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Voltmeter - sinnvoll oder Schnickschnack?

Voltmeter? Drehzahlmesser? Und das am Oltimer–Motorrad? Um Himmels Willen, wir fahren doch keinen „gepimpten” Golf oder Manta!

Gerade bei den Benutzern der alten Lichtmaschinen von Noris und der F–Regler ist die Idee mit dem Voltmeter jedoch nicht so abwegig.

Das wird besonders deutlich, wenn die Sonne lacht. Dann ist nämlich kaum noch zu erkennen, ob die Ladekontrollleuchte froh vor sich hinglimmt oder gar leuchtet. Ein kurzer Blick auf ein gut platziertes Voltmeter zeigt hingegen deutlich, ob noch alles im Lot ist oder der Regler schon „hitzefrei” genommen hat. Noch deutlicher wird es mit einer Warnleuchte in Form einer roten LED.

Hier folgen konkrete Tipps für den Umbau eines VDO–Voltmeters für 12 V auf 6 V und für ein passendes Design im „Victorianischen Stil”. Das Messinstrument hat am Becher einen Durchmesser von 52 mm.

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Wie funktioniert ein Voltmeter?

Die klassischen analogen Voltmeter sind Drehspulmesswerke (siehe den (Link: Wikipedia) Wikipedia–Artikel). Eigentlich messen sie Strom und nicht Spannung, aber das soll uns hier nicht jucken.

Fast alle Voltmeter für Kraftfahrzeuge haben eine Schaltung am Eingang, die die eintreffende Spannung für das Messwerk anpasst. Dabei begegnen wir zwei Versionen, bei denen der Zeiger meist um 90° bewegt wird. Die eine beginnt bei 0 Volt, was den interessanten Anzeigebereich erheblich einschränkt, die andere (bei 12 Volt–Instrumenten) bei 8 Volt (was deutlich besser ist).

Wegen der Begrenzung nach unten sind die Eingänge der zweiten Version etwas aufwändiger beschaltet: Eine Zenerdiode kappt am Eingang 6,2 Volt ab. Bei der Version ab 0 Volt gibt es nur einen Vorwiderstand und ein Trimmpotentiometer, die es jedoch (mit anderen Werten) auch bei der gekappten Ausführung gibt.

Die Version mit erweiterter Anzeige ist besser, die hier gegebenen Umbau­tipps gelten jedoch für beide Ausführungen. Der Grund: Typen mit 6 Volt sind zwar zu haben, aber oft nur um sehr teures Geld - und dann passen sie optisch doch noch nicht zu unseren Victoria–Motorrädern. Also wenn schon, dann richtig! Wie das geht, wird hier genau beschrieben.

Die Tochter hatte übrigens auch da Design–Richtlinien zur Hand: „Rot ok, grün nein danke, ansonsten weiß, schwarz und Chrom.” - alles klar.

 

Der Umbau auf den 6 Volt–Bereich

Wer so wie wir Chromringe an den Instrumenten bevorzugt, sollte sich diese zunächst bestellen - sie sind zum Beispiel auf eBay® zu haben.

Zweitens muss der alte Ring aufgebördelt werden. Da die Ringe aus Messing sind, geht das relativ leicht. Auf– und zubördeln beschreiben wir in einem eigenen Beitrag.

Das Innenleben des von uns für 6 Volt umgebauten Voltmeters.

Das erste Foto zeigt das Innenleben der von uns umgebauten Version. Der hellblaue Stecker kann vom Drehspulmesswerk abgezogen werden und liegt später außen am Gehäuse, um letzteres Potenzial–frei zu halten. Der Vorwiderstand (47 ) liegt am Eingang. Von seinem anderen Ende führt die erwähnte Zenerdiode zum Ausgang des Trimmpotis mit 500 . Zenerdioden werden in Sperrrichtung betrieben (Kathode an Plus, Anode an Minus) und lassen erst bei Erreichen der Zenerspannung Strom fließen.

Bei der Ausführung ohne Zenerdiode gibt es nur einen Vorwiderstand mit 1,8 k und ein Poti mit 2,5 k. Hier muss nur der Vorwiderstand ersetzt werden durch einen mit etwa 560 bis 910  (½ bis 1 W).

Bei unserem Typ war es etwas kniffliger, und es brauchte einige Versuche, die passenden Bauteile zu ermitteln. Schließlich war's aber doch einfach. Die Zenerdiode entfällt. Der Vorwiderstand sollte 18  haben, und von da wird zum Eingang (nicht Ausgang!) des Potis eine Standarddiode 1N4001 in Durchlassrichtung gelegt. Mit diesen Werten ließ sich die Anzeige dank eines Labornetzteils auf genau 4 bis 8 Volt bei 90° Ausschlag justieren.

 

Änderung der Skala

Außer den Bauteilen, Zinn, Lötkolben und ein bisschen Werkzeug brauchte es bisher nicht viel. Bei der Anpassung oder Änderung einer Skala (dem Ziffernblatt) wird es jedoch kniffliger, vor allem, wenn es nachher halbwegs passabel aussehen soll.

In diesem Fall wurde die originale Skala im abgebauten Zustand zunächst mit Spiritus entfettet und ganz mit Klarsicht–Klebestreifen abgedeckt. Dieser muss blasenfrei und gut angedrückt werden. Dann wird - und das erfordert gute Augen und eine sichere Hand - der Bereich der Ziffern und der grüne Teil mit einem scharfen Cutter ausgeschnitten und dort der Klebefilm mit einer spitzen Pinzette abgehoben. Die grüne Farbe wurde dabei (sehr gut) fast ganz mit abgezogen, die weißen Ziffern (8, 10, 12, 14, 16) jedoch nicht. Da deren Siebdruck stark aufträgt, müssen sie mit einer scharfen Klinge abgeschabt werden - sonst sind die Umrisse später sicher noch zu sehen.

Nun bekommt die Skala zwei dünne, gespritzte Aufträge mit seiden­mattem Schwarz. Wichtig! Der Klebefilm muss abgezogen werden, bevor die Farbe ganz trocken ist, sonst wird es an den Rändern Kummer geben - das war hier leider auch der Fall. Das kann auch so passieren: Leider gab das „V” des kleinen Schriftzugs „VDO” unten nach. Also habe ich auch „D” und „O” überlackiert.

Nun folgt der schwierigste Teil. Wir hatten zum Glück noch Abreibeziffern in weiß und Engschrift von Mecanorma (10.16 CLN, „Folio Caravelle Bold Condensed”). So etwas ist heute jedoch kaum noch zu bekommen. Die Zeichen aufzureiben, ist eine Kunst für sich und die Wahrscheinlichkeit von Pannen sehr groß. Mit Absicht wurden größere Ziffern als im Original genommen, damit sie gut erkennbar sind. Leider waren die Abreiben schon recht vergilbt - aber da ist nichts zu machen.

Zuletzt - auch das nicht einfach - sollte die rote Farbe durch einen wärmeren Ton ersetzt werden. Zum Schluss folgte ein gespritzter Auftrag mit mattem, UV–festem Klarlack.

 

Der Zusammenbau

Im ersten Schritt wird (mit der Isolierschicht) das Zifferblatt wieder auf den Halter geschraubt. Die Anzeigenadel des verwendeten Instruments war nahezu unrettbar verknorzt - ein Teil der Hülse war abgefräst oder –gefeilt. Die des anderen hat jedoch eine zu lange Hülse. Was nun? Sekundenkleber ist wegen der nötigen Justierung und Haltbarkeit der Nadel kein guter Plan.

Eine gute Alternative - für den, der so etwas hat - ist den Kopf der Nadel mit einem 0,3 mm–Bohrer aufzubohren und dann mit einer Reibahle so zu erweitern, dass die Achse des Messwerks noch klemmend sitzt. Hier war es einfacher: Die Nadel mit der langen Hülse hat noch genug Platz im Gehäuse - also keine Experimente! Dass die Skala tief im Gehäuse und die Nadel recht hoch sitzt, schadet nicht.

Weitere Aufgaben: Der Blendring war an der Oberseite sehr rau, und die Chromringe hatten arg wenig Höhe. Also wurde der Blendring auf Schleifpapier abgezogen (und dann neu lackiert) und ebenso das schöne Gehäuse abgezogen. Dessen oberer Ring ist gut 1,3 mm dick, da ist also genug Spielraum. Bei Bedarf muss der Blendring erst innen weiß lackiert und dann außen schwarz gespritzt werden. Die weiße Schicht sorgt für die Reflektion des Lichts, das am Ziffernblatt außen nach oben strahlt.

Den Vorgang des Auf– und Zubördelns von Chromringen (oder anderen Metallringen) erklären wir auf einer eigenen Seite. Vorher kommt jedoch noch eine andere Überlegung: Wo und wie kann und soll das Mess­instrument am Motorrad angebracht werden?

Diese Frage ist nicht so schlecht, denn dafür sind eventuell Änderungen am Gehäuse (Becher) nötig.

 

Anbringung am Motorrad, Warnleuchte

Schwierige Kiste … Der naheliegende Gedanke, die Zusatzinstrumente links und rechts der Lampe anzubringen, hat nämlich einen entscheiden­den Nachteil - das sieht bescheiden bis schlecht aus und verdeckt die schönen, klaren Linien der Victoria. Nachdem wir uns gerade mit dem Design so viel Mühe gegeben hatten, wäre das ein herber Rückschritt gewesen.

Kurzum, hier musste ein Kompromiss zwischen „gut sichtbar” und „sieht gut aus” her. Der Groschen fiel erst nach ein paar Tagen - dachte ich zumindest. Am Lenker wäre es unterhalb der Kröpfung außen gegangen (siehe Foto am Beispiel des höheren Gehäuses für den Drehzahlmesser). Das stellte sich später jedoch als doch nicht so brauchbar heraus.

Das Voltmeter ist funktional wichtiger - fällt die Bordspannung ab, sollte der Fahrer das auch mitbekommen. Da wäre doch eine Leuchtdiode schick! Zum Glück ist das nahezu trivial und im Gehäuse genug Platz. Es braucht nur wenige Bauteile.

Wie weiter oben erwähnt, lassen Zenerdioden in Sperrichtung Spannung nur fließen, wenn die Zenerspannung erreicht oder überschritten wird. Das machen wir uns zunutze. Der Schaltplan zeigt eher das Prinzip und kann insofern verbessert werden, da so im „okay”–Zustand noch rund 30 bis 40 mA Strom fließen.

Unter 6,2 Volt wird die rote Leuchtdiode (zum Beispiel 2 V / 25 mA) über den Vorwiderstand leuchten. Darüber schaltet der NPN–Transistor durch und entzieht der LED die Spannung (Weg des geringsten Widerstands). Damit das sauber funktioniert, braucht es eventuell noch einen sehr kleinen Widerstand vor der LED.

 

Okay, okay: der richtige Spannungswarner

Wie im letzten Abschnitt erwähnt, ist die kleine elektronische Schaltung prinzipiell richtig, aber noch nicht gut. Der Nachteil: Wenn die Spannung hoch genug ist (LED aus), fließt zuviel Strom.

Das lässt sich verbessern, und zwar mit einem zweiten Transistor. Wenn der erste Transistor (im Bild links) durchschaltet, entzieht er dem zweiten den Basisstrom. Der Vorwiderstand mit 4,7 kΩ wird also Plus mit Minus verbinden, abzüglich etwa 0,7 V wegen des Halbleiterübergangs am Transistor. Das läuft auf weniger als 1 mA Strom 'raus.

Solange der erste Transistor nicht durchschaltet, tut's der zweite - die Leuchtdiode wird leuchten.

Auch diese Schaltung lässt sich (auch auf einer Lochrasterplatine, was wegen der Vibrationen gut ist) so klein aufbauen, dass sie noch bequem im Gehäuse des Voltmeters Platz findet.

Die Spannung, ab der die Leuchtdiode leuchtet, lässt sich leicht justieren. So können beispielsweise konventionelle Dioden (etwa 0,6 bis 0,7 V Spannungsabfall) in Durchlassrichtung und in Reihe mit der Z-Diode geschaltet oder eine Z-Diode mit 7,5 V verwendet werden. Das war hier auch nötig: Mit der 6,2 V–Zenerdiode ging die LED schon bei 4,8 Volt aus, mit vier (!) vorgeschalteten Standarddioden bei gut 6,2 Volt. Grau ist alle Theorie.

Die Zeit drängte ein bisschen. Samstag zu (fremde Seite) Conrad? Kein guter Plan. Also wurde eine separate Diodenreihe (1N4001) benutzt - diese Bauteile waren noch im Haus. Ein abschließender Test im eingebauten Zustand bewies, dass alles passte (räumlich wie funktional).

 

Das richtige Design

Bis zum Anbau des Voltmeters sollte noch etliche Zeit vergehen. Wie das so geht, war mir das Skalenblatt doch nicht schön genug. Also Plan B! Gleich mehrere Dinge gefielen mir nicht: die handwerkliche Ausführung, der vergilbte Ton der (zu großen) Abreiben und - vor allem - das Design der Skala. Es passte nicht gut zu Drehzahlmesser und Tacho. Was tun?

Ich zeichnete also (in druckfähiger Größe) zunächst einmal das bestehende Ziffernblatt nach, jedoch mit passenden Ziffern (Größe und Form). Dabei fügte ich zusätzliche, dünnere Striche für die 0,5 Volt–Stellungen ein.

Der Drehzahlmesser hat freistehende Striche auf der Skala. Das wurde hier also auch so umgesetzt und sieht schon weit eleganter aus (mittlere Version). Schließlich störte noch die rote Farbe. Der Drehzahlmesser hat auch keine Warnmarkierung. Daher wurde diese hier - wiederum passend zum Tacho - grau angelegt.

Der Plan war nun, diese Ziffernblätter auf matt glänzendes Papier auszudrucken, auszuschneiden und aufzukleben. Danach sollte noch eine Versiegelung mit mattem, UV–resistendem Klarlack erfolgen.

 
 
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