Kraftstoffvorratsanzeige

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Kraftstoffvorratsanzeige / Tankanzeige / Benzinuhr


Aufbau

Aufbau der Tankanzeige

Tankanzeige

Inhaltsverzeichnis

Bei der Anzeige handelt es sich im Prinzip um ein Drehspulmesswerk. Eine drehbar gelagerte Spule befindet sich im magnetischen Feld eines Dauermagneten. Fließt ein Gleichstrom durch die Spule, so erzeugt diese ein zweites Magnetfeld, wodurch der Weicheisenkern magnetisiert wird. Der Dauermagnet und der Elektromagnet stoßen sich gegenseitig ab. Die Spule dreht sich und der Zeigerausschlag erfolgt. Die Rückstellung (Gegenkraft) erfolgt mittels einer Drehfeder.

Die Tankanzeige im Iltis ist dabei relativ ungewöhnlich aufgebaut, da es sich um ein Drehspulmesswerk handelt, das über zwei Spulen verfügt, die quasi "gegeneinander" arbeiten. Sinn dieses Aufbaus ist es, das Instrument gegen Spannungsschwankungen unempfindlich zu machen. In der folgenden Grafik ist der prinzipielle Aufbau der Tankanzeige dargestellt:

Schaltplan der Tankanzeige

Die eine Spule (3-2) bewegt den Zeiger nach links in Richtung R, an dieser Spule liegt ständig über den Vorwiderstand (ca. 200Ω) Bordspannung an und es fließt ein entsprechender Strom. Dadurch wird die Wikung der Rückstellfeder verstärkt. Die andere Spule (3-1) liegt ebenfalls über den Vorwiederstand an der Bordspannung, aber der Strom wird über den Tankgeber zusätzlich begrenzt, d.h. der Strom ist abhängig vom Benzinstand im Tank. Diese Spule "dreht" den Zeiger nach rechts und führt zu einem Ausschlag.

Der zweite Widerstand (ca. 50Ω), der parallel zu der Spule liegt, dient zur Justierung der Tankanzeige.

Beide Widerstände sind als Spulen mit Widerstandsdraht ausgeführt, der große Vorwiderstand befindet sich unter dem "Blech-Becher" auf der Rückseite des Instruments, der kleine Justage-Widerstand befindet sich auf der Platine.

Dass die Kompensation der Spannungsschwankungen durch die beiden Spulen sehr gut funktioniert, kann man in folgenden vier Bildern sehen, hier ist die Tankanzeige an ein Labornetzteil angeschlossen, ein Widerstand von ca. 30Ω simuliert den Tankgeber. Man kann erkennen, dass die Anzeige bei Bordspannungen von 28 V bis 22V sehr stabil ist und erst bei deutlich niedrigeren Bord-Spannungen ab ca. 15 V sichtbar abweicht. Bei anderen Tankanzeigen, wie z.B. beim VW-Käfer, wird ein ähnliches Verhalten über einen externen Spannungsstabilisator erreicht, der wohl auch öfter Probleme macht.


Reparatur

Reparatur defekter Tankanzeigen

Die Tankanzeige des Iltis ist leider ein recht spezielles Teil, das nicht mehr hergestellt wird und es gibt meines Wissens nach bislang auch keine verünftigen Alternativen, daher sind die Preise für NOS Tankanzeigen mittlerweile recht hoch bis unverschämt und selbst für Gebrauchte werden hohe Preise aufgerufen. Somit macht eine Reparatur defekter Tankanzeigen hochgradig Sinn.

Ich habe inzwischen einige defekte Tankanzeigen repariert und dabei mehrere typische Fehlerbilder vorgefunden:

Typische Defekte der Iltis-Tankanzeige
Symptom Ursache mögliche Bauteile
Tankuhr zeigt nichts an Vorwiderstand 205Ω durchgebrannt (Überspannung ?) Vorwiderstand in Spulenform (groß)
Tankuhr zeigt nichts an Kabelbruch an Lötstelle Leitung des Vorwiderstands auf der Platine
Tankuhr zeigt bei leerem Tank ca. halb-voll an Justage-Widerstand 52Ω durchgebrannt Widerstand in Spulenform (klein)
Tankuhr zeigt insgesamt falsch an Zeiger auf Welle des Drehspulmesswerks verdreht Zeiger
Tankuhr zeigt insgesamt falsch an Vorwiderstand bzw. Justage-Widerstand haben Kurzschlüsse zwischen Windungen Vor- bzw. Justage-Widerstand
Tankuhr zeigt insgesamt falsch an Verdreckte/korrodierte Anschlüsse am Tankgeber Kein Defekt an der Tankanzeige
Tankuhr hängt beim Start in der Leer-Position Verdreckte/verharzte Welle des Drehspulmesswerks Säubern/Schmieren der Welle

Alle oben genannten Defekte lassen sich, wenn richtig erkannt, leicht beheben. Prinzipiell kann natürlich auch das Drehspul-Messwerk selbst defekt sein, in diesem Fall wäre eine Reparatur ungleich schwieriger. Aber einen solchen Fall habe ich persönlich auch noch nicht vorgefunden.

Prüfen der Tankanzeige ohne Zerlegen

Wenn man die Tankanzeige erstmal nur grob durchmessen will, kann man dies tun, ohne sie zu zerlegen. Man misst zunächst die Widerstände zwischen Gehäuse, Anschluß G und Anschluß +. Dort sollte man normalerweise ungefähr folgende Werte messen, siehe auch Schaltplan:

G nach +: ca. 240Ω

+ nach Gehäuse: ca. 340Ω

G nach Gehäuse: ca. 115Ω

Weichen die gemessenen Werte davon deutlich ab, kann das u.a. folgende Ursachen haben

Abweichungen Messwerte an der Iltis-Tankanzeige
Messpunkte Messwert mögliche Ursache
G nach + ca. 300Ω Justage-Widerstand defekt
G nach + < 220Ω Kurzschluss Justage-Widerstand
G nach + > 100kΩ Vorwiderstand defekt
G nach Gehäuse > 100kΩ Kabelbruch auf Platine


Sind alle Widerstandswerte im Sollbereich, dann ist die Tankanzeige vermutlich nicht das Problem (es sei denn der Zeiger der Anzeige hat sich auf der Welle des Drehspulmesswerks verdreht). Man sollte also zunächst beim Tankgeber und der Verkabelung im Iltis weiter suchen.

Zerlegen der Tankanzeige

Wenn man bei der groben Prüfung der Widerstandswerte oder aufgrund anderer Erkenntnisse davon überzeugt ist, dass die Tankanzeige defekt ist, dann bleibt einem nichts übrig, als diese zu zerlegen. Dies geht in folgenden Schritten.

1. Abnehmen des Zeigers. Dieser kann sehr fest auf der Welle des Drehspulmesswerks stecken. Meist bekommt man ihn mit den Fingernägel seitlich von der Achse gegriffen und mit etwas Mühe abgezogen. Notfalls kann man auch eine Gabel nehmen, bei der die Zinken sehr dicht stehen und den Zeiger damit vorsichtig abziehen. Dabei auf keinen Fall seitlich ziehen, weil sich sonst die Achse des Drehspulmesswerks verbiegen kann. Ebenfalls besser nicht versuchen, den Zeiger mit einem Schraubendreher abzuhebeln.

Hat man dabei trotz aller Vorsicht den Zeiger verbogen bzw. war der Zeiger vorher schon vebogen, so kann der Zeiger vorsichtig mit eine glatten Spitzzange gerichtet werden. Das geht erfahrungsgemäß ziemlich gut.

2. Abschrauben des Skalenblechs, dies ist mit zwei Schlitzschrauben befestigt, die normalerweise mit grünem Lack rückseitig gesichert sind und daher etwas schwer aufgehen. Unter dem Skalenblech befindet sich eine Isolierung aus Papier, diese vorsichtig behandeln und nicht zerstören.

3. Abschrauben des "Blechbechers" über dem Vorwiderstand hinten. Das geht ganz gut mit einer kleinen Spitzzange

Abschrauben des "Blechbechers" mit einer Spitzzange

4. Ablöten des großen Vorwiderstands (rote Leitung) vom Anschluss +

5. Ablöten der grünen Leitung vom Anschluss G

6. Abnehmen des Messwerks vom Gehäuses

Die Platine muss nicht vom Messwerk getrennt werden.

Danach sollten alle Teile ungefähr wie abgebildet auf dem Tisch liegen:

Zerlegte Tankanzeige


Klemmender Zeiger

Ein Problem an älteren Tankanzeigen des Iltis ist häufig, dass die Anzeige nach dem Stand des Fahrzeugs, insbesondere wenn es länger stand, beim Starten in der "Leer" Position ganz links "kleben" bleibt und erst durch beherztes Klopfen auf den Tacho zu einer Anzeige zu motivieren ist. Das ist ein rein mechanisches Problem, die Welle des Drehspulmesserks ist verdreckt bzw. ältere Schmierstoffe sind verharzt.

Um das Problem zu lösen kann man die Welle säubern und mit etwas Teflon-Spray (PTFE Feststoff-Schmiermittel) schmieren. Das geht am Besten, wenn die Tankanzeige komplett zerlegt ist, geht aber notfalls auch bei einer zusammengebauten Anzeige.

1. Mit Pressluft vorsichtig von vorne entlang der Welle ausblasen

2. Welle von vorne mit Tuner-Spray einsprühen und damit reinigen

3. Welle von vorne mit etwas Teflon-Spray einsprühen

Prüfen der Teile

Ist die Tankanzeige zerlegt, dann prüft man die Teile, indem man sie gemäß Schaltplan durchmisst, sowie optisch auf Defekte prüft. Sind die Widerstände (Drahtspulen) durch Überspannung beschädigt, dann sieht man das meistens schon an Brandspuren, Verfärbungen und geschmolzenem Isolierlack. Es kann aber auch innerhalb der Widerstands-Spulen zu Kurzschlüssen oder Kabelbrüchen kommen, die man von außen nicht sieht.

Ebenso prüft man, ob die hauch-dünnen Drähte vom Messwerk und dem Justage-Widerstand noch sauber auf der Platine angelötet sind. Manchmal ist hier ein Kabelbruch festzustellen. Durchmessen hilft auch hier ;-)

Platine des Messwerks mit Lötstellen


Reparatur der Widerstände


Meist sind entweder der Vorwiderstand oder der Justage-Widerstand oder gar beide defekt. Diese lassen sich aber recht einfach reparieren, indem man sie mit geeignetem Widerstandsdraht neu wickelt. Ich nehme dafür Widerstandsdraht mit 63Ω/m, den gibt es z.B. beim großen C auf ner kleinen 5m Rolle für unter 2€, das genügt für eine Tankanzeige. Wer gleich richtig einsteigen will, kann sich natürlich auch ne 1400m Rolle für ca. 40€ kaufen.

Für den großen Vorwiderstand mit seinen ca. 205Ω braucht man ca. 3,3m Draht, man nimmt lieber etwas mehr als zu wenig, denn abschneiden ist bekanntlich einfacher als dranschneiden. Das sind ca. 90 Windungen auf der Spule. Für den kleinen Justage-Widerstand mit seinen ca. 52Ω braucht man ca. 85cm Draht, die Windungen habe ich hier nicht gezählt.

Zunächst wird der alte Widerstandsdraht des defekten Widerstands von der Spule abgewickelt, danach wird die Spule vorsichtig gereinigt. Der neue Draht wird eingefädelt und vorsichtig und recht stramm aber nicht zu fest gleichmäsig auf den Spulenkörper aufgewickelt.

Beim Vorwiderstand daran denken, dass die Anschlussdrähte lang genug sind und über die roten Plastikisolierung hinaus reichen.

Danach werden beide Enden mit dem Lötkolben erhitzt, so dass der Lack schmilzt, erkennbar an kleinen Rauchwölkchen, und mit Lötzinn versehen. Danach den Widerstand nachmessen, ggf. nochmal ein paar Windungen abwicklen, falls der Widerstand noch zu hoch ist.

Zum Schluß, wenn alles stimmt, die roten Plastikisolierungen an dem Vorwiderstand anbringen.

Wenn man beabsichtig die Tankanzeige auf das eigenen Auto fein zu justieren, dann sollte man den Justage-Widerstand von vornherein um einiges höher ansetzten, so ca. 65Ω, damit man später noch Spielraum für die Justage hat.

Wenn später alles fertig ist und ggf. neu justiert, dann kann man die Spulen z.B. mit grünen Tauchlack oder Lötschutzlack versiegeln.

Zusammenbau und Justage

Der Zusammenbau der Tankanzeige erfolgt in umgekehrter Reihenfolge des Zerlegens. Nach dem Zusammenbau muss man mindestens den Zeiger neu justieren. Wer sich die Mühe macht, bei dem eigenen Iltis die Widerstandswerte des Tankgebers bei voll und leer genau zu ermitteln (gemessen am Besten am Tacho), kann die Tankanzeige auch so exakt fein-justieren, das sie hinterher sehr genau und verlässlich anzeigt - ich spreche da aus Erfahrung ;-)

Um die Tankanzeige zu justieren braucht man ein (Labor-) Netzteil das min. 200mA bei 24V zur Verfügung stellt, sowie mehrere Lastwiderstände (min. 2W) für voll (1/1), halb voll (1/2), Reserve (R) und leer (R). Die Widerstandswerte finden sich unter Tankgeber bzw. werden durch eigene Messungen am Fahrzeug/Tankgeber ermittelt. Die Tankanzeige wird an das Netzteil angeschlossen (24V an +, Masse an das Metalgehäuse), der Lastwiderstand wird zwischen G und Gehäuse geklemmt. Dann wird das Netzteil angeschaltet.

Zunächst wird der Lastwiderstand für voll eingesetzt, das können zwischen 3Ω und 9Ω sein, je nach Tankgeber. Standard ist angeblich 3Ω, bei meinem Iltis sind es jedoch 8Ω. Dann wird die Nadel des Tankgebers vorsichtig so aufgesetzt, dass sie genau auf voll (1/1) steht.

Dann werden die Last-Widerstände für halb (ca. 39Ω), Reserve (ca. 65Ω) und leer (ca. 70Ω) angeschlossen und die Anzeige kontrolliert. Normalerweise sollte die Anzeige bei allen drei schon ziemlich im Sollbereich sein.

Ist dort eine störende Abweichung festzustellen, so kann die Anzeige noch feinjustiert werden:

Abweichungen Messwerte an der Iltis-Tankanzeige
Abweichung Ursache Abhilfe
Anzeige bei "leer" zu hoch Justage-Widerstand zu klein Justage-Widerstand vergrößern
Anzeige bei "Reserve" zu tief, d.h. schon bei leer Justage-Widerstand zu groß Justage-Widerstand verkleinern

Nach jeder Änderung des Justage-Widerstands muss zunächst dann wieder die Voll-Stellung des Zeigers justiert werden. Das Ganze kann durchaus ein mühsames Spiel sein, nicht die Gedult verlieren !

Stimmt die Anzeige schlussendlich, dann wird die Nadel nochmal vorsichtig etwas fester gedrückt. Hat man den Eindruck, das die Nadel zu locker sitzt, kann man auch vorher mit einem Seitenschneider vorsichtig die Buchse der Nadel etwas zusammen drücken.

Beim Zusammenbau daran denken, die Schraubverbindungen wieder mit Lack zu sichern, ich nehme dafür auch grünen Tauchlack.

Schutz vor Überspannung

Ein typisches Merkmal defekter Tankanzeigen sind durchgebrannte Widerstände aufgrund von Überspannung. Das passiert, wenn Leute mit defekten Lima-Reglern herumfahren, woduch die Bord-Spannung gerne mal auf 45V und mehr ansteigt. Um für diese Fälle die Tankanzeige vor dem Durchbrennen zu schützen, habe ich in allen Tankanzeigen, die ich repariert habe, zusätzlich eine sog. Selbstrückstellende Sicherung oder "Multifuse" mit 100mA eingebaut. Das sind eigentlich PTC-Widerstände, die sich bei einem zu hohen Stromfluss erhitzen und dann den Strom unterbrechen, bevor etwas kaputt geht, nach dem Abschalten kühlen sie wieder ab und geben den Stromfluß wieder frei.

Die Sicherung kommt mit dem einen Beinchen innen an den +-Anschluss der Tankanzeige, das rote Kabel zum Vorwiderstand wird dann an dem anderen Beinchen angelötet. Die Sicherung liegt also in Reihe vor dem Vorwiderstand, so dass der komplette Strom durch die Sicherung fließt.

Da diese Sicherungen auch einen gewissen Widerstand haben (ca. 2Ω), kann man das gleich beim Wickeln des Vorwiderstands berücksichtigen und entsprechend abziehen - aber selbst wenn man das nicht tut, ist die Ungenauigkeit durch die Sicherung nur sehr gering und zu vernachlässigen. Es ist also auch möglich diese bei jeder Tankanzeige einzubauen, die man eh gerade in den Fingern hat.

Hier zwei Bilder, wie das dann in der Praxis aussieht:


Alternative Tankanzeigen

Natürlich habe ich mir auch Gedanken darüber gemacht, ob und wie es möglich wäre, mechanisch in den Tacho passende Tankanzeigen anderer VW-Fahrzeuge für den Iltis zu nutzen. Da bieten sich auf den ersten Blick Repro-Tankanzeigen für den VW-Käfer an, die in der 12V Ausgabe für relativ wenig Geld (ca. 20€) angeboten werden.

Da ich einfach zu neugierig war, habe ich eine solche übers Internet bestellt, so dass ich sie zurückgeben konnte.

Repro Tankanzeige vom VW Käfer


Diese Anzeigen sind sehr primitv aufgebaut und verwenden kein Drehspulmesswerk wie im Iltis, sondern einfach einen Lastwiederstand, der sich stromabhängig erhitzt und dadurch eine Bimetal-Feder erwärmt, die wiederum ihre Bewegung auf den Zeiger überträgt. Die Anzeigen reagieren demzufolge auch sehr träge und abhängig von der Außentemperatur.

Um es kurz zu machen, diese Anzeigen lassen sich leider nicht vernünftig an den Iltis anpassen. Dies liegt nicht daran, dass sie für 12V ausgelegt sind, das wäre ja durch einen einfachen Spannungsregler zu lösen, sondern es liegt an der Kennlinie des Tankgebers und der Anzeige.

Die typischen Werte eines Käfer-Tankgebers sind nämlich wohl wie folgt (Quelle: Käferteam Nürnberg)

Stellung Widerstand  % Vollausschlag
0/1 47 Ohm 0%
1/2 22 Ohm 32%
1/1 10 Ohm 100%

Im Vergleich dazu typische Werte des (meines) Iltis

Stellung Widerstand  % Vollausschlag
0/1 70 Ohm 0%
R 65 Ohm 8%
1/2 39 Ohm 50%
1/1 8 Ohm 100%

Wie man sieht, ist die Anzeige der Käfer-Tankanzeige nicht linear, im Gegensatz zum Iltis. Dies liegt vermutlich daran, dass sich der Käfer-Tank nach unten hin deutlich verjüngt - wohingegen der Iltis Tank, von den runden Kanten abgesehen, ziemlich genau rechteckig ist, was bedeutet, dass Schwimmerstand und Tankfüllung weitgehend linear zueinander sind.

Um eine Käfer-Tankanzeige im Iltis vernünftig nutzen zu können, müsste man also eine aufwändige, aktive Schaltung zur Kompensation der Kennlinie entwickeln, was wohl (noch ?) nicht sinnvoll ist.

Elektrik

Anschlüsse an der Kraftstoffanzeige

Bild 1 / Vorsicht! Hier stimmt was nicht.

Das Problem mit den vertauschten Anschlüssen.

  • Die Spannungsversorgung [+] der "Tankanzeige" ist schwarz-violett
  • Der Minusanschluß [-] , der über den Widerstand im Tankgeber zur Fahrzeugmasse geht, ist violett- schwarz

Die Farbkodierung ist hier nicht glücklich gewählt. Weiter unten im Artikel steht aber, wie man auch ohne Raten oder Messgerät heraus bekommt, was nun was ist.

Die Ausprägungen vom Hersteller für die Anschlüsse [+] und [-] bzw. G (Ground) scheinen in Ordnung, wenn man sie im Bild 1 vergleicht. Aber leider weit gefehlt. Hier hat sich, wie man weiter unten in den Bildern 2 und 3 erkennen kann, ein Fehler seitens des Herstellers eingeschlichen.

MERKE:
Werden die Anschlüsse vertauscht, arbeitet die Anzeige falsch und ist somit nutzlos. Anzeige steht permanent auf NULL und möchte, je voller der Tank wird, noch mehr Richtung (unter) NULL anzeigen.

Korrekte Anschlussweise ist wie folgt:
Im Bild 2 ist die korrekte Verkabelung dargestellt.
Das [+] Kabel schwarz-violett geht auf die interne Verkabelung (ROT)
Das zum Tankgeber führende Kabel violett-schwarz geht auf die intere Verkabelung (GRÜN)

Die falsche Verkabelung
Die Verkabelung, die in Bild 3 dargestellt ist, ist FALSCH!
Das [+] Kabel (schwarz-violett) wurde hier zwar wie vom Hersteller ausgezeichnet wieder auf den [+] Anschluss gesteckt, aber wie man gut auf Bild 3 erkennen kann, wurde hier das interne "GRÜNE" Kabel fälschlicherweise auf den [+] Kontakt gelötet.

Abhilfe

  • Wer die Möglichkeit hat es umzulöten - dann stimmen auch wieder die werksseitigen Bezeichnungen - kann diesen tun. Erspart einem auch das "dumme Gesicht", wenn man sich bei späteren Arbeiten an diesen Fehler nicht mehr erinnert.
  • Wer da weniger Probleme mit hat, dass die Anschlüsse falsch bezeichnet sind, sollte wenigstens mit einem wasserfesten Filzschreiber die Anschlussbezeichnungen auf der Fehlproduktion berichtigen und dann lediglich die Kabel umstecken. Sonst später ebenfalls dummes Gesicht, wenn man feststellt, dass die Anzeige nicht mehr richtig funktioniert.


Schaltung der Tankanzeige

Bild 4 / Schaltplanausschitt
  • BG2 ist die Kaftstoffanzeige
  • [+] 24Volt Anschluss. (Von oben kommend im Schaltbild) Vorort auch gut zu erkennen auch an der Kabelverzweigung (2 Kabel)
  • [-] Masseanschluss geht zum Tankgeber. Hier mit BF1 bezeichnet.
  • Die Steckverbindung AL5 zwischen Anzeige und Geber befindet sich in der Steckerleiste (12fach) unter dem Instrumentenbrett.

Die Verbindung AL5 ist auch die Hauptverbindung des Kabelstranges, welcher in das Heck führt.

Der Tankgeber BF1 ist gegen Masse geschaltet. Der Massepunkt(15) vom Tankgeber. befindet sich am unteren, linken, hinteren Anschlussblech. / Heckbereich des Fahrzeugs.

Nützlich zu wissen
Das [+] Kabel von BG2 geht auch nach JU6, verzweigt sich dort wieder, geht weiter nach JU7 und versorgt nach einer weiteren Verzweigung bei JU7 auch den Anschluss JU2 mit Spannung.

  • JU6 = Warnleuchte Kühlmittelübertemperatur
  • JU7 = Kontrollleuchte Öldruck
  • JU2 = Warnleuchte Ölübertemperatur

JU7 versorgt noch über eine interne Brücke JU8 mit einem Spannungspotenzial.

  • JU8 = Ladekontrollleuchte


Sonstiges zur Tankanzeige

Verweise auch auf:

Persönliche Werkzeuge