Instrumentencluster Ford Focus 2

Een auto die slecht of niet wil starten, omdat het instrumentenpaneel defect is… Het klinkt voor de leek misschien heel vreemd, maar het kan echt. De elektronica in moderne auto’s is dermate van elkaar afhankelijk dat de uitval van één component al voor flinke problemen kan zorgen. Signalen die via het instrumentenpaneel naar de ECU verzonden worden, komen daardoor helemaal niet meer aan, met alle gevolgen van dien.


Je verwacht dit soort problemen waarschijnlijk alleen bij de duurdere luxe auto’s, aangezien die vaak helemaal overladen zijn met elektronica, maar het kan ook zeker voorkomen bij de wat meer alledaagse voertuigen zoals bijvoorbeeld de Ford Focus. Bij het 2e type uit de Focus-reeks, de DA2, wordt er inderdaad relevante informatie via het instrumentencluster verstuurd en uitval van het cluster kan betekenen dat de auto niet meer reageert op het gaspedaal of op een later tijdstip niet meer wil starten. Gelukkig komt dit zeer zelden voor. Mocht het je nu toch overkomen dat de auto niet wil starten, dan kan een flinke klap op het dashboard nog wel eens (tijdelijk) helpen.

Instrumentencluster Ford Focus 2

Wat raakt er in veel gevallen defect?

Het instrumentencluster van de Ford Focus 2 heeft eigenlijk veel vaker en veel sneller last van andere klachten waarbij de auto gelukkig nog wel start. Zo kunnen 1 of meerdere wijzers terug naar 0 vallen, de displayverlichting kan wegvallen en diverse CAN-fouten zoals foutcode U1900 komen vaker voor. Maar wat raakt er in die gevallen eigenlijk defect aan het cluster?

Het verhaal is in grote lijnen gelijk aan die van het instrumentencluster van Volvo. Overal op het Printed Circuit Board (PCB) zitten kleine netwerken met weerstanden. Cracks in deze netwerken veroorzaken allerlei klachten, waaronder het uitvallen van elementen. De netwerken zitten erg ingewikkeld in elkaar, dus het is goed zoeken voordat duidelijk is waar het probleem zich bevindt en welke functies dit aanstuurt. Cracks komen ook in via’s (interne verbindingen in de printplaat) voor, wat het zoeken naar het defect nog lastiger maakt. Bovendien zien we ook wel eens dat de pootjes van de processor niet allemaal meer vast zitten op de printplaat. Je kunt je voorstellen dat de processor dan niet meer functioneert zoals dat zou moeten.

Ford Focus 2 printplaat

Het revisieproces

Het revisieproces bestaat voor een groot deel uit testwerk en diagnose stellen. Het heeft ons aardig wat tijd aan research gekost om alle binnenkomende CAN-berichten te ontcijferen en vervolgens te kunnen gebruiken, maar daardoor zijn we nu wel in staat om elke functie afzonderlijk aan te sturen en te testen op gebreken. We hebben de beschikking over een zeer uitgebreide Vision testomgeving waarmee we eigenlijk alles op commando kunnen aansturen. Toch was het nog een hele uitdaging om alle functies testbaar te krijgen. Dit type instrumentenpaneel maakt namelijk gebruik van twee verschillende CAN-bussen: de eerste met een snelheid van 125kbps (mid speed) en de tweede met een snelheid van 500kbps (high speed). Bovendien zijn er ook nog functies die afhankelijk zijn van andere signalen dan de CAN-berichten. Er komt dus nogal wat kijken bij het controleren van alle functies.

Mochten er bij deze uitgebreide entrytest gebreken naar boven komen, dan wordt dit vergeleken met de klacht. Dit moet natuurlijk wel met elkaar matchen. Vaak worden er wel meer defecten gevonden dan dat er vooraf worden opgegeven bij het toesturen, maar dit is geen enkel probleem aangezien elk cluster toch het vaste revisietraject doorloopt. Elk bekend zwak punt wordt altijd aangepakt, dat is het grote verschil tussen reparatie en revisie. Het maakt voor de revisie zelf dus niet veel uit wat er nu wel en wat er nu niet defect is. De volgende lijst wordt in ieder geval altijd gecontroleerd op defecten:

Testmachine voor instrumentencluster Ford Focus 2

  • Voeding en massa

  • Het 5V circuit

  • Alle leds van het instrumentencluster, ook die van het display en de naalden dus

  • De werking van CAN HS en CAN LS (500kbps en 125 kbps)

  • Het doorgeven van diverse signalen via de CAN-bussen (RPM, snelheid, koelwatertemp. enz.)

  • Het doorgeven van diverse signalen buiten de CAN-bussen om (signaal gaspedaal, tankinhoud enz.)

Nadat alle problemen gelokaliseerd zijn, wordt het glas verwijderd en worden de naalden voorzichtig losgehaald. Wat volgt is specialistisch soldeerwerk. We zullen niet teveel in detail treden, maar vooral rondom de tere componenten is het heel erg oppassen geblazen. Zo kan bijvoorbeeld de processor erg snel beschadigd raken door oververhitting en/of kortsluiting. Op de plaatsen waar via’s defect zijn geraakt, wordt een bypass gecreëerd.

Printplaat Ford Focus 2

Zodra alle zwakke punten zijn behandeld, kan de unit weer in elkaar gezet worden. Maar ja, hoe zet je die naalden nu precies op de goede stand terug? Om die uitdaging op te lossen, hebben we onze Vision testomgeving zo geprogrammeerd dat we de wijzers tijdelijk op een vaste stand kunnen laten staan, zoals bijvoorbeeld 100 km/h en 4000 rpm. Het goed terugzetten van de naalden wordt hierdoor een stuk eenvoudiger.

Uiteraard gaat het cluster niet retour voordat deze nogmaals uitgebreid getest wordt. Na deze eindtest wordt het glas weer voorzichtig gemonteerd en zorgt onze logistieke afdeling voor de verdere afwikkeling.

Het instrumentencluster van de Ford Focus 2 in detail

Het dashboard van de Ford Focus ziet er op het eerste gezicht misschien vrij eenvoudig uit, maar het digitale display tussen de analoog uitziende meters verraadt eigenlijk al direct dat we met een modern instrumentencluster te maken hebben. Hoewel sommige functies misschien analoog lijken, zijn ze dat in de praktijk zeker niet. De naalden van de meters bewegen door het gebruik van stappenmotoren, welke hun signaal van de processor ontvangen. Deze signalen zijn meestal afkomstig van de diverse CAN-berichten, die per seconde soms wel honderden keren worden toegestuurd. Eén stekker is dus alles wat het cluster met de rest van de auto verbindt. Analoge tellerkabels zijn echt niet meer van deze tijd.

Instrumentencluster Ford Focus Printplaat

Bekijken we de stekker wat gedetailleerder, dan valt direct op dat er maar liefst 32 pinnen gebruikt worden. Waarom gebruikt dit cluster zoveel pinnen als er gebruik gemaakt wordt van het CAN-netwerk? Worden alle CAN-berichten dan niet over twee lijnen (CAN-H en CAN-L) verstuurd? Zoals we zojuist al vertelden, staat dit instrumentenpaneel met meerdere componenten in verbinding. Naast de gebruikelijke verbindingen voor Vcontact, Vbattery en massa, ontvangt dit cluster bijvoorbeeld ook een aantal aparte signalen die lang niet allemaal via CAN verstuurd worden. We zullen een aantal voorbeelden geven.

  • 1. Eén van die signalen die over een aparte lijn verstuurd wordt, is een weerstandssignaal vanaf het elektronische gaspedaal. Dit signaal wordt via een aparte pin ontvangen en omgezet naar een CAN-bericht, waardoor het signaal ook bruikbaar wordt voor de PCM (Powertrain Control Module). De PCM is voor het gaspedaalsignaal dus volledig afhankelijk van het instrumentencluster: valt het cluster uit, dan ontvangt de PCM dus ook geen signaal meer van het gaspedaal. Je kunt het gaspedaal dan zo diep intrappen als je wilt, maar er gebeurt echt helemaal niets…

  • 2. Een andere pin is speciaal gereserveerd voor de aansturing van de wijzerplaatverlichting. Deze verlichting bestaat volledig uit LED’s en krijgt zijn voeding vanaf de verlichtingsschakelaar. Wordt de verlichting ingeschakeld, dan gaat de wijzerplaatverlichting ook direct branden. De dimmende functie van deze verlichting wordt in de verlichtingsschakelaar zelf geregeld.

  • 3. Er zijn ook 3 pinnen in gebruik die aan massa geschakeld kunnen worden zodra het menu in het cluster bediend wordt via de knoppen op de stuurkolomschakelaar. Het bedienen van de knoppen geeft daardoor een kort signaal richting de processor die op zijn beurt het menu op het display laat verspringen.

  • 4. En dan zouden we haast nog vergeten dat er niet 1 maar 2 CAN-bussen worden gebruikt, waardoor er 2 pinnen gebruikt worden voor het mid speed CAN-netwerk en ook nog eens 2 pinnen voor het high speed CAN-netwerk.

De boodschap is waarschijnlijk wel duidelijk: in dit korte verhaal hebben we al 12 pinnen beschreven die elk een eigen functie hebben en we hebben slechts een klein deel van alle functionaliteiten gehad. Het is dus niet moeilijk om tot 32 pinnen te komen bij een multifunctioneel cluster zoals dat van de Ford Focus 2. CAN is misschien niet meer weg te denken uit moderne auto’s, maar het netwerk is zeker niet allesomvattend. Het gebruik van aparte signalen zal dus in de toekomst ook zeker blijven bestaan.

Maar nu willen de specialisten natuurlijk ook wel weten op welke pinnen de bovenstaande functies aangesloten zitten? We hebben een korte praktische lijst gemaakt:

  • Pin 06 = Massa

  • Pin 04 = 12v Vcontact

  • Pin 09 = Wijzerplaatverlichting

  • Pin 17 = CAN(1)-L (500kbps)

  • Pin 18 = CAN(1)-H (500kbps)

  • Pin 22 = CAN(1)-L (125kbps)

  • Pin 23 = CAN(1)-H (125kbps)

  • Pin 32 = 12v Vbatt

Er valt verder nog heel veel te vertellen over de werking van de processor, het geheugen en het CAN-netwerk, maar we hebben al eerder een uitgebreid artikel geschreven over het instrumentenpaneel van Volvo waarin deze onderwerpen ook aan bod kwamen. Wie dus iets meer te weten zou willen komen over CAN en CAN-berichten, raden we zeker aan om dat eens te lezen. Het artikel is te vinden onder “AC Insights” op www.actronics.eu.

Er is tot slot wel nog een praktische tip waar we kort bij stil willen staan:
Een helaas bekend fenomeen bij modern elektronica is het stiekem blijven gebruiken van stroom nadat deze ogenschijnlijk was uitgeschakeld. Ook het cluster van de Ford Focus 2 kan hier last van krijgen. Het cluster van de Ford Focus DA2 verbruikt in stand-by modus normaal gesproken zo’n 0,06mA. Ingeschakeld is dit ongeveer 0,7mA. Mocht je dus aan de stekker willen meten of het cluster toch stiekem stroom verbruikt, dan kunnen deze waarden als referentie gebruikt worden.

Demontage van de unit

LET OP! We weten uit ervaring dat het glas van het cluster heel snel kan breken tijdens demontage. Het cluster zit behoorlijk goed vast in het dashboard en teveel spanning op bepaalde punten kan scheuren en/of breuken in het glas tot gevolg hebben. We hebben als extra hulp een uitbouwinstructie geplaatst bij de productinformatie: Ford Focus II 2005-2010. Deze is in te zien zodra er is ingelogd.

De demontage van het cluster is vrij eenvoudig, maar wees dus niet te ruw. Trek eerst de bovenste cover los die de stuurkolom laat aansluiten op het dashboard. Deze zit geklikt. Eenmaal verwijderd worden twee torx-schroeven zichtbaar waarmee het cluster zit vastgemaakt. Draai deze schroeven los, maar trek de onderzijde van het cluster nog niet naar je toe. Het is namelijk verstandiger om aan de bovenzijde te beginnen, waar het cluster op meerdere punten in het dashboard zit vastgeklikt. Het losmaken zal makkelijker gaan door iets tussen het cluster en het dashboard te drukken (hier bestaat ook speciaal gereedschap voor), maar kijk uit dat het glas niet breekt en het dashboard niet beschadigd. Eenmaal los hoeft alleen de stekker aan de achterzijde nog losgehaald te worden.