6V -> 12 V muutoksen artikkelisarjan aikaisemmat artikkelit järjestyksessä:
- Sytytyspuolan ja valopuolan vaihto
- 6V sähköjärjestelmän muuttaminen 12V järjestelmäksi – esivalmistelut
Tässä artikkelissa käydään läpi 6V -> 12V muutoksessa tarvittavat osat. Osalista on suunniteltu aikaisemmassa artikkelissa kerrottua suunniteltua toiminnallisuutta silmälläpitäen.
Osalista
- Akku 12 V 2,3 Ah Mbat YT4B-BS, 114x39x86 (Mopo Sport YT4B-S vastaava)
- Tasasuuntaaja/säädin (vuosimallit 1998-1999, Suzuki 32800-43E00 / SH663-12, varaosaluettelon sivu 2/25, osa 1B). Säätimessä myös merkintä ”G5.9 231”.
- Vesi- ja pölytiivis (IP68), läpinäkyvä kytkentäkotelo läpivienteineen (eBay JB004)
- Virtalukko, tarvikelukko mallia Honda Z50 (Hyvinkään Mopokellari 307-3126)
- Virtalukon kiinnityslevy, itse tehty
- USB latauspistoke 12 V -> 5 V / 1A + 2,1 A (eBay 12 VDC dual port USB socket waterproof)
- Mini jännitemittari 2,5…30 VDC (eBay mini 0,28″ DC digital panel mount volt meter)
- GPS/GPRS jäljitin, vesitiivis, 12VDC syötöllä ja akkuvarmistuksella (eBay CCTR-800)
- 12V polttimot:
- Sulakkeita, 10A, koko MINI
- Sulakepitimiä (eBay Blade 257)
- Johtoa, punainen, musta, keltainen 1 mm2
- Abikoliittimiä
- Kutistesukkaa, kapea + leveä + erikoisleveä
Akku
Käytettynä ostamamme työkalu/akkukotelon akun paikka on todella pieni. Suzukin oma varaosaluettelo ehdottaa akuksi 6V akkua mitoilla P 103 x L 48 x K 96 mm. Ostimme akun, joka ei mahdu pitkittäin paikalleen, vaan se on laitettava pystyyn. Toisaalta, akku on suljettua mallia ja liittimet on sijoitettu vain akun toiseen päähän ja akkukoteloon jää tilaa vaikkapa varatulpalle.
Kyseinen akku on suljettu (AGM teknologia), huoltovapaa lyijyhyytelöakku. ”Huoltovapaa akku” -käsite tarkoittaa sitä, että rakenteen levyristikoiden seosaineen (antimoni) pitoisuutta tiputetaan 4 % -> 2% tai vaihdetaan kokonaan kalsiumiin. Näin saadaan pienempi itsepurkautuminen ja vedenkulutus.
Akun lataus tapahtuu valmistajan mukaan 0.23 A (230 mA) maksimivirralla maksimissaan 5-10 h. Tätä siis tarkoittaa akun kyljessä oleva merkintä ”charging method STD 0.23AX5 – 10 H”. Huomaa, että pikalataus korkeammalla virralla tarkoittaa lyhempää maksimilatausaikaa.
Työkalu/akkukoteloon sopiva (114x39x86 mm) huoltovapaa akku, Mopo Sport YT4B-S vastaava
Jännitteensäädin/tasasuuntaaja
Tarvittava alkuperäinen säädinyksikkö löytyi huomattavasti suomalaisia kauppoja huokeammalla eBay -markkinapaikasta (hakea sieltä voi koittaa Suzukin numerolla 32800-43E00 tai tyyppikoodilla SH663-12). Kannattaa huomioida, että em. haut tuottavat myös tarvikeosia. Näiden yhteensopivuudesta tai toimivuudesta ei ole tarkempaa tietoa mutta toisaalta niitäkin näköjään myydään paljon. Samaa tyyppiä käyttävät monet kaksipyöräisten valmistajat.
Huomioinarvoinen havainto on, että suzukin numero 32800-43E10 näyttää viittaavan 2000 -vuosimallin säätimeen, jonka tyyppi on SH633A-12. Näiden yksiköiden käytännön eroista ei ole toistaiseksi tietoa.
Nelinapaisten säätimien kytkentöjä on paljon erilaisia, joten tarkkana saa olla. Sähkökaavioissa pinnijärjestystä ei ole merkattu. Valmistajat eivät ole useinkaan laittaneet tarkkaa pinnijärjestystä selitykseineen jakoon verkkoon, puhumattakaan säätimen sisäisen toiminnan piirikaavioista. Jälleenmyyjätkään eivät myöskään tiedä pinnijärjestystä, kysyimme useilta ympäri maailmaa ja lähes kaikilta saimme vastauksenkin – nimittäin kieltävän. Koska johtosarjoja ei aina enää saa, tieto lisäisi varmasti myyntiä, joten tiedon vaikea löytyminen ja jakamisen harvinaisuus kuulostaa kummalliselta.
Selvitimme kytkentää erään ystävällisen PV foorumin käyttäjän jakamien johtosarjavalokuvien ja vm. 2000 sähkökaavion avulla ja päätimme edetä kyseisellä kytkennällä kokeellisesti, rakentaen ja mittaillen. Selvityksen perusteella tehty pinnijärjestys selviää seuraavasta tekemästämme kuvasta.
Suzuki 32800-43E00, SH663-12 pinnijärjestys (vm. 2000 johtosarjaa mukaillen)
Jännitteen säätimen/tasasuuntaajan mittaus
Suzuki alkuperäinen 12V jännitteen säätäjä/tasasuuntaaja SH633-12
Diodimittauksella löytyi yksi diodi pinnien 2 (+) ja 4 (-) väliltä.
Yritimme saada kuvaa, miltä uusi, toimiva jännitteensäädin näyttää yleismittarimittauksissa. Mittaukset tehtiin kolmesta uudesta, koskaan kytkemättömästä 32800-43E00, SH663-12 (lisämerkinnät G3.N 261 F ja G5.9 231) yksilöstä käyttäen Fluke 179 yleismittarin resistanssi- ja diodimittausta. Taulukossa esitetyn pinniparin ensimmäiseen pinniin laitettiin aina mittarin plusjohto ja toiseen miinusjohto. ”OL” tarkoittaa mittarin ilmoittamaa ”over limit” / ”open loop” -tilaa, eli yli rajan/ei tulosta.
Pinniparista 2-4 löytyi diodi, eli pinnissä 2 on diodin anodi (+) ja pinnissä 4 on sen katodi (-). Vastaavasti pinniparista 4-2 sitä ei löytynyt, sillä diodissa yleismittarin generoima testivirta ei kulje kuin toiseen suuntaan ja diodin kynnysjännitelukemaa ei tule. Samasta syystä kyseinen pinnipari ei näyttänyt myöskään vastusta. Vastusta löytyi pinnipareista 1-3, 3-1 sekä 2-4.
Suzuki 32800-43E00 SH663-12 resistanssi ja diodimittaukset pinneistä
Virtalukko
Alkuperäinen vm. 2000 virtalukko sopii luonnollisesti saman vuosimallin alkuperäiseen johtosarjaan ja sellaistahan PeeVelissämme ei ole, vaan meillä on aikaisempiin malleihin sopiva 12V tarvikejohtosarja (Mopo Sport 36610-17270-1). Kyseistä lukkoa kyllä yhä saa, mutta se on kallis. Lisäksi haluamaamme toiminnallisuuteen riittää kevyempikin vaihtoehto. Valittu virtalukko on sopivan kokoinen ja siinä on tukevat avaimet. Lukon kaksi asentoa ja kaksi kytkintä riittävät sytytyksen estämiseen ja muiden sähköpiirien katkaisemiseen akun purkautumisen ehkäisemiseksi.
Mukana ei tullut kytkinten toimintakaaviota, joten se selvitettiin yleismittarin resistanssimittauksella. OFF-asennossa yksi normaalisti suljettu kosketin (normally closed, NC) ja samassa asennossa on yksi normaalisti avoin kosketin (normally open, NO). ON-asennossa nämä koskettimet vaihtavat tilaansa.
Virtalukko Honda Z50 (307-3126)
OFF-asennossa johtimien G ja B/W välissä oleva kosketin on kiinni.
ON-asennossa johtimien G ja B/W välissä oleva kosketin on auki.
OFF-asennossa johtimien B ja R välissä oleva kosketin on auki.
ON-asennossa johtimien G ja B/W välissä oleva kosketin on kiinni.
Edellä kuvatut mittaukset puettiin kytkentätaulukoksi, ks. kuva alla.
Honda Z50 tarvikelukon koskettimet ja johtovärit kytkimen eri asennoilla.
Virtalukon kiinnityspaikkaa PeeVelissä ei ole. Päätimme suunnitella ja tehdä lukon kiinnityslevyn alumiinista ja kiinnittää se polttoainehanan kiinnitykseen sen ruuveilla. Tästä myöhemmin lisää.
Kytkentäkotelo
Ajoneuvoihin myydään monenlaisia sulake- ja kytkentäkoteloita. Hämmentävän iso osa myynnissä olevista ei ole vesi- tai pölytiiviitä. Joidenkin suomalaisten kauppojen myymien kaukoitätuotantoisten ”roisketiiviiden” koteloiden vedensietokkyä voi epäillä todella vahvasti. Jos haluaa tehdä kunnon suojauksien pitkäikäisiä kytkentöjä, kannattaa satsata muutama Euro lisää. IP -luokitus kertoo tarvittavan suojaustason.
eBay -markkinapaikasta löytyi edullisesti ja muutaman päivän toimitusajalla haluamamme jämäkkä, läpinäkyvä, vesitiivis, IP68 luokan kotttelo kaikkine liittimineen ja kytkentärimoineen. Tämä kotelo mahtuu hyvin satulan alle pariinkin eri paikkaan.
IP68 luokan kytkentäkotelo liittimineen, kytkentärimoineen ja läpivientikumeineen
Sulakkeet ja niiden mitoitus
Sulaketyyppejä
Sulake on tärkeä elementti ajoneuvon sähköjärjestelmässä ja niitä on syytä käyttää. Se on johdinsuoja, joka on tarkoitettu suojaamaan johtimia ylikuormitukselta eli lämpiämiseltä, mikä voi johtaa eristeiden sulamiseen, oikosulkuihin ja jopa tulipaloon. Sulake ei ole tarkoitettu suojaamaan järjestelmän muita komponentteja. Toki todella hyvällä tuurilla se saattaa tehdä sen, mutta lähtökohtaisesti sulakkeen on turha toivoa suojaavan herkkää elektroniikkaa.
Sulakkeen arvon tulee olla alempi kuin johdolle annettu maksimivirran arvo. Yleensä taulukot ovatkin määritelty näin. Kannattaa muistaa, että myös liittimet kuljettavat virtaa. Tyypilliset autoissa ja kaksipyöräisissä käytetyt Powerlet -liittimet on tyypillisesti luokiteltu 16 A virralle. Sulake ei saa olla suurempi kuin järjestelmän heikoin lenkki; sulakkeen tulee olla aina se heikoin lenkki.
Sulake voi olla missä kohtaa tahansa positiivista virtapiirin osaa. Kytkentään voi käyttää vesitiivistä johtimeen kiinnitettävää sulakekoteloa mutta käytännön kannalta on järkevää keskittää ne yhteen kytkentärasiaan. Sieltä ne on helppo tarkistaa ja esim. virtamittaus on kätevä yleismittarilla tehdä sulakekotelosta, sulakkeen kannoista.
Yksi piiri, mihin sulaketta ei kannata asentaa, on käynnistysmoottori. Nämä moottorit voivat ottaa hetkellisesti erittäin suuria virtoja ja voivat laukaista jopa korkeimman virran sulakkeet. Toisaalta, startin käyttö on lyhytaikaista ja riski johdon ylikuumenemiseen on pieni. Starttia ei saisi pyörittää yli 20 s pitkiä aikoja ja antaa jäähtyä yritysten välillä hetki.
12 V sähköjärjestelmän ajoneuvoissa yli 10 A sulakkeen tarvetta tulee harkita erittäin tarkkaan. Niitä ei mopoissa pitäisi tarvita. Jos tarvitaan enemmän virtaa, kannattaisi siinä tapauksessa miettiä useamman syötön mahdollisuutta (esim. 2 x 10 A mieluummin kuin 1 x 20 A). Miksi näin? Ensiksikin, monet luulevat, että kun maksimivirta ylittyy, sulake kärähtää saman tien. Tämä ei pidä paikkaansa. Merkinnät johtavat hieman harhaan. 10 ampeerin ATO (automotive) sulake kuljettamaan 11 A virtaa minimissään 100 tuntia. 13,5 A virtaa sama sulake pystyy kuljettamaan 10 minuuttia ennen kuin se laukeaa. Päähuoli on kuitenkin seuraava: jos käytät suurempaa sulaketta kuin 10 A, esim. 15 A (seuraava suurempi koko), piirin resistanssi ei välttämättä anna sulakkeen laueta oikosulussa. Pidä mielessä, että 15 A sulake voi kuljettaa 20,25 A virtaa jopa 10 min. Kyseisen piirin resistanssin tulee tippua alle 0,60 ohm, jotta 15 A sulake laukeaa. Tämä tulee laskukaavasta, kun U=12 V, I=20 A, R=U/I=0,6 ohm. Tuollainen resistanssi ei ole kovin kummoinen saada aikaan kulkupeleissä; lisää johtimien ja liittimien resistanssit, hapettumat ja korroosio ja tuo resistanssiarvo on helposti kasassa.
Seuraavassa on esitetty kaapelin paksuus (mm2) / sulakkeen virta-arvo (ampeeria):
- 0,75 mm2 / 5 A
- 1,5 mm2 / 10 A
- 2,5 mm2 / 20 A
- 4 mm2 / 30 A
Sulakkeiden vaihtoehdoiksi on tullut muitakin johdinsuojia (circuit breakers). Nämä ovat erittäin hyviä ja käteviä. Sulakkeita puolustaa edelleen kuitenkin yksinkertaisuus, koko ja halpa hinta. Muista hankkiessasi varmistaa, että johdinsuojat ovat oikeaa tyyppiä virtapiirille, jota haluat suojata (DC, AC). Jos on tyyppiä, joka on tarkoitettu vain AC:lle, johdinsuoja voi hajota lauetessaan.
Sulakepitimet
Sulakepitimiä on monenlaisia. Päätimme tilata edulliset ja mahdollisimman pienet itse koottavat, joilla voimme räätälöidä haluamamme järjestelmän itse ilman turhia ominaisuuksia. 10 kappaletta pitimiä sai muutamalla Eurolla postikuluineen, kirjekuoressa ja muutaman päivän toimitusajalla. Liittimet ovat puristusliitosasenteisia.
Toimituksessa mukana 10 kpl sulakepidinrunkoja ja liittimet.
Jännitemittari
Akun jännite on tärkeä tieto varsinkin testailuvaiheessa ja myöhemminkin. Muutamalla eurolla saa valmiin (mittaus- ja ohjauselektroniikka mukana moduulissa) pienen 0,28″ 3-digit/7-segmenttinäyttöisen tasajännitemittarin, jossa jännitealue riittää mainiosti mopokäyttöön (mittarissamme 2,5…30VDC. Mittari toimitettiin kirjeessä muutaman päivän toimitusajalla, asianmukaisesti staattiselta sähköltä suojaavassa ESD-pussissa.
Mittari on paneeliasenteinen ja täysin suojaamaton, mutta tarkoituksemme olikin asentaa se edellä mainittuun täysin vesitiiviiseen ja läpinäkyvään koteloon. Lakkaamme myös taustaelektroniikan suojalakalla. Mittari toimitettiin johtoineen, mutta yllättäen johdot irrallaan, joten kolvaamaan joutuu hieman.
0,28″ kolmen 7-segmentin näyttö. Segmenttien väri on valaistuna sininen.
Mittaus- ja ohjauselektroniikka moduulissa mukana, mutta suojaamaton. Johdot on myös kolvattava itse.
USB latauspistoke
Mopoilijan taskussa olevan laitteen akun loppuminen harmittaa, kun vaikkapa pitäisi navigoida tai pitää yhteyttä kavereihin. USB-porttia hyödyntävät laitteet on nykypäivää kaikkialla, myös kulkupeleissä. Pienellä rahalla ja vaivalla myös retromopoon saa sellaisen. Eri puhelin- ja navigaattorimallit vaativat eri virtamääriä kohtuullisen latausajan lataukseen, joten valitsimme muutaman Euron kaksiporttisen mallin joka muuntaa 12 VDC jännitteen viiden voltin jännitteeksi kahteen porttiin, joissa toinen antaa 1A, toinen 2,1 A ulos. Pistokkeessa on roiskesuoja, asennusrengas ja merkkivalo.
Kaksiporttinen paneeliasenteinen USB latauspistoke roiskesuojalla ja asennusrenkaalla.
Pistoke kytketään abikoliittimillä. Muista napaisuus!
– – –
Lähteitä: Powerlet, Midsummerenergy
Suzuki PV 50 projekti 
