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13.06.2020 21:01    |    ElHeineken    |    Kommentare (20)    |   Stichworte: Arduino, Elektrik, Elektronik, Honda, NA1, NSX, Tacho, Test

Gut ausgelastet als Home-Office, Home-Teacher und Home-Kindergärtner sollte man auch einen entsprechenden Ausgleich nicht vergessen - in diesem Fall Kondensatorentausch in den Steuergeräten des NSX.

 

Das nächste Element auf der Liste ist der Tacho. Hier ist ein Austausch besonders empfehlenswert denn es sind bereits mehrere Fälle von vollständig zerstörten Anzeigen bekannt und in Japan wurde wohl zwischen Honda und der Feuerwehr diskutiert ob weitere Maßnahmen notwendig sind. Das Problem ist identisch zu all den anderen Steuergeräten, dem Radio und überall wo Kondensatoren verbaut wurden: Sie laufen aus.

 

AusgebautAusgebautIm Falle des Tachos ist es ähnlich wie bei den BOSE-Verstärkern, die Säure verursacht Kurzschlüsse die bis zum Verkohlen der Leiterplatte führen können - es sollen angeblich auch schon Autos abgebrannt sein.

 

Da es sich beim Tacho zwar um ein elektrisches aber noch nicht um ein digitales (Bus) System handelt werden die Anzeigeinstrumente durch Pulse aus dem Getriebe (Geschwindigkeit) und dem Motorsteuergerät (Drehzahl) versorgt die mit Hilfe einer analogen Schaltung in Spannungen umgewandelt werden welche dann die Nadeln bewegen.

 

Für Baujahr 1997-2002Für Baujahr 1997-2002Dieses Schaltungen müssen nach dem Tausch der Kondensatoren abgeglichen werden wozu pro Anzeige zwei kleine Potis auf der Rückseite vorhanden sind. Wer keinen Prüfstand hat muss die Eingangssignale simulieren wobei wir beim Thema dieses Blogeintrags wären :D

 

Erstes Problem auf diesem Weg ist die Pinbelegung. Sie ist über die Modelle (USA, Japan, Deutschland, etc.) sowie Baujahre unterschiedlich. Hilfe fand sich in Form eines Electrical Troubleshooting Manuals aus den USA via ebay sowie durch Mitglieder des einschlägigen Forums www.nsxprime.com.

 

Geschwindigkeits- und DrehzahlanzeigeGeschwindigkeits- und DrehzahlanzeigeFür den Betrieb des Drehzahlmessers ist ausschließlich der linke grüne Steckverbinder (A) zuständig. Es werden drei Pins benötigt:

 

Spannungsversorgung - A13

Masse - A27

Drehzahlsignal - A28

 

Das elektrische Handbuch (s. o.) enthält keine weiteren Informationen zum Aussehen des Drehzahlsignals aber das reguläre Reparaturhandbuch beinhaltet einen wichtigen Hinweis:

 

Schaltung im MotorsteuergerätSchaltung im Motorsteuergerät Man kann erkennen, dass der Drehzahlmesser- (Tachometer-) Pin mit 12 V aus einer recht einfachen Transistorschaltung versorgt wird. Ergo, der Drehzahlmesser möchte ein 12 V Rechteck-Signal. Die Frequenz entspricht der Formel: RPM = Hz * 20 (also 40 Hz für 800 RPM) - ein beliebter Standard.

 

Weiter geht es mit der Geschwindigkeitsanzeige. Hierfür ist der rechte Steckverbinder (B) zuständig. Auch hier sind es nur drei Pins die beschaltet werden müssen:

 

Spannungsversorgung - B2

Masse - B7

Geschwindigkeitssignal - B22

 

Netterweise befindet sich hier im Handbuch bereits der Hinweis es würde sich um ein 5 V-Signal handeln. Die Frequenz entspricht dem japanischen Standard und wird beim NSX so berechnet: km/h = Hz * 1.41. Im Gegensatz zum Drehzahlsignal gibt hier der Tacho eine Spannung von 5 V aus, die dann von einem Transistor im Geschwindigkeitssensor auf 0 V herunter gezogen wird.

 

Kommen wir jetzt zu der alles entscheidenden Frage wie wir unseren Tester aufbauen wollen. Die erste Wahl für solch einfache Rechteck-Signale ist ein Arduino der z. B. schon mit fünf Zeilen Code ein Signal mit der passenden Frequenz erzeugt. Außerdem ist er sehr gut geeignet um die zusätzlich notwendige Logik und Steuerung (Knöpfe, LEDs, etc.) zu realisieren.

 

Tacho-SchaltungTacho-SchaltungBevor man sich damit näher beschäftigt muss aber erst bewiesen werden, dass das auch so funktioniert. Starten wir mit der Geschwindigkeitsanzeige und ihren 5 V. Mit Hilfe einer kleinen Schaltung simulieren wir den Geschwindigkeitssensor und steuern vom Arduino aus einen Transistor der die 5 V vom Tacho in vorgegebener Frequenz herunter zieht.

 

 

 

Ausgangssignal GeschwindigkeitAusgangssignal GeschwindigkeitEs funktioniert!Es funktioniert!Ein paar Jumper-Kabel und Krokodilklemmen später zeigt der Tacho die erwartete 100 km/h an und wir sind sehr, sehr happy :D

 

 

 

 

Drehzahlmesser-SchaltungDrehzahlmesser-SchaltungYes!Yes!Beim Drehzahlmesser müssen wir 12 V an den Tacho schicken und die Schaltung fällt daher ein wenig anders aus. Sie funktioniert im Test und so haben wir grünes Licht für die weiteren Schritte.

 

 

Beim Abgleich muss zwischen hohen und niedrigen Frequenzen gewechselt werden. Die Auswahl sollte daher schnell und per Knopfdruck funktionieren. Zusätzlich benötigen wir eine Umschaltung zwischen Drehzahl- und Geschwindigkeit und vielleicht können noch ein paar Schalter zum Testen der kleinen Zeigerinstrumente (Öldruck, Temperatur und Tank) Platz finden?

 

FrontplatteFrontplatteDie Entscheidung fällt auf ein ABS Kunststoffgehäuse mit den Abmessungen 115 x 90 x 55 mm. Kurze Prüfung wieviel der Fläche man davon realistisch für Schalter, Knöpfe und LEDs verwenden kann und das freie Grafikprogramm (Inkscape) wird angeschmissen.

 

Das Schöne an diesem Programm ist, dass die resultierenden PDFs 1:1 gedruckt werden und dann auf den Millimeter genau der Realität entsprechen - das Arbeiten mit echten Abmessungen ist also kein Problem.

 

Mit einer Frontplatte alleine ist es aber natürlich nicht getan. Irgendwo müssen die Treiberschaltungen, usw. ja untergebracht und mit dem Arduino verbunden werden. Zeit das nächste Werkzeug namens KiCad anzuwerfen. Wirklich kein Leichtgewicht (ohne Tutorial schwer zu erlernen) aber dafür sehr leistungsfähig.

 

SchaltplanSchaltplanEin 5 V - Relais schaltet den Signalausgang des Arduino abhängig von der Schalterstellung auf den Drehzahl- bzw. Geschwindigkeitstreiber. Der Arduino liest die Stellung des Relais zurück und erzeugt die passenden Frequenzen die mit einem Drucktaster zwischen Kalibrierungswerten umgeschaltete werden können und über sechs LEDs angezeigt werden.

 

Die drei kleinen Zeigerinstrumente benötigen nur passende Widerstände gegen Masse um Messwerte anzuzeigen. Leider sind diese ziemlich krumm, bei der Realisierung kommen wir am Ende auf 17 Widerstandswerte und diese auch noch in 5 Watt - das wird hässlich - aber dazu später mehr.

 

LayoutLayoutNun wechseln wir zu KiCads Platinen-Layout-Abteilung und versuchen das Ganze auf Basis einer zweiseitigen Platine soweit als möglich zu entheddern. Sie ist im Raster 2,54 mm aufgebaut und soll später direkt auf den Arduino aufgesteckt werden (ein sogenanntes "Shield").

 

Das klappt ziemlich gut und wir kommen sogar ohne die zweite Lage aus - das macht die Sache später auf dem Prototypen-Board einfacher.

 

Direkt eine Platine zu ätzen oder anfertigen zu lassen ist bei mir üblicherweise keine gute Idee da sie sich bei den zwangsläufig auftretenden Fehlern nicht oder nur sehr schwer ändern lassen.

 

KiCad bietet als interessantes Gimmick eine 3D-Sicht der bestückten Platine an - ein sehr motivierendes Feature das ich hier natürlich niemandem vorenthalten will :D

 

3D-Ansicht3D-Ansicht Das Entflechten der Widerstände zeigt einen großen Vorteil dieser zweistufigen Arbeitsweise (Schaltplan und Layout). Auf dem Schaltplan ist die Funktion der Schaltung am einfachsten zu verstehen, im Layout am einfachsten zu realisieren.

 

Da das Werkzeug (KiCad) sicher stellt, dass sich beim Übergang keine Fehler einschleichen (z. B. falsche Verbindungen) geht weniger schief als bei der sonst üblichen Papier-und-Bleistift-Methode.

 

Vor der Realisierung steht die Bestellung. Da Conrad und Co. inzwschen zu echten Apotheken geworden sind (und von Digikey wollen wir hier gar nicht anfangen) ging alles über Pollin - man muss nur wissen was man dort bestellen und erwarten kann, bei Elektronikteilen üblicherweise aber kein Problem.

 

UnterseiteUnterseiteOberseiteOberseiteMachen wir uns als dran die Schaltung auf einer Lochrasterplatine aufzubauen. An sich keine schwere Aufgabe, man muss nur gut abzählen und ein bisschen löten können.

 

 

Die fertige Platine auf einen Arduino aufstecken, Programmierung der Umschalt- und Tasterlogik (inkl. Entprellung) und ..

 

 

Sieht schon ganz gut aus aber noch gibt es einiges zu tun. Da wäre das Bohren und Beschriften der Frontplatte, Einbau der LEDs, des Tasters und der Schalter sowie der Aufbau und Anschluss der Widerstands-Platinen die leider nicht mehr ins Gehäuse passen.

 

Außerdem zeigt sich, dass eine regulärer Arduino Uno zwar an 12 V läuft aber wegen seines Linearreglers schon beim Einschalten des Relais viel zu heiß wird. Abhilfe schafft ein Freaduino der Pin-kompatibel aber mit einem leistungsstarken Schaltregler ausgestattet ist den die Belastung kalt lässt.

 

Ausdrucken, aufkleben, bohrenAusdrucken, aufkleben, bohren Weiter mit dem Gehäuse: Die Beschriftung wird zuerst auf Papier ausgedruckt und als Bohrschablone verwendet.

 

 

 

 

 

 

 

 

Gefällt mirGefällt mirAnschließend wird sie spiegelverkehrt (kratzfestigkeit) auf Laserfolie gedruckt, ausgeschnitten und am Rand aufgeklebt.

 

Mit einem Cuttermesser werden die Bohrlöcher frei geschnitten und alle Teile einsetzen.

 

Im Ergebnis sitzt die Folie unter den ganzen Schaltern und LED-Fassungen ziemlich fest und erfreut sich dadurch hoffentlich einer langen Lesbarkeit.

 

 

VerdrahtungVerdrahtungDie Verdrahtung erfolgt mit Jumper-Kabeln die direkt auf die Pins der Platine gesteckt und bei Bedarf auch schnell wieder entfernt werden können.

 

 

 

 

 

 

 

 

Zeit das User-Interface zu testen:

 

 

Bedient sich ziemlich gut, ein späterer Abgleich des Tachos sieht dann in etwas so aus:

 

  • Wahl der höchsten Frequenz
  • Einstellung Potis für hohe Werte am Tacho
  • Wahl der niedrigsten Frequenz
  • Einstellung des zweiten Potis
  • Erneutes Prüfen des höchsten Wertes mit eventueller Korrektur
  • Prüfen aller Zwischenwerte

 

Weiter geht es mit den Widerständen für die kleinen Anzeigen. Wie schon im Vorfeld erwähnt sind es wegen der krummen Werte ziemlich viele und wegen der hohen Belastung ziemlich große Teile (5 W) geworden:

 

  • Temperatur - L: 130 Ohm, M: 29 Ohm, H: 20 Ohm
  • Öldruck - 0: 76 Ohm, 4: 33 Ohm, 8: 13 Ohm
  • Tank - 0: 90 Ohm, ½: 30 Ohm, 1: 7,5 Ohm

 

Fast fertigFast fertigMangels Möglichkeiten sie ins Gehäuse zu integrieren kamen sie auf separate Platinen die in die Kabel außerhalb des Gehäuses integriert wurden.

 

Irgendwie murksig aber für alternative Ideen die über "ein größeres Gehäuse" hinaus gehen bin ich immer zu haben :D

 

 

 

 

EndergebnisEndergebnisAm Ende kamen noch je zwei mal 12 V und Masse als zusätzliche Pins dazu um andere Funktionen, Warnlampen, etc. am Tacho testen zu können.

 

Alle die ernsthaft glauben alles wäre so linear und reibungslos gelaufen wie hier beschrieben muss ich jetzt enttäuschen - über einen Monat hat das Ganze gedauert.

 

Das erste Frontplattendesigns hat sich als untauglich erwiesen was zwei Gehäusedeckel das Leben gekostet hat.

 

Schaltung und Layout wurden unzählige Male geändert, unter anderem wegen eines Fehlers der den Arduino sofort gegrillt hätte. Allein zwei weitere Male musste nachbestellt werden bis die richtigen Teile endlich an Bord waren.

 

Der Aufwand ist für einen einzelnen Tacho natürlich total übertrieben aber Spaß hat es trotzdem gemacht :)

 

Jetzt muss ich das Ganze noch für meine Englisch sprechenden Freunde zusammenschreiben und komme dann vielleicht endlich dazu die Kondensatoren zu tauschen ..

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13.06.2020 21:13    |    ToledoDriver82

Respekt, ich zieh mein Hut, bei so etwas bin ich raus,wenn ich so etwas aber sehe hab ich Hoffnung für die Zukunft was den Erhalt der Fahrzeuge angeht.


13.06.2020 21:27    |    PIPD black

Alles böhmische Dörfer für mich.

Aber du wirst trotz Rückschläge deinen Spaß gehabt haben.

Jedenfalls sehr genial.

 

Bekommt deine Testbox auch noch die originalen Stecker für den Anschluß am Kombiinstrument?


13.06.2020 21:34    |    ElHeineken

Das mit den Steckern hatte ich mir anfangs überlegt aber dann wäre der Aufbau nur mit einem spezifischen Baujahr bzw. Bauform kompatibel. So halte ich mir das offen wenn mal ein nicht-1997er-Tacho auftauchen sollte.

 

Richtig gemein war übrigens ein Kollege aus Neuseeland der einfach bei AliExpress zwei PWM-Generatoren im Bereich 5-12 V und für ~2 Dollar das Stück gefunden hat - damit geht es nämlich auch :D


13.06.2020 21:35    |    PIPD black

Da mußt wohl noch etwas an deinem (Kollegen)Netzwerk basteln, dass du an günstige Teile kommst.:p


13.06.2020 23:23    |    Kler

Hallo

Das hat zwar mit der eigentlichen Thematik nichts zu tun, aber ich möchte anmerken, wie gelungen die Armaturentafel gestaltet ist: Schöne, klassische Rundinstrumente; zusätzlich zu Wassertemperatur und Tankuhr auch eine schöne Öldruckanzeige und ein Voltmeter - toll, das kriegt man in den modernen Autos kaum noch. Und die Skalierung des Tachos ist gelungen: er geht bis 180 (ich frage mich, wieso heutige Tachos bis 260 km/h anzeigen müssen, wenn vmax z.B. 200 ist); und es sind übersichtliche 10er-Schritte: moderne Tachos verwirren, wenn z.B. ab 80km/h aufwärts die Markierungen der Skala nicht 5er-Schritte, sondern 10er-Schritte anzeigen.

Gruß Kler


13.06.2020 23:38    |    ElHeineken

Ja, da muss ich dir Recht geben. Honda hat beim NSX ein sehr klassische Formensprache gewählt die auch im Innenraum keine Rätsel aufwirft und auch heute (wie vor 30 Jahren) zumindest nicht alt wirkt.

 

Die 180 km/h sind natürlich der Tatsache geschuldet, dass der Wagen als JDM-Import bei 180 km/h abgeriegelt ist :D


14.06.2020 09:03    |    RandelBurton

Wenn du das jetzt noch für alle Tachovarianten anbietest, Massenproduktion starten und ab auf eBay damit! :-)

Harten Respekt vor deiner Arbeit. Machst du auch beruflich etwas in dieser Richtung oder ist das "nur" dein Hobby?

 

VGRB


14.06.2020 09:27    |    ElHeineken

Danke :-)

Bis auf die Programmierung ist es nur Hobby. Einige Interessenten haben sich schon gemeldet, wäre ja schön wenn auch andere von der ganzen Arbeit profitieren können aber kommerziell ist nichts im Planung :D


14.06.2020 10:04    |    rpalmer

Schöner, ausführlicher Bericht, sowas kommt mir bekannt vor.

Beim Vento hatte ich es mir einfach gemacht, weil faul und so :D : Ich habe mir ein Freeware-Tool gezogen, das alle mögliche Signalformen erzeugen kann. Damit die passenden eingestellt und per Line Out der Soundkarte in den uralten Sony-Verstärker rein. Und von dem dann mit entsprechend aufgedrehter Lautstärke in den Tacho rein...

 

Ja richtig Bastelmäßig, aber funktionierte.

Genauso bescheuert das "herausfinden" der Temperaturkennlinie...


Bild

14.06.2020 12:22    |    ElHeineken

Auch nicht schlecht, es führen eben viele Wege nach Rom :D


16.06.2020 22:30    |    towe96

Sehr schick.

Für spätere Projekte kann ich Aisler für PCBs empfehlen - und gedruckte Gehäuse :)


17.06.2020 05:37    |    ElHeineken

Danke für den Tipp! Habe mal nachgesehen konnte aber nur PCBs, Bauteile und Stencils finden. Gibt es eine Sonderkategorie für bedruckte Gehäuse?


17.06.2020 17:10    |    towe96

Meinte damit Gehäuse aus dem 3D-Drucker - mittlerweile ziemlich günstig und weit verbreitet.

Hab zuhause ein paar stehen, mit denen ich auch Gehäuse für genau sowas für meine Arbeit drucke.


17.06.2020 20:37    |    ElHeineken

Ah, verstanden. Da bin ich leider noch nicht so weit aber wird irgendwann sicher mal kommen.


22.06.2020 15:43    |    xavier-4wd

Gute Arbeit!:)

Gruss xavier


22.06.2020 15:52    |    ElHeineken

Danke :)


22.06.2020 23:46    |    Spurverbreiterung257

Ein NSX hat Tacho bis 180? :D

Ok Spaß beiseite, Klasse Arbeit.


23.06.2020 05:32    |    ElHeineken

Das japanische Modell schon - freiwillige Geschwindigkeitsbegrenzung der Hersteller.


23.06.2020 07:21    |    Quautiputzli

Sehr schön gemacht. Ich wusste gar nicht, dass es da Potis zur Einstellung gibt.

Hast du auch einen Eintrag gemacht, zum Elkowechsel? Und ein Bild der Potis?

 

Bei meinem Legend stimmt der Tacho überhaupt nicht. Wenn der 60 anzeigt, fahre ich laut Navi 67, bei 100 stimmt er, wenn er dann 140 anzeigt, fahre ich nur ca. 133, bei größerer Geschwindigkeit wird die Differenz wieder kleiner.


23.06.2020 07:31    |    ElHeineken

Dankeschön :)

Der Blogeintrag zum Kondensatorwechsel und dem Abgleich folgt noch. Abweichungen von bis zu 10 % sind noch im Rahmen, würde ich sagen - kann man sich aber durchaus mal ansehen.


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