Danas je nabavljen set uređaja za električna ispitivanja na automobilima japanske tvrtke YAZAKI iz 1970. godine. Tvrtka YAZAKI osnovana je 1941. godine, a do danas je prerasla u globalnu tvrtku koja se bavi proizvodnjom ožičenja i različitih električnih uređaja i instrumenata namijenjenih automobilskoj industriji.
YAZAKI set sastoji se od četiri mjerna instrumenta i stroboskopske lampe:
- stroboskopska lampa za podešavanje točke paljenja na motoru
- instrument za mjerenje kuta paljenja (kuta otvaranja/kuta zatvaranja) i broja okretaja motora
- instrument za mjerenje visokog napona na indukcijskoj zavojnici (bobini)
- instrument za ispitivanje ispravnosti dinama (alternatora sa reglerom) i akumulatora
- instrument za ispitivanje dioda za ispravljanje izmjeničnog napona s alternatora (reglera) i kablova kojim se vodi visoki napon na svjećice
STROBOSKOPSKA LAMPA
Stroboskopska lampa služi za podešavanje točke paljenja motora, odnosno kontrolu podešenosti mehaničkih i pneumatskih komponenti sustava paljenja kao i automatskog sustava podešavanja paljenja. Naša stroboskopska lampa ima priključak za mrežni napon od 220 i priključak na visoki napon sa svjećice motora te u radu daje dovoljno jake bljeskove svjetla da se može koristiti i pri dnevnom svjetlu.
Podatke o broju okretaja motora na kojem ćemo vršiti ispitivanje i podatke o točki paljenja za svaki pojedini motor treba potražiti u specifikacijama proizvođača. Stroboskop se priključuje na način kako to prikazuje donja slika. Važno je uočiti da se jednim kontaktom stroboskopska lampa spaja sa kontaktom svjećice prvog cilindra motora, ali tako da se na taj način ne prekine dovod visokog napona na samu svjećicu (motor mora raditi). Kako bi mjerenje bilo što točnije vakuumska cijev se odspoji sa razvodnika. Stroboskopska lampa se zatim spoji na mrežni napon i starta se motor. Kao što se vidi na slici, lampom se istovremeno osvjetljavaju dvije oznake na motoru, jedna na zamašnjaku i druga na kućištu motora. Kod propisanog broja okretaja ove oznake se vide kao da stoje jedna nasuprot druge. Ako imamo vizualni dojam da su oznake međusobno pomaknute u jednu ili drugu stranu potrebno je cijeli razvodnik zakrenuti na jednu ili drugu stranu na spoju njegove osovine sa motorom.
Ispitivanje ispravnosti rada automatskog podešavanja paljenja vrši se sa spojenom vakuum cijevi na razvodnik gdje se kod povećanja broja okretaja motora oznaka na zamašnjaku mora polako početi pomicati u smjeru suprotnom od okretanja motora. Ako oznake stoji ili pak se kreće u krivom smjeru onda je sustav automatskog podešavanja paljenja u kvaru.
Osnovni element ove stroboskopske lampe je ksenon stroboskopska sijalica. Na donjoj slici vidi se kako ona izgleda. Princip rada ksenon sijalice je slijedeći: na krajnja dvije elektrode dovodi se istosmjerni napon preko nabijenog kondenzatora reda 300V pa na više (ovisno o jačini i veličini ksenon sijalice), a zatim se kroz lampu (preko srednje elektrode) propusti visoko naponski impuls (okidač, trigger). Uloga ovog visokog napona je da napravi ionizacijsku put preko kojeg će se isprazniti napon iz nabijenog kondenzatora na krajnjim izvodima.
Naš sklop za stvaranje potrebnih napona za rad lampe je vrlo jednostavan. Izmjenični napon gradske mreže 220V ispravlja se diodama preko kojih se pune dva kondenzatora 2uF / 350V. Na izlazu iz takvog sklopa izmjeren je napon od 309V. Dva otpornika snage zalemljena s druge strane pločice služe za ograničenja struje kroz ksenonsku žarulju kako ne bi došlo do njenog uništenja uslijed pražnjenja kondenzatora. Zbog zagrijavanja stroboskopske lampe tijekom rada istu se ne preporučuje koristi duže od 10-15 minuta u kontinuitetu. Stoga je iz sigurnosnih razloga i sklopka za uključenje lampe izvedena kao tipkalo, odnosno tijekom rada mora se stalno držati pritisnutom.
Potreba za mrežnim naponom može biti dosta nepraktična pa se u modernije stroboskopske lampe za ovu namjenu ugrađuju DC/DC pretvarači tako da se može napajati iz automobilskog akumulatora što je puno praktičnije. Vidimo da je za dovođenje okidačkog visokog napona potrebno osigurati električni spoj s kontaktom svijećice što kod dobro izoliranih kablova ili teško pristupačnog položaja svjećica na automobilu može također biti nepraktično. Stoga se kod novijih stroboskopskih lampi okidački impuls sa svjećice uzima preko kapacitivne veze, odnosno obično preko limene obujmice koja se polaže na izolirani kabao svijećice. U tom slučaju visoki napon se generira elektroničkim sklopom u samoj lampi, a sa svjećice se slabom kapacitivnom vezom dovodi samo niskonaponski okidački impuls za taj sklop.
Na gornjoj slici vidi se set priključaka iz YAZAKI kompleta koji omogućava lakše spajanje kablova instrumenata na svjećicu i ostale električne komponente u automobilu.
YAZAKI INSTRUMENT ZA MJERENJE KUTA PALJENJA I BROJA OKRETAJA BENZINSKOG MOTORA
Ovaj instrument sastoji se od tahometra za mjerenje broja okretaja motora (do 2400 o/min) i mjerača kuta paljenja, odnosno kuta zatvaranja i otvaranja platinskih kontakata kod 4-taktnih benzinskih motora sa 4, 6 ili 8 cilindara i naponom akumulatora od 6V ili 12V.
Mjerač kuta zatvaranja mjeri onaj dio okretaja grebenaste osovine u razvodniku za vrijeme kojeg su kontakti platinskog prekidača zatvoreni. Veličina kuta zatvaranja platinskog prekidača propisana je specifikacijama proizvođača za svaki pojedini motor, a podešavanje se vrši povećanjem ili smanjenjem zazora platinskih kontakata prekidača.
Donja slika prikazuje način spajanja instrumenta kod automobila gdje je negativni pol akumulatora na masi. Kod automobila sa pozitivnim polom na masi potrebno je kontakte instrumenta (CRVENA i CRNA) zamijeniti. Za mjerenje kuta zatvaranja sklopka instrumenta postavi se na „DWELL“. Mjerenje se vrši prilikom rada motora u praznom hodu, no mehanički ispravan razvodnik trebao bi imati isti kut zatvaranja kod svih brojeva okretaja. Promjena kuta zatvaranja na različitim brojevima okretaja do 3° se tolerira, no veća odstupanja ukazuju na moguće istrošenosti, nepodešenosti, labavosti i slična mehanička oštećenja razvodnika paljenja.
S električne strane gledano mjerač kuta paljenja je zapravo voltmetar koji mjeri srednju vrijednost impulsa koji nastaju prekidanjem napona akumulatora. Naime, mjerač kuta paljenja je spojen tako da dobiva puni napon iz akumulatora kada su platinski kontakti otvoreni, odnosno taj napon je nula kada su platinski kontakti zatvoreni. Dakle, što su platinski kontakti više vremena otvoreni, to će instrument dobivati više napona pa će i kazaljka pokazivati veći otklon. Možemo reći da je vrijeme prisustva napona na instrumentu zapravo indikator vremena otvorenosti kontakata u razvodniku motora, a to nije ništa drugo nego tzv. kut otvaranja, kut zatvaranja ili kut paljenja. Instrument u ovom modu dakle mjeri odnos vremena s prisustvom napona (otvoreni kontakti) naspram vremena bez prisustva napona (zatvoreni kontakti).
U modu mjerenja broja okretaja motora način spajanja je isti kao i kod mjerenja kuta paljenja, no ovdje instrument ne mjeri vrijeme trajanja napona već broj naponskih impulsa koji nastaju otvaranjem i zatvaranjem kontakata. Što se motor brže okreće to je broj impulsa veći, a time je i ukupni napon koji instrument pokazuje veći. Mjerenje broja okretaja motora najčešće se koristi kod podešavanja paljenja i reguliranja smjese za prazni hod motora. Način spajanja instrumenta za mjerenje broja okretaja isti je kao i kod mjerenja kuta paljenja, osim što je sklopka instrumenta u položaju „TACHO“. Podešavanje broja okretaja praznog hoda na propisane tvorničke vrijednosti obično se vrši podešavanjem dizni karburatora, no neujednačeni rad motora u praznom hodu može biti indikator i niza drugih greški motora, obično u sustavu opskrbe motora smjesom zraka i goriva ili u sustavu paljenja te smjese.
Uz pomoć praćenja broja okretaja može se testirati i stanje cilindara motora s obzirom na kompresiju. To se radi tako da se motor podesi na oko 1000 o/min, a zatim se kratko spajaju svjećice motora jedna za drugom. Time se cilindrima redom prekidaju paljenja, čime oni više ne proizvode snagu, pa okretaji motora za određenu vrijednost padnu. Ako je taj pad okretaja približno isti kod svakog prekinutog cilindra može se zaključiti da svaki cilindar radi približno istom snagom što znači da su i sustavi paljenja, opskrbe gorivom i kompresija cilindara isti, a time je isto i stanje podešenosti i istrošenosti svakog cilindra.
Ako pogledamo tiskanu pločicu instrumenta nalazimo samo pasivne elektroničke komponente. Transformator služi kao vezni sklop između ulaznih impulsa napona i komponenti mjerača. U zajedničkom ulaznom krugu nalazi se i zener dioda napona manjeg od 6 V kako bi se na ulazu u mjerni krug uvijek dobili naponski impulsi iste vrijednosti s obzirom na vrstu akumulatora (6V ili 12V) te moguće varijacije napona kod opterećenja i punjenja. U modu mjerača kuta paljenja trajanje naponskih impulsa koje prozvode kontakti odgovara stvarnom stanju pa voltmetar mjeri srednju vrijednost ulaznog impulsnog napona koja ovisi o vremenu trajanja stanja sa naponom i stanja bez napona. U modu mjerača broja okretaja ulazni impulsi dovode se na voltmetar preko serijski spojenog kondenzatora pa se na izlazu dobiju naponski impulsi jednakog trajanja tako da veličina izmjerenog napona ovisi samo o broju impulsa. Drugi kondenzator koji vidimo na pločici vezan je vjerojatno paralelno voltmetru kako bi se stabiliziralo titranje kazaljke na niskoj frekvenciji impulsa. Otpornici i trimer otpornici služe za kalibraciju voltmetra kod svakog pojedinog mjerenja. Ostale diode služe za zaštitu instrumenta od pogrešnog spajanja i polariteta ulaznog napona.
Instrument smo testirali pomoću generatora impulsa i reguliranog izvora istosmjernog napona. U modu mjerača kuta paljenja puni otklon kazaljke postignut je kod 5,6 V pa je za pretpostaviti da se ulaznom krugu nalazi zener dioda te vrijednosti. Smanjenjem napona kazaljka linearno opada. Test je izvršen i promjenom omjera trajanja poluperioda pravokutnog napona (duty cycle) čime se simulirao omjer vremena otvorenih i zatvorenih kontakata u razvodniku paljenja automobila. U modu mjerača broja okretaja ulazni impulsi se dovode preko kondenzatora pa se kod stalnog istosmjernog napona neće dobiti otklon, dok se kod impulsnog napona na izlazu dobiju izboji jednakog vremena trajanja. U ovom testu mijenjali smo frekvenciju ulaznih impulsa u opsegu 1-250 Hz gdje se povećanjem frekvencije povećavao i napon, odnosno otklon kazaljke. S obzirom da je instrument baždaren za oblik naponskih impulsa kakav nastaje preko platinskih prekidača na automobilu, ovi naši testovi preko generatora impulsa (pravokutnih, poluvalnih i sl.) ne mogu poslužiti za ispitivanje točnosti instrumenta, no svakako su pokazatelj električke ispravnosti istoga.
YAZAKI INSTRUMENT ZA ISPITIVANJE ISPRAVNOSTI RADA VN INDUKCIJSKE ZAVOJNICE – BOBINE
Ovim instrumentom može se izravno mjeriti visoki napon za svjećice koji proizvodi indukcijska zavojnica – bobina. Ovisno o tipu i vrsti bobine taj napon u pravilu iznosi 14 kV i više.
Slike pokazuju shemu spajanja mjernog instrumenta sa bobinom u slučaju kada je ona montirana u vozilu (veća slika) i u slučaju kada se ispituje zasebno (manja slika). Kod ispitivanja bobine kada je ona ugrađena u automobil platinski kontakti moraju biti otvoreni.
Da bi se na bobini inducirao visoki napon njena primarna zavojnica mora dobivati impulsni napon, odnosno mora biti spojena na isprekidani akumulatorski napon. U radu motora te prekide stvara platinski prekidač, a kod našeg mjerenja prekide stvara sam instrument.
Na slikama se vidi komponenta zadužena za stalno prekidanje napona iz akumulatora, odnosno simuliranje platinskih prekidača u razvodniku paljenja automobila. Komponenta se nalazi zapečačena u aluminijskom kućištu, a s obzirom da je čitav set naših instrumenta očuvan u gotovo mint stanju, šteta bi bilo u ovoj fazi nasilno otvarati aluminijsko kućište. No, s obzirom da iz komponente izlaze samo dvije žice može se sa velikom vjerojatnosti pretpostaviti da se ovdje radi o elektromagnetskoj sklopki (releju) koja je povezana u spoju zujalice. U tom spoju elektromagnet releja je spojen na napon napajanja preko sklopki povezanih sa njegovom kotvom na način da se svakim pomakom kotve naizmjenično prekida i uspostavlja strujni krug napajanja. Brzina odvijanja ovog procesa može se u određenim granicama podesiti promjenim razmaka između kontakata ovako spojenog elektromagneta. Slične principe, kao i VN zavojnice već smo opisivali u našoj objavi VIOLET RAY – VOX ELEKTROMEDICINSKI APARATI.
Izlazni napon iz indukcijske zavojnice predstavlja niz uskih visokonaponskih impulsa (izboja) pa je za prikaz efektivne vrijednosti takvog napona na elektromehaničkom instrumentu potrebna filtracija diodama i kondenzatorima.
YAZAKI INSTRUMENT ZA ISPITIVANJE ISPRAVNOSTI RADA DINAMA ILI ALTERNATORA SA REGULATOROM TE AKUMULATORA AUTOMOBILA
Ovaj instrument je voltmetar kojim se ispituju naponi u primarnom krugu automobilskog paljenja (startanja) motora iz akumulatora te naponi u krugu punjenja akumulatora preko alternatora kako bi se ispitala ispravnost samog akumulatora kao i sustava njegovog punjenja. Ovim instrumentom može se također provjeriti i ispravnost izolacije električnih krugova akumulatora. Prije svakog mjerenja potrebno je odabrati ispravni mjerni opseg ovisno o naponskom sistemu sustava paljenja (6V ili 12V), te očitanja vršiti na odgovarajućim skalama (skala od 15V za 6V sistem, odnosno skala od 30V za 12V i 24V akumulatore). Mjerni opseg od 3V koristi se za mjerenje padova napona na pojedinim električnim sklopovima automobila.
Kod ispitivanja ispravnosti (stanja) akumulatora za startanje motora mjeri se pad napona na akumulatoru pod opterećenjem. Ovo je najlakše izvesti tako da se instrument spoji na akumulator, a zatim se pokrene startanje motora kako bi se očitao napon akumulatora dok je on opterećen starterom (anlaserom) i ostalim komponentama sustava paljenja. Pri tome se mogu izvući kabeli iz svjećica kako se motor ne bi pokrenuo i time pokrenuo sistem punjenja akumulatora. Kod ispravnog akumulatora pad napona pod opterećenjem ne bi smio prelaziti slijedeće vrijednosti:
- 4,8V za 6V akumulatore
- 9,6V za 12V akumulatore
- 19,2V za 24V akumulatore
Ovo ispitivanje može se umjesto spajanjem instrumenta izravno na akumulator vršiti i priključivanjem instrumenta na krajnje točke primarnog kruga paljenja čime se onda ujedno ispituju i ispravnosti spojeva akumulatora sa starterom, kontakt bravom, osiguračima i ostalim dijelovima primarnog kruga paljenja do svjećica.
Kod ispitivanja ispravnosti sistema punjenja akumulatora (dinama) mjeri se porast napona na kontaktima akumulatora koji nastaje u trenutku kada dinamo počinje proizvoditi struju na punjenje akumulatora i napajanje trošila u automobilu. Kako bi se izbjegla pogrešna mjerenja, broj okretaja motora treba je držati na konstantnoj vrijednosti od 1500 o/min, te je potrebno uključiti sva veća trošila u automobilu (svjetla, brisači, klima, grijanje i dr.). Sustav punjenja je ispravan ako se pod navedenim uvjetima izmjere slijedeći porasti napona na akumulatoru vozila:
- 6,7 do 7,4V za 6V akumulatore
- 13,5V do 14,5V za 12V akumulatore
- 26,2V do 29,5V za 24V akumulatore
Ispitivanjem izolacije u električnom sistemu vozila zapravo ispitujemo da li negdje dolazi do stalnog pražnjenja struje iz akumulatora, odnosno da li su svi strujni krugovi potpuno električki izolirani kada je kontakt brava vozila isključena. Ispitivanje se vrši tako da se negativni pol akumulatora odspoji od priključka mase, a instrument se zatim negativnom priključnicom spoji na negativni pol akumulatora, a pozitivnom priključnicom na masu automobila (vidi sliku dolje). Kod mjerenja sva električna trošila moraju biti isključena pa voltmetar može pokazati napon samo ako i dalje postoji neko curenje struje preko nekog neispravnog ili neisključenog dijela instalacije ili trošila.
Na instrumentu vidimo i tipkalo za mjerni opseg od 3V. Ovaj opseg koristimo za mjerenje pada napona. Naime, u strujnom krugu sa trošilom gdje su serijski vezani razni elementi koji ne bi trebali trošiti (veliku) struju kao što su osigurači, sklopke, različiti kontakti i priključci, mjerenjem pada napona na istima može se provjeriti njihova električka ispravnost. Vrijedi pravilo da je u serijskom strujnom krugu zbroj svih padova napona na otpornicima jednak naponu izvora. Električni otpor sklopki, osigurača, vodova, kontakata, konektora i sl. ne bi trebao biti veliki, pa tako ni pad napona na njima ne smije biti veliki (idealno je da je nula). Instrument na opsegu od 3V jednostavno se spoji paralelno onom elementu u strujnom krugu na kojem želimo mjeriti pad napona. Ukoliko pad napona na gore navedenim elementima prelazi 1-2V trebalo bi provjeriti ispravnost toga elementa u strujnom krugu.
Na slikama se vidi da je konstrukcija ovog voltmetra sa tri opsega vrlo jednostavna. Za svaki mjerni opseg ugrađen je pripadajući otpornik sa trimer otpornikom za kalibraciju. Mjerni opsezi biraju se sklopkom za 6V ili 12V ili tipkalom za 3V.
YAZAKI INSTRUMENT ZA ISPITIVANJE ISPRAVNOSTI DIODA I KABELA ZA SVJEĆICU
Ovaj instrument je ommetar te je za njegov rad predviđena ugradnja tri baterije od 1,5 V. Predviđen je za ispitivanje ispravnosti ispravljačkih dioda (reglera) za generator izmjenične struje (alternatora) te za ispitivanje ispravnosti (neprekinutosti) kablova za svjećice odnosno drugih vodova i spojeva u sistemu paljenja. Prije svakog mjerenja, kao i kod svakog analognog ommetra, potrebno je sa kratko-spojenim stezaljkama instrumenta izvršiti kalibraciju (baždarenje) kazaljke instrumenta na nulu skale.
Skala ommetra nije linearna i preciznije očitanje može se dobiti u opsegu 1 Ω – 30 kΩ.
Diode se ispituju na mjernom opsegu „x 1000“ pri čemu je potrebno paziti na polaritet spajanja. Kod ispravne diode spojene na instrument u obrnuto polariziranom smjeru (veliki otpor) kazaljka mora biti u zelenom području na lijevoj strani skale. Također kod spoja diode na instrument u vodljivom smjeru (mali otpor) kazaljka mora biti u zelenom području na desnoj strani skale.
Kabeli za svjećicu moraju biti opremljeni serijskim otpornicima ili, što je najčešće slučaj, sami su napravljeni od otporničke žice određene vrijednosti otpora. U svakom slučaju otpor kablova ovisi o specifikacijama proizvođača, a obično ne prelazi 10 kΩ. Preveliki otpori izazivaju smetnje kod paljenja i smanjenje performansi motora uslijed preopterećenja sustava paljenja. Otpori veći od 30 kΩ ukazuju na neispravnost otporničkog kabla, a vrlo mali otpori da se radi o kabelu bez integriranih otpornika.
U našem smo uređaju zatekli originalne, davno istrošene baterije koje na sreću nisu previše iscurile i kiselinom uništile kontakte i okolne komponente. Može se primijetiti da svih šest izvoda baterija vodi na sklopku za odabir mjernog opsega, što znači da se za svaki opseg kombinira napon i snaga iz raspoloživih baterija (serijski i paralleni spoj). Četiri mjerna otpornika čine svu elektroniku ovog jednostavnog ommetra.
Ovime smo prošli sve instrumente koji čine set uređaja za električna ispitivanja na automobilima tvrtke YAZAKI. Može se zaključiti da su ovim setom pokriveni svi električni mjerni instrumenti koji su bili potrebni u nekoj autoelektričarskoj garaži iz 1970-ih godina. No, ne može se ne primijetiti i kako su sva četiri mjerna instrumenta konstrukcijski međusobno vrlo slična i električki vrlo jednostavna, pa se nameće pitanje zašto svi ili barem neki od instrumenta nisu izvedeni kao jedinstveni mjerni instrument sa jednom kazaljkom i dodanom možda još kojom sklopkom za odabir vrste mjerenja. Time bi se ovakvom setu zasigurno smanjila cijena, no s druge strane, zasigurno bi se smanjio i ukupni vizualni dojam bogatog profesionalnog izgleda koji na prvi (i na drugi) pogled ostavlja ovaj YAZAKI set instrumenata za autoelektriku 🙂