Valmet Valtra 6000/8000-sarjan DPS-pikavaihteen ohjainkortin korjaus

Lue uusinta tietoja korttien korjaamisesta blogistani: valtrari.blogspot.fi

    Katso myös muut DPS-korttien korjausprojektini
Valtra vm. 1995 DPS-kortin vikaepäily.
Valtra vm. 1995 DPS-kortti toimii satunnaisesti minuuttien odotuksen jälkeen, vaihteet hyppivät.
Valtra vm. 1995 DPS-kortti toimii satunnaisesti, lämpenee huomattavasti.
Hätäkytkentä pikavaihteille.


Ohjainkortin sijainti
Sain käsiini vm. 1999 Mezzo-sarjan Valtra 6800:sta hajonneen pikavaihteen ohjainkortin, jonka tilalle oli hankittu uusi n. 400 euron hintainen kortti. Vika ilmeni siten, että käynnistyksen jälkeen pikavaihteet eivät enää toimineet ja traktori jäi niille sijoilleen. Tässä 3-vaihteisella pikavaihteella varustetussa mallissa mikään vaihde ei kytkeydy, jos vaihteistolle ei tule ohjausta tältä kortilta. Vika korjaantui vaihtamalla ohjainkortti eli korttiyksilössä on jotain vikaa eikä vika ole kortin ulkopuolella kytkimissä, johdoissa tai solenoidiventtiileissä.

Ohjainkortti on kiinnitetty alumiinprofiiliin ohjaamon oikean puoleisen kytkinkonsolin alapintaan. Konsoli irtoaa helposti avaamalla neljä ristipääruuvia, jonka jälkeen konsolin alapuoli voidaan kääntää näkyviin. Liitin irti ja sen jälkeen kortin saa poistettua avaamalla nurkissa olevat kiinnitysruuvit. Kun irroitat korttia varo, etteivät ruuvit pääse putoamaan konsolin sisälle!

Huomaa, että kuvassa on varaosana hankitun DPS-ohjainkortin uudempi versio. Tämä on yhteensopiva vanhan version kanssa, mutta poikkeaa komponenteiltaan ja kytkennöiltään tällä sivulla käsiteltävästä kortista. Katso myös toinen tapaus vastaavasta kortista täältä.

Kuvat ovat linkkejä suurempiin kuviin, klikkaamalla saat tarkemman version näytöllesi..
YouTube Video There is also a short YouTube video available (in english)
Traktorista irrotettu kortti
Otin haasteeksi kortin vian hakemisen ja korjaamisen.

Kortti on toteutettu peruskomponenteilla, jotka ovat tuttuja ainakin näin sulautettujen järjestelmien parissa päivätöikseen työskentelevälle insinöörille. Osa käyteteyistä komponenteista on tuotannosta poistuneita, mutta niitäkin on saatavissa mm. eBayn kautta. Ainoa osa, joka ei ole kortilla vaihdettavissa, on kortin 8-bittinen Motorolan prosessori. Sen ohjelmointi ja varsinkaan alkuperäisen ohjelman palauttaminen ei onnistu kotikonstein.
Kortin komponentit
Kortilla on
- 18-napainen urosliitin (Molex Microfit)
- 4-kanavaisia optoerottimia (2 x TLP281-4)
- CMOS-logiikkapiirejä (2 x 74HC245, 74HC273, 74HC138)
- puolijohdereleitä (2 x VN05N, 2 x VND05B) kiinnitettynä jäähdytyslevyyn
- 8-bittinen prosessori (Motorola MC68HC705K1) sekä 3,58 Mhz keraaminen resonaattori
- jänniteregulaattori (LM317)
- summeri ja transistoreita (3 kpl) sen ohjaukseen
- suojadiodeja
- passiivikomponentteja (vastuksia, vastusverkko, kondensaattoreita, transienttisuoja)

Valmistelu
Piirikortti on (onneksi) tavallinen kaksikerroksinen levy. Piirikaavion piirtämisen helpottamiseksi otin digikameralla kortin molemmista puolista kuvat ja asettelin ne kuvankäsittelyohjelmassa päällekkäin. Piirien ja komponettien alle kuvassa piiloon jäävien vetojen varmistamiseksi joitain yhteyksiä piti mitata yleismittarilla.

Sähkökaavio ja kytkennät ulospäin
Kortin 18-napaisen liittimen tulot ja lähdöt selvisivät traktorin mukana tulevasta ohjekirjasta, samat tiedot löytyvät useimpien mallien osalta myös Valtran nettisivuilta. Sähkökaavion, digikuvan ja mittausten perusteella piirsin hahmotelman piirikaaviosta ohjaukseen vaikuttavien keskeisimpien kytkentöjen osalta.
Kortin kytkentäkaavio ja toiminnan analysointia
Piirsin tämän hahmotelman kytkentäkaaviosta tärkeimpien signaalien osalta sekä aloitin selvittämään kytkentöjä ja kortin toimintaa:

Pikavaihtajan kytkimiltä tulevat +12V signaalit viedään optoerottimen kautta kortin +5V logikkapiirille. Tulevissa signaaleissa on ensimmäisenä 74HC245 linjapuskuri, josta signaalit menevät prossun GPIO-pinneihin. GPIO-pinnit toimivat sekä tuloina että lähtöinä, joten niiden tutkimiseen tarvitaan oskilloskooppia tai logiikka-analysaattoria.

Prossu generoi myös logiikkapiirien tarvitsemat kellosignaalit (CLK ja OE) käyttämällä tähän tarkoitukseen 3-to-8-dekooderipiiriä 74HC138. HC138:n tulopuolella on käytössä vain linjat A0 ja A1, HC245:n /OE lähtevät /Y1:stä ja /Y2:sta, 74HC273:n CLK lähtee /Y3:sta. HC138:n /Y0 ei ole käytössä. HC138 lähdöt ovat pysyvästi enabloituina siten, että /E1 ja /E2 on kytketty GND ja E3 Vdd.

HC245 puskureista toinen käsittelee optoerottomilta tulevat signaalit, toinen hoitaa vain puolijohdereleiltä tulevien statustietojen ohjauksen prosessorille käsiteltäväksi.

74HC273 on 8-kanavainen D-kiikku, jonka toimintana on puolijohdereleiden inputien ohjaus. Piirin tulot on yhdistetty prosessorin GPIO-linjoihin. Yksi tulo-lähtöpari on varattu varoitusummerin ohjaamiseen.

Prosessori on muistiltaan ja nopeudeltaan hyvin vaatimaton ja sen tehtävinä onkin vain 1) kellopulssien generointi logiikkapiireille 2) puolijohdereleiden (fettikytkimien) ja summerin ohjaus D-kiikun HC273 avulla 3) fettikytkmien statustiedon tulkitseminen

VN05N on yksikanavainen puolijohderele ("älykäs" fettikytkin), tätä mallia kortilla on 2 kpl. Näistä kumpikin ohjaa vaihteistossa olevia hydrauliikkaa ohjaavia solenoidiventtiilejä. Toiset kaksi kytkintä ovat vastaavia 2-kanavaisia puolijohdereleitä, tyypiltään VND05B ja ne ohjaavat ainakin DPS:n merkkivaloja (3 kpl). Toisen VND05B:n lähtö menee myös kortin liittimelle (nasta 9), mutta sen kytkentä ja käyttö ei selviä traktorin sähkökaaviosta.

Fettikytkimet ohjaavat siis vaihteiston yhteydessä olevia pikavaihteiden solenoidiventtiileja. Fettikytkimen status- signaalia käytetään mm. vioittuneen solenoidin tai sen virtakaapelin vian indikointiin. Jos esim. solenoidin käämi palaa poikki, fettikytkin menee open load-tilaan, jolloin prosessori alkaa vilkuttamaan pikavaihteen merkkivaloa.

Pikavaihteen valinta suoritetaan OFF-ON mikrokytkimellä, joiden tulo on yhdistetty +12V:iin. Tieto valinnasta tulee liittmen nastoihin 5 ja 14 eli kun kytkintä on painettu, nastaan tulee +12V. Kortille tulee myös tieto kytkinpolkimen asennosta polkimen yhteydessä olevalta S4-kytkimeltä liittimen nastalle 6 siten, että kun kytkinpoljinta ei paineta, S24 on suljettu ja nastassa on +12V.
Yleistä vianhausta

Ennen kortin tutkimista pitää varmistaa sulakkeiden, johdotusten ja ohjauskytkimien kunto: DPS+ kytkimeltä pitää tulla painettaessa +12V liittimen nastaan 5, DPS-:lta nastaan 14. Jos kortin ohjaaman solenoidiventtiilin (2 kpl) käämi palaa poikki tai sille menevä johdin on viallinen, vika ilmaistaan pikavaihtajan merkkivalon vilkkumisena, jos kortti muutoin toimii. Tässä tapauksessa viallinen kortti ilmeni siten, ettei yksikään pikavaihteiden merkkivaloista vilkkunut tai palanut eikä mikään pikavaihde kytkeytynyt.

Ohjainkortti pitää ennen tarkempaa tutkimista irrottaa johtosarjan liittimestä ja asentaa se takaisin muutamia kertoja liittimen kontaktivian poissulkemiseksi. Tässä vaiheessa on hyvä suorittaa liitinkontaktien visuaalinen tarkistus ja puhdistaa ne tarvittaessa.

Jos DPS:n merkkivalot toimivat, mutta pikavaihde ei kytkeydy, vika voi olla myös kytkinpolkimen yhteydessä olevassa (mikro)kytkimessä, josta tieto tulee kortille liittimen nastaan 6 (kytkinpoljin ylhäällä = +12V, kytkinpoljin painettuna = avoin).

Ainoa ei korvattava komponentti kortilla on sillä oleva 8-bittinen prosessori, koska sen ohjelmointia ei voi kotikonstein tehdä. Tuskin pystyvät Valtrallakaan, koska ko. prossua ei ole enää vuosikausiin valmistettu (saatavana sitä tosin edelleen on).

Itse ohjainkortin vianhaussa edetään seuraavasti:

1) +12V myötäsuunta- ja suojadiodit. +12V tulee kortilla diodi(e)n läpi, joten se on kynnysjännitteen verran alempana.
- jännite mitataan ja diodit testataan yleismittarilla myötä- ja estosuuntaan.

2) +5V powerointi (LM317) ja laatu (taso ja rippeli).

3) Optoerottimet (TLP281-4)
- inputeihin +12V / GND kortin liittimen ao. nastoista, outputeissa oltava +5V (-trankun kynnys) / 0V.
- varmistettava, etteivät viereiset fototransistorit johda testattavan pinnin tilaa muutettaessa.

4) Puolijohdereleet (fettikytkimet VN05N ja VND05B)
- ohjainnastoissa olevat 10k vastukset irrotettava ja nastaan tuodaan +5V 10k vastuksen kautta.
Outputeissa oltava ON-asennossa n. 12V. Kuormitustestaus tehdään kytkemällä esim. 12V/10W polttimo lähdön ja GND:n välille.

5) Elkot vanhenevat ja saattavat heiketä (kapasitanssi- ja ESR-mittaus ao. mittarilla).
Konkat kannattaa vaihtaa joka tapauksessa vastaaviin korkealaatuisiin elkoihin, koska niiden käyttöikä on rajallinen tai ne saattavat vioittua muutoinkin. Maksimi käyttöikä tulee harvoin vastaan, koska konkat ovat ilmeisen hyvälaatuisia ja ne kestävät käyttöä maksimilämpötilassa (105C) ainakin 4000 tuntia, 10 asteen alennus käyttölämpötilassa tuplaa eliniän eli +50C:ssa konkkien pitäisi kestää kymmeniä vuosia jatkuvaa käyttöä.

6) Prosessorin perustoiminta on helpointa varmistaa skooppaamalla:
- /RESET pitää pysyä ylhäällä (prossu menee resettiin, jos EPROMissa tai RAMissa on vikaa).
- kellopulssit kertovat prossun ohjelman toimivan (245:n /OE ja 273:n CLK näkyvät myös 74HC138:n outputeissa)
- keraamisen resonaattorin taajuus po. 3,58 Mhz +-0,5% mitattuna OSC2:sta skoopin pienikapasitanssisella mittapäällä. Resonaattori voi vanhetessaan heiketä, jolloin ajoitukset muuttuvat ja kortti lakkaa toimimasta.

7) Juotokset, hapettumat ja mahdolliset "tinakarvakasvustot" (googlaa "tin whiskers").

8) Transienttisuojan kunto (palaminen yleensä näkyy, mutta ei tod.näk. vaikuta toimintaan).

9) CMOS logiikkapiirit (74HC245, 74HC273 ja 74HC138). Toiminta varmistettava esim. DPS+ ja DPS- signaaleja skoopilla seuraamalla. Kortista pitää piirtää ainakin tärkeimpien kytkentöjen osalta piirikaavio viimeistään tässä vaiheessa. Kaavio helpottaa vian hakemista ja testaamista huomattavasti.

Vaativampaan vianhakuun ja testaukseen kannattaa rakentaa koekytkentälevylle liittimellä, kytkimillä ja merkkivaloilla toteutettu testipenkki. Kortilla käytetty liitin on Molexin 18-napainen Minifit, testilevyn johtoihin tarvitaan siis vastaava naaraspuolinen liitin. Fettikytkimien lähtöjä on kuormitettava ON-tilassa min. n. 250 mA, muuten kortin prosessori tulkitsee tilanteen virheeksi (output status = open load, raja-arvo tälle on speksin mukaan alle 5 - 180 mA). Kuvassa oma versioni testipenkistä.
Vianhaku, korjaus, testaus ja lopputulos
Tämän korttiyksilön kohdalla vikoja oli useita eikä vika selvinnyt pelkästään mittauksilla ja kytkemällä kortti käyttöjännitteeseen ja tämän takia jouduin rakentamaan sopivalla liittimellä, kytkimillä ja merkkivaloilla varustetun koekytkentälevyn. Aluksi kortti ei reagoinut vaihteiden vaihtonappeihin lainkaan, mutta koskettamalla skoopin mittapäällä prossun OSC2-nastaa toiminta muuttui. Resonaattorin kellotaajuudeksi mittasin 3,62 MHz eli reilusti yli speksin mukaisen 0,5% toleranssin. Mekaaniset resonaattorit voivat varsinkin tärisevissä olosuhteissa ikääntyessään vioittua, jolloin niiden toiminta muuttuu epävakaaksi tai ne lakkaavat toimimasta. Onneksi näitäkin komponetteja on hyvin saatavilla, joten resonaattorin vaihto ei ole ongelma.
Resonaattorin vaihdon jälkeen pikavaihteen napit ja merkkivalot alkoivat osittain toimia, mutta toiselle solenoidiventtiilille ei mennyt lainkaan ohjausta. Logiikka-analysaattori paljasti vian: HC273:n yksi lähtö (6Q) pysyi alhaalla vaikka tulo (6D) olikin ylhäällä kellopulssin (CLK) nousevalla reunalla. 6Q-lähtö ohjaa toista fettikytkintä, joka puolestaan ohjaa toista vaihteiston solenoidiventtiileistä. Kiikun pari 5D ja 5Q ohjaa toista fettikytkintä ja sen toiminta oli kunnossa. Eli piirin kahdeksasta kiikusta ainakin yksi oli tullut tiensä päähän. Piiri irti ja uusi tilalle.
Resonaattori maksoi vähän yli 3 euroa, koska sitä ei saanut tilattua alle viiden kappaleen erissä (siis 0,60 e/kpl). SN74HC273:n hinta on yksin kappaleinkin reilusti alle euron. Eli kovin kalliiksi ei vaihdettavien osien suhteen kortin korjaus tullut, työtunteja ja tarvikekuluja tosin tämän ensimmäisen yksilön kohdalla tuli jonkin verran.

Korjaus ei siis ole kallista eikä edes vaikeakaan sillä edellytyksellä, että tarvittava sulautetun elektroniikan osaaminen on hallussa ainakin perusteiltaan ja käytetävissä on tarvittavat työkalut pintaliitoskomponenttien juottamiseen (pienikärkinen kolvi, mielellään mikroskooppi ja juotosasema, jossa sopivalla adapterilla varustettu kuumailmapuhallin) sekä tarvittavat mittalaitteet (hyvälaatuinen yleismittari, skooppi ja logiikka-analysaattori).
Toiminta varmistui testipenkissä ja lopullisesti traktorissa kokeilemalla. Kuvassa on korjatulta kortilta logiikka-analysaattorilla kaapatut CLK, 5D/5Q ja 6D/6Q signaalit parista eri tilanteesta.
Kortti myytävänä
Korjattu kortti testattiin lopuksi alkuperäisessä ympäristössä eikä koekäytössä havaittu vikoja. Varaosana hankittu uusi kortti jätettiin kuitenkiin traktoriin paikoilleen.

Minulla olisi nyt myynnissä korjattuja ja testattuja yksilöitä hintaan 190,00 e. Jos toimitat minulle vaihto-osana rikkinäisen kortin, hyvitän siitä 50,00 e eli maksat välirahana 140,00 e.

Annan kortille vuoden takuun ja lähetän viallisen tilalle kunnostetun kortin 1. luokan kirjepostina seuraavana päivänä.

Suoritan myös kortin testauksia, testaus maksaa 40,00 e, jonka hyvitän kunnostetun kortin hinnassa, jos joudut hankkimaan uuden kortin. Eli jos epäilet korttisi kuntoa, voit testauttaa kortin hintaan 40,00 e. Jos kortti osoittautuu vialliseksi, saat toimivan kortin vaihto-osana hintaan 140,00 e. Jos sinulla sattuu olemaan traktoriisi vaihdettu viallinen kortti tallessa, ostan sen hintaan 10-50 e. Tarkan ostohinnan voin sanoa nähtyäni ja testattuani korttisi.

Kysy tarvittaessa lisää:
Ari Torpström
p. 040-8343871
ari.torpstrom@kolumbus.fi


Sivu luotu 24.11.2014 ja päivitetty viimeksi

Kuvakorjaus.fi: pelasta arvokkaat paperikuvasi!