Reparatur Visible V8 Operating Engine Model

Hallo Modellbaufreunde,
in diesem BB zeige ich Euch mal eine Reparatur durch ein wenig Elektronikbastelei.

Einige von Euch kennen ja noch den Bau des Motors vom Wettringer Forum.
Für alle Anderen, die den Bau nicht kennen, hier mal ein Foto des fertigen, aber teildefekten Modells.

Wer den BB nachlesen möchte, kann dies HIER tun.

Warum Teildefekt?
Nach der Fertigstellung und kurz vor dem Aufnehmen eines Films für YouTube hat sich das Antriebsritzel für die Verteilersteuerung verabschiedet.
Nockelwelle gebrochen!

Der Motor dreht zwar, aber die komplette Zündanlage ist damit ausgefallen.
Und ohne das Blitzen der Zündkerzen fehlt doch ein gehöriger und wichtiger Teil der Optik.

An eine Lösung, wie ich dieses blöde Ritzel wieder angeklebt bekomme, habe ich mich immer noch nicht herangetraut, da es ziemlich tief im Modell sitzt und man wirklich kaum herankommt.

Aber wie es nun mal so ist, kommt einem plötzlich bei einer anderen Baustelle eine durchführbare Idee.
Ausgehend von der Tatsache, dass wir Modellbauer viele Funktionen mit tarnen und täuschen in den Modellen verbauen, habe ich mir auch hier eine kleine optische Täuschung überlegt.

Wer achtet eigentlich darauf, ob die Zündkerze wirklich genau auf OT zündet?
KAUM JEMAND !!!!
Man sieht, dass der Motor dreht und die Zündkerzen fröhlich vor sich hin blinken.
Also werde ich diesen Umstand ausnutzen, um die Funktion zumindest optisch wieder in Gang zu bringen.

An der Stelle vielleicht noch der Hinweis, dass es sicher auch andere Lösungen ohne Relais gibt.
Es gab für mich jedoch eine wichtige Grundvoraussetzung.
Da in der Vitrine nur Batterien im Modell sind, soll im Ruhezustand kein auch noch so geringer Ruhestrom fließen!
Deshalb kam im Ruhezustand nur eine vollständige Abtrennung von der Versorgungsspannung in Frage.

Dazu habe ich mir aus meiner bisherigen Erfahrung mit der Mikrocontrollerprogrammierung folgende kleine Schaltung ausgedacht.
Hier zunächst das Schaltbild und danach eine ausführliche Erklärung für alle Leser, die im Lesen von Schaltungen noch nicht so sattelfest sind.

Ausgangslage:
Der Umbau soll ohne jegliche äußere Optikänderung des Modells durchgeführt werden.
Der Motor, der Taster zum Einschalten und der Umschalter an der Rückseite sind im Modell bereits vorhanden und werden wieder verwendet

Für Steuerung neu benötigte Teile:
Mikrocontroller ATMega8L (Low-Power-Typ)
Reedrelais Günther 3572 1220 053, 5V mit 2 Schliessern und eingebauter Freilaufdiode
8 LEDs 3mm rot Superbright
2x 1N4001
7,5 Ohm 0,5 W
120 Ohm 0,25W
2x 10 kOhm 0,25W

Anfallende Arbeiten:
Um im Zweifelsfalle auf den jetzigen Zustand zurückbauen zu können und die neue Verkabelung einzubauen, werden die Kerzenstecker, Zündkabel und Verteilerdeckel neu gebaut.

Zunächst muss die Stromversorgung von 3V auf 4,5V umgestellt werden.
Dies ist notwendig, um dem Mikrocontroller (µC) eine brauchbare Arbeitsspannung zur Verfügung zu stellen.
Die Umstellung wird einfach durch eine 3. Batterie in Reihe erreicht.
Selbst wenn die Batterien etwas schwächer werden und dadurch die Spannung etwas abfällt, stört das den µC wenig, da er einen Arbeitsbereich 2.7 - 5.5V hat.
Deshalb wird der L-Typ des ATMega8 benutzt.
Bei 3V Versorgungsspannung wäre ein Funktionsende viel schneller erreicht.
Die bisher benutzte Ausschaltverzögerungsschaltung wird ausgebaut.
Der µC übernimmt künftig die Steuerung des Motors sowie des 8-Kanal-Lauflichts in der entsprechenden Zündreihenfolge für die Ansteuerung der LEDs in den Zündkerzen.
Die Lauflichtgeschwindigkeit wird der Drehzahl des Motors angepasst.
Durch einen Schalter kann zwischen einer kurzen und einer langen Abschaltverzögerung gewählt werden.

Bauteilefunktionen:
Vom µC werden die folgenden Ein- und Ausgänge benutzt.
VCC = +
GND = -
EÜ = Eingang zur Überwachung, ob der Taster noch gedrückt ist
ND = Eingang zur Auswahl der Abschaltverzögerungsdauer
AH = Ausgang zum Halten des Reedrelais
A1 – A8 = 8 Kanäle für die Zündkerzen-LEDs

Die Diode 1 dient zur Entkoppelung des Haltepotentials vom Überwachungseingang, damit der Eingang nur auf das Potential vom Taster reagiert.

Die Diode 2 parallel zum Reedrelais wird nicht gebraucht, wenn das Reedrelais eine eingebaute Freilaufdiode hat. Sie dient sonst als Ausschaltschutz für die induktive Last am µC und ist nur zur Sicherheit eingezeichnet, wenn jemand die Schaltung nachbauen will.

R1 ist ein Vorwiderstand für den Motor, um die überschüssige Spannung zu verbraten.

Nun die Erklärung für den R2.
Normalerweise hat jede LED ihren eigenen Vorwiderstand, damit sie sich nicht gegenseitig beeinflussen, wenn mehrere LEDs gleichzeitig eingeschaltet werden.
Da in dieser Schaltung aber IMMER nur eine der LEDs kurzzeitig eingeschaltet ist und NIEMALS 2 gleichzeitig eingeschaltet werden, können ausnahmsweise alle LEDS über einen Vorwiderstand betrieben werden.

R3 zieht den Überwachungseingang auf einen definierten Zustand (hier gegen GND), wenn der Taster nicht betätigt ist. Sonst hängt der Eingang „in der Luft“ und hat einen undefinierten Zustand.
Das hätte zur Folge, dass Programmfunktionen nicht wie gewünscht ablaufen.
Der programmierbare Pullupwiderstand des µC kann aber nur gegen VCC geschaltet werden.

R4 zieht den Eingang für die Abschaltverzögerungsdauer auf einen definierten Zustand (hier gegen GND), wenn der Schalter nicht betätigt ist. Grund wie beim R3.

Beim ATMega8L habe ich zur Anpassung der Lauflichtgeschwindigkeit an die Drehgeschwindigkeit des Motors einen internen Takt von 1MHz (Fuse Bits) und eine Softwareeinstellung beim Wert $crystal von 8MHz eingestellt.

Nun kommen wir zur Funktion der Schaltung.

Ruhezustand:
Die Schaltung ist durch den offenen Taster und die beiden offenen Reedkontakte absolut stromlos.
Zur Erinnerung: Das war mir für den Batteriebetrieb extrem wichtig.

Taster wird gedrückt!
Als Erstes zieht das Reedrelais an.
Durch RS-1 bekommt der µC an VCC seine Versorgungsspannung und erwacht.
Durch RS-2 wird der Motor gestartet.
Im Programm des µC wird nun zunächst der Ausgang AH zum Reedrelais scharfgeschaltet.
Durch die Haltespannung sorgt das Relais für die weitere Stromversorgung des µC, wenn der Taster wieder losgelassen wird.
Nun wird das Lauflicht gestartet, welches die Zündkerzen steuert.
Am Eingang EÜ wird überwacht, ob der Taster noch gedrückt ist.

Aktiver Zustand: Motor dreht und Zündkerzen blitzen!

Taster wird losgelassen!
Die Stromversorgung für den µC bleibt durch RS-1 weiterhin angeschaltet.
Durch die Entkoppeldiode D1 wird verhindert, dass das Haltepotential vom Ausgang AH für das Reedrelais auf den Eingang EÜ gelangt.
Durch Wegfall der Spannung an EÜ wird durch die Eingangsüberwachung eine Zeitschleife angeworfen, die die Schaltung nach einer vorbestimmten Zeit wieder stromlos schaltet.
Die Dauer der Verzögerung wird durch die Stellung des Schalters bestimmt und am Eingang ND überwacht.
Schalter geschlossen bewirkt eine kurze Nachlaufzeit von 10 sek. für den „schnellen“ Betrachter.
Schalter offen bewirkt eine lange Nachlaufzeit von 30 Sek. für die genauere Betrachtung der Motorfunktionen.
Ist die Zeitschleife am Ende angelangt, wird der Ausgang AH zum Reedrelais stromlos geschaltet.
Das Reedrelais fällt ab und schaltet über seine Kontakte RS-2 den Motor und RS-1 den µC aus.
Durch das Ausschalten des µC verlischt auch sofort das Lauflicht für die Zündkerzen.

Die Schaltung ist jetzt wieder stromlos und kann durch Betätigen des Tasters erneut wieder aktiviert werden.

Den Programmcode für den Controller findet ihr im Post 253 vom Thread zum Mikrocontroller.

Soweit der theoretische Teil der Motorüberholung, wie er hier auch auf dem Steckbrett zu sehen ist.

Nun kommen wir zum praktischen Teil.

Da eine Anfrage zu Gebrauchtteilen kein Ergebnis brachte und auch Revell keinen Ersatz mehr auf Lager hatte, habe ich angefangen, die benötigten Teile Scratch zu bauen.
Los ging es mit Zündkerzen, Zündkabel und Verteilersteckern.

Das Zündkabel ist wieder ein zweckentfremdetes 2mm Mikrokabel.
Die Zündkerzenköpfe werden wieder mit 3mm LEDs dargestellt.
Die Kerzenstecker sind 5mm und 3mm Hohlrohrstücke, die ineinander geklebt wurden.
Dann wurden M3 Muttern aufgebohrt und über die unteren Teile geschoben.

Die Verteilerstecker sind ähnlich gebaut - 5mm Rohrscheiben über das 3mm Rohr geschoben.

8x Stecker für die Zündkabel und 1 etwas längerer Mittelstecker für die Verbindung zur Zündspule.
Das kurze Ende wird später in den neuen Verteilerdeckel geklebt.

Hier nun die einzelnen Teile zur Ansicht.

Weiter geht es jetzt mit dem neuen Verteilerdeckel.

Bis dann.

Hallo Leute,
heute ist nicht viel passiert.
Die alte Zündanlage wurde vorsichtig operativ entfernt.

Ausgebaut kann ich besser die Länge der neuen Kabel sowie den neuen Verteilerdeckel anpassen.

Dann wurde das Haus mal wieder nach passendem Material durchstöbert.
Im Bad bin ich fündig geworden.

So ein Handcremespender kommt auch ohne Deckel aus.
Er wird zur neuen Verteilerkappe befördert.

Passt fast, wie dafür gemacht.
Noch ein wenig hoch vielleicht, aber das lässt sich ändern.

Das war es auch schon kurz und knapp für heute.

Bis bald.

Hallo Karl-Heinz,
das ist gar nicht so kompliziert.
Der Mikrocontroller steuert einfach ein 8-Kanal-Lauflicht.
Da werden die 8 Zündkerzen in der richtigen Reihenfolge angeschlossen und schon sieht es so aus, als wenn der konventionelle Verteiler die Zündkerzen steuern würde.
Wie gesagt: Tarnen und Täuschen.
Ich muss nur in der Zuleitung von der Zündspule zum Verteiler 9 Leitungen unterbringen. 8x Zuleitung für Zündkerze und 1x Masse.
Aber mit 0,2mm Kupferlackdraht ist das kein Problem.

Die Programmierung des Mikrocontollers ist ja schon fertig.
Auf dem Steckbrett funzt es 1A.
Ich muss nur noch die Hardware bauen.

Hallo Leute,
hier der aktuelle Baustand.
Die Verteilerkappe wurde etwas in der Höhe beschnittten und hat die Bohrungen für die Zündkabelanschlüsse und die Nuten für die Verriegelung erhalten.
Hier im Bild oben das Verteilerunterteil, die Verteilerkappe und den Verriegelungsring.

Um die beiden neuen Teile für das Verkleben passgenau übereinander zu bekommen, war ein Klebestift äußerst hilfreich.
Er hat genau den passenden Durchmesser gehabt, um beide Teile darauf zusammenzufügen und zu fixieren.
Anschließend wurde mit 2k-Kleber verklebt.

Hier noch einmal zum Vergleich die beiden Verteilerkappen.

ALT

NEU

Und hier die Verteilerkappe und die Zündkerzenstecker nach dem Lackieren.

Weiter geht es jetzt mit den Zündkabeln.

Bis dann.

Hallo Frank,
so schwer ist das gar nicht.
Ich hatte zwar schon Vorkenntnisse in Basic und VBA-Makroprogrammierung (Excel), aber mit den Microkontrollern habe ich erst im Juli 2016 angefangen.
Bis dahin waren es für mich auch nur "Böhmische Dörfer".

Wenn du dir mal den Thread zum Mikrocontroller (Link im 1. Post) durchliest, wirst du merken, dass man nur erst einen Anstoss und eine schrittweise Erklärung und Einweisung benötigt.
Allein damit anfangen ist natürlich um Einiges schwerer.
Der Rest ist einfach ausprobieren.

Hallo Dirk,
danke für den Tip, aber ich bleibe lieber bei Bascom.
Warum soll man sich das Leben unnötig schwer machen?
Durch meine Vorkenntnisse in Basic und VBA ist mir die Programmiersyntax in Bascom doch ein wenig geläufiger.

Hallo Dirk,
da war ich wohl doch schon etwas zu müde gestern abend.
Ich habe völlig überlesen, dass der Tip für Frank war.
Bei einem Anfängerforum für seinen Arduino ist er natürlich besser aufgehoben, da sich die Programmiersprache doch deutlich unterscheidet.

Hallo Leute,
am Wochenende habe ich nur ein paar Kleinfrickeleien geschafft.
Die Zündkabel wurden konfektioniert.

Dann wurden die dafür notwendigen Halter gebaut.

Hier nun die zusammengesetzten Zündkabel für die beiden Zylinderbänke.

Bis bald.

Hallo Leute,
gestern habe ich mich mit der Platine für die Steuerung beschäftigt.
Da die Platine ein Einzelstück und später nicht mehr sichtbar ist, habe ich den Aufbau auf einer Lochrasterplatine vorgenommen.
Zunächst wurde das Layout am PC erstellt.
Ich habe noch nie Routingprogramme dafür benutzt.
In der Zeit, die ich für die Eingaben in eine solches Programm benötige, habe ich das Layout „zu Fuß“ schon längst fertig.
Nach dem Ausdruck und dem Auszählen der benötigten Größe wurde ein Stück Platine zugeschnitten.
Hier nun das Layout und die benötigten Bauteile.

Wer den Programmcode mit dem Layout vergleicht, wird feststellen, dass sich 3 Anschlüsse am Mikrocontroller geändert haben.
Dies wurde zurm Zwecke des vereinfachten Layouts vorgenommen.
Im Code muss jetzt nur die Portzuordnung in der Konfiguration etwas angepasst werden.

Die Platine wird mangels Schraubbefestigungsmöglichkeit in der Base später mit Heisskleber befestigt.
Dadurch kommt man an die Lötseite zum Anlöten der Kupferlackdrähte nicht mehr heran.
Hier die Beschreibung meiner Technik, Lötnägel zu sparen.
Als Leiterbahn löte ich immer einen Draht auf.
Für einen Kabelanschluss wird der Draht am Rand der Platine durch das letzte Lötloch zur Oberseite geführt.
Für das Verlöten des Drahtes wird er mit einer Klammerpinzette fixiert, wobei das Lötauge am Rand zunächst unverlötet bleibt.

Nun wird das durchgesteckte Drahtende abgelängt, um den Rand wieder zur Lötseite gebogen und ebenfalls verlötet.
Dadurch erhält man auf der Bestückungsseite der Platine einen Punkt, um ein Kabel anzulöten.

Hier nun die fertige Platine.
Oben rechts sieht man 2 Widerstände, statt Einem, wie im Layout.
Es sind 2x 150Ω parallel, also die vorgesehenen 75Ω für den Motorvorwiderstand.
In der Mitte ist noch der 100nF Entstörkondensator für den µC nachgerüstet.
Er sollte zwischen VCC und GND möglichst nah am µC verbaut werden.
Den hatte ich im Layout schlicht vergessen.
Für den Low-Power-µC wurde ein Sockel vorgesehen, da er noch irgendwo zwischen China und Deutschland auf dem Lieferweg ist.
Hier sieht man jetzt auch die Lötanschlüsse für die Kabel am Platinenrand.

Nach einem Washing der Lötseite mit Aceton zur Beseitigung der Flussmittelreste ist die Platine fertig zum Verbauen.

Da jetzt noch einige Vorbereitungen für meinen musikalischen Saisonstart am Wochenende anstehen, geht es hier in ca. 2 Wochen weiter, wenn der µC hoffentlich eingetroffen ist.

Bis dann.

Hallo Leute,
heute geht es mit der Zündungsverkabelung weiter.
Die neuen Zündkerzen haben ihre Positionen eingenommen und die Zündkabel sind mit den Haltern befestigt.

Die Zündkabel haben entsprechend ihrer Anschlüsse an den Verteiler Markierungen für die benötigte Länge erhalten.

Um während des Verlötens der Enden Lötzinnspritzer auf dem Modell zu vermeiden, wurde das Operationsfeld natürlich mit einem Tuch abgedeckt.

Alle 8 Zündkabel wurden entsprechend dem nächsten Foto vorbehandelt.

An die vorbereiteten Enden wurde 0,2mm Kupferlackdraht angelötet.

Damit werden später beim Verbinden mit den Adern des Kabels von der Zündspule Brandspuren am Verteiler vermieden.

Nun wurden aus Kupferlackdraht 1 Strang mit 8 Adern für das jeweilige Pluspotential zu den LEDs und 1 Strang mit einer Doppelader für die gemeinsame Masse in einem Schrumpfschlauch untergebracht.
Dies ist die Verbindung vom Verteiler über die Zündspule zur Steuerplatine.
Schließlich soll ja die Optik einer realen Zündanlage erhalten bleiben.

Das Adernbündel wird durch eine neue Bohrung an der Unterseite der Zündspule zwischen dem Halter hindurch in die Base zur Steuerplatine geführt.

Damit ist die Verbindung der LEDs zur Steuerplatine später nahezu unsichtbar.
Die Aufgabe der Schraubanschlüsse an der Zündspule sind dann nur noch optischer Natur.

Doch davon mehr im nächsten Update.

Bis dann.

Hallo Leute,
die Zündspule hat wieder ihren Platz auf der Base eingenommen.

Das Verbindungskabel ist, wie erwartet, von oben oder von vorn überhaupt nicht auszumachen.
Lediglich durch einen genauen Blick von der Seite ist es sichtbar.

Nun wurden alle Zündkabel in ihre vorgesehenen Positionen am Verteiler verbaut.

Im Innern des Verteilers wurden die Kabel mit Weißleim großzügig fixiert.
Es gibt ja hier keine beweglichen Teile mehr.

Während der Leim jetzt in Ruhe aushärten kann, hatte ich mir die Batterie vorgenommen.
Sie wurde von 3 V auf die jetzt benötigten 4,5 V umgebaut.
Dazu wurden einfach ein paar neue Batteriehalter für 3xAA eingebaut.
Wie schon vorher wurden wieder 2 Halter parallelgeschaltet, damit dem Motor nicht allzu schnell der Saft ausgeht.

Hier alt . . .

. . . und neu!

Jetzt geht es erst einmal wieder ans Steckbrett.
Der neue µC ist endlich eingetroffen, wird jetzt progammiert und damit die Platine entgültig fertiggestellt.

Bis dann.

Hallo Modellbaukollegen,
heute geht es an das letzte Update zur Reparatur.

Der neue µC ist programmiert worden und hat seinen Arbeitsplatz eingenommen.

Im Verteiler wurden die zusammengehörigen Kupferlackdrähte verlötet.

Nun stand erst einmal eine Funktionsprüfung an.
Warum dies so wichtig ist, wird später noch klar.
Dazu wurden die Enden in der Base aufgefächert und einfach an den Tischrand geklebt.

Die oben zu sehende Klemme führt das Massepotential eines Netzgerätes.
Durch Einstellung von 2,3V am Netzgerät spare ich für die Prüfung den Vorwiderstand.
Während der Prüfung wurde auch auf dem Klebeband immer gleich die zugehörige Zylindernummer notiert.
Das spart das erneute Messen vor dem Anlöten an die Platine.

Nun wurde der Motor einfach wieder flach auf die Platte gestellt.
Die Enden der Kupferlackdrähte können dabei angeklebt bleiben.

Die verlöteten Drähte im Verteiler wurden nun isoliert.
Das Massebündel hat ein Stück Schrumpfschlauch bekommen.
Für die anderen Drähte kommt dann auch der 1mm-Schrumpfschlauch an seine Grenze.
Deshalb wurde hier ganz profan mit Klebeband isoliert.

Nun den ganzen Drahtverhau vorsichtig im Verteiler verstaut.

Nach nochmaliger Funktionsmessung, ob dabei nicht doch noch irgendein Draht wieder gebrochen ist, kam der Verteilerdeckel endlich auf sein Unterteil.
Jetzt war die äußere Optik wieder hergestellt.

Zum Abschluß musste noch die Elekronik eingebaut werden.
Und damit kommen wir zu dem Punkt den ich schon angesprochen habe.
Die Wichtigkeit der Funktionsmessungen!

Hier sind mir 2 Fehler unterlaufen!

Beim Bau der Platine habe ich das Ergebnis lediglich optisch geprüft und die Verbindungen auf der Lochrasterplatine nicht durchgemessen.
Schon mal blöd, aber vielleicht noch entschuldbar, da man ja nacharbeiten kann.

Der 2. Fehler ist bei allen Fehlern der letzten Zeit mit Abstand der Blödeste.
Da durch die dünne Basedecke ein Anschrauben der Platine nicht möglich war, habe ich sie mit Heißkleber befestigt.
Eine saudumme Idee!

Hier nach den ersten Einbau.

Beim ersten kompletten Funktionstest hat sich dann herausgestellt, dass die LEDs der Zylinder 4+5 nicht einmal kräftig, sondern immer kurz doppelt blinken.
Die Fehlersuche hat einen Kurzschluss auf der Platine ergeben.

Um den Fehler zu beseitigen, musste also die Platine wieder abgebaut werden.
Durch das großzügige Ankleben war dies jedoch nur mit einigem Kraftauswand möglich.
Als Folge davon hat die Platine das Abbauen nicht überstanden.

Also Bauteile auslöten und eben mal eine neue Platine hergestellt.
Die neue Platine wurde dann aber auch durchgeprüft und nach dem Feststellen der Funktionsfähigkeit mit Powerstrips befestigt.

Leider habe ich vor lauter Ärger darüber die Fotos vergessen.
Hier nun also nur die Steuerplatine Version 2 nach dem Einbau.

Jetzt hat Alles wie gewünscht funktioniert.
Alle Zündkerzen blinken fröhlich vor sich hin.
Die Umschaltung 10/30 Sec. der Nachlaufsteuerung funktioniert prächtig.
Alle Komponenten des Modells haben die Umbauaktion ohne Farbschäden überstanden.

Äußerlich ist der Umbau nur am neuen Verteiler zu erkennen.

Der wichtigste Unterschied vorher/nachher ist natürlich die Funktion beim Laufen des Motors.
Da man dies auf einem Foto nicht abbilden kann, habe ich einen kleinen Film darüber auf YouTube eingestellt.

Hier der LINK zum Film.

Damit ist der Bau des Motors nun wirklich entgültig abgeschlossen.

Ich danke allen interessierten Lesern für Ihre Aufmerksamkeit.

Bis bald auf einer meiner anderen Baustellen.