-3914 för mycket. Lysdioderna vill heller inte bli alltför varma. Nu ska vi dra lite kablar.. OBS! Vi ser hela tiden kortet från ovansidan, men kablarna skall du dra på undersidan. Lite hjärngympa. Använd socklarnas pinnar som referenser. 11
Börja med att löda ihop plus-raden för dioderna. Alla ska ju alltid matas med +12V Dra sedan respektive minus-pol på dioderna till respektive ingång på sockeln nedan. OBS! Eftersom du har ett labkort med öar kan du göra det enkelt för dig och behöver inte använda kablar till detta. Skapa egna kablar med lödtennet. Det kräver lite pillande men blir bra i slutänden! I framtiden är tjocka röda streck kablar jag föreslår att du drar med lödtenn istället för en kabel. Du får självklart använda kablar om det inte fungerar bra. Tänk på att se till att inte lödtennet läcker över där det inte får vara. Se bild nedan. För att slippa dra kablar överallt kan man göra kablar av lödtennet OBS. Sett underifrån. Här är spänningsanslutningskabeln (den röda) ansluten inte ansluten på samma som beskrivet nedan. Inget att bry sig om. 12
Fortsätt att dra lödtenn-kablar för trimpot:arna. Nu drar vi ett par kablar till de mer besvärliga. Har du ont om små kablar går det bra att använda lödtenn-banor precis som ovan istället. Plusmatning - dvs kabeln som går till pinne nr 3 på LM3914-sockeln, kan kopplas på var som helst på plus-delen av dioderna. Bara den alltid får +12V när tändningen är på. A: Kopplas till jord B: Kopplas till +12V (när tändningen är på läs mer under Spänningsmatning nedan) C: Kopplas till signalen från tanken. Dvs din voltsignal 0-3V.. D & E: Kopplas ihop till varandra OM du vill ha stapel-funktionen. Strunta i kabel D som går till pinne 9 om du vill ha vandrande punkt-funktionen. Läs om dessa funktioner nedan under stapel eller vandrande punkt! Så nu har du lött färdigt! Nu skall du se att du inte gjort bort dig. Ta din ohmmeter och mät på ställen på lödtennet som är misstänkt antingen dålig kontakt eller kortslutning. Kolla att du har 0 ohm mellan t.ex. plus och minus. Kolla att du har precis R1 mellan pinne 8 och 7. 13
Kolla att du har precis R2 mellan jordkabeln och pinne 8. Kolla att du har R1 + R2 mellan jord och pinne 7. Ungefär så här ser det ut. Designen på detta kort är inte riktigt likadan, motstånden sitter under varandra istället för bredvid. +12V.kabeln sitter på andra sidan lysdioderna. Men annars ungefär likadant. Har du kortis någon stans är det bara att förbättra. Testning Börja med att montera på lysdioderna. Antingen har du en LED bar den är bara att sticka in i sockeln (med plus-sidan uppåt). Annars får du stoppa i ett par av dina lysdioder. Det långa benet på lysdioden är plus. Det skall sitta i den översta raden på sockeln. Sedan skall LM-3914 monteras. Den skall sättas så att uppåt på texten är uppåt i bilden. Dvs inte upp-och ned. Du förstår säkert.. Benen kanske måste böjas in lite för att den skall gå hela vägen ned i sockeln. Anslut nu jordkabeln,a, till jord. Eller testa inomhus först och anslut jordkabeln till minus på en batteriladdare eller liknande. Anslut pluskabeln,b, till +12V. Nu tänds troligen alla dioder om du har låtit pinne 9 på LM3914 varit ansluten till +. Annars tänds den högraste dioden. Tänds ingenting? Då är något fel. Kolla följande: 1. Har du verkligen 12V mellan B och A? 2. Sitter LM3914 i åt rätt håll? Texten på den skall vara läsbar utan att du behöver vända upp-och-ned på den. 3. Sitter dioderna åt rätt håll? Testa att vända. 14
4. Är du säker på att R1 (trimpot 2.2k) var tillräckligt stort? För litet R1 kan ha orsakat att alla dioder brändes. 5. Om du inte hade anslutit pinne 9 till +. Prova att göra det och se vad som händer.. 6. Leta fel i lödningarna Ta det hela sedan ut i bilen om du inte var där anslut B, +12V till +12V när tändningen är på (se Spänningsmatning ovan) och A, jord till jord. Anslut C till signalen från din gamla bensinmätare. Slå på tändningen. Se magin. Stapeln eller punkten skall nu visa hur mycket bränsle du har kvar! Innan du monterar slutgiltigt kan en tillfällig enkel montering som tillåter dig att justera lite rekommenderas under en veckas tid (eller en tank). Montering När så allting är färdigt och verkar fungera bra skall det monteras. Detta kan lösas hur man helst behagar, ett tips är att borra hål för de 10 lysdioderna någonstans i instrumentklustret och dra kabel till kortet. Litar du inte på din konstruktion kan du ju behålla det hela på monteringskortet ett par veckor innan du slutmonterar. (som nämnt ovan). Ersätt då LED-bar:en (om du använde en sådan) med kablar till dioder som du monterar. Tänk på att det räcker med en plus-kabel till alla dioder (så kan plus-benen lödas ihop) Du behöver inte ta ut 10 plus-kablar till 10 dioder. Däremot behövs det 10 minus-kablar som går tillbaka till respektive ställe på sockeln eller lm-3914. Ett förslag på montering är i den svarta plasten ovanför den gamla bensinmätaren. Glöm inte att ta bild på din slutmontering och skicka in till forumet för att visa hur du gjort! 15
Lycka till! När du är klar skriv gärna ett pm till mig Bråkis - på volvo 740-forumet och berätta hur det gick. Jag har ju lagt ner en del möda på att du skall slippa köpa en ny tankmätare. Ett tack kanske jag kan vara värd? J Bästa tacket är förresten att du gör likadant när du fixat något. Byter kamrem målar avgasröret eller liknande. Ta kort och lägg upp en guide! Ge och ta.. Dessutom lösningen diskuteras även på följande adress: http://forum.740klubben.se/viewtopic.php?p=268641 Kom dit för att berätta hur det går för dig och ställ eventuella frågor där. 16