Kategóriák
Maga az iparos. Történetek a múltból és a jelenből.

Servo javítás folytatódik – jöhet a cica, megsült a hurka!

A sorozat előző része ott ért véget, hogy a servo tápegységének hibáját sikerült megtalálni. A servo dobozt visszavitem a megrendelőhöz és beépítettem.

A bekapcsolás előtt ellenőriztem amit kell, majd bekapcsoltam a gépet.

Bekövetkezett, amitől tartottam: a servo egység fő tápfeszültség bekapcsolása pillanatában ismét belső hibát érzékelt és letiltott.

Most viszont már – mivel az analóg rendszer tápfeszültség ellátása már rendben volt, a hibára utaló jelzés is látható volt.

Sajnos az „X” tengely hajtása a működtető feszültség rákapcsolásakor hibát jelzett.

Az „X” tengely analóg szabályozott hajtását még a gyárban szétszereltem, és egy kísérletet végeztem vele:

A hajtás alapvetően két részre tagolható: egy analóg elektronikát tartalmazó szabályozó áramkörre és egy nagy teljesítményű kimenő fokozatra.

Mielőtt hazavittem a hajtást, úgy gondoltam egy kísérlettel szűkíteni lehetne a hibakeresést: Azonos elektronikát használó másik tengely szabályozó paneljét cserélve a vizsgált készülék azonos paneljével szűkíthető a hiba. A panelt átcserélve a hiba nem ugrott át a másik tengelyre, tehát a helyben maradt teljesítmény fokozatban kellett keresni a hibát.

X tengely  servo analóg szabályozott hajtása.
X tengely servo analóg szabályozott hajtása.

A hajtást összeraktam majd a műhelyembe szállítottam.

Felső részen a hibrid áramköröket is tartalmazó szabályozó elektronikát, alatta a hűtőbordák közt a teljesítmény fokozat meghajtását, a hűtőbordákon pedig a teljesítmény fokozatot láthatja az érdeklődő.

Szabályozó fokozat leszerelve.
Szabályozó fokozat leszerelve.

Tovább folytatva a szétszerelést bontottam a csatlakozást a teljesítmény fokozat és a szabályozó áramkör közt.

A teljesítmény fokozat meghajtását kiszereltem, és az alkatrészeket műszerrel ellenőriztem. Az ellenőrzés során hibás alkatrészt nem találtam, ezért tovább folytattam a boncolást.

Teljesítmény fokozat vizsgálat.
Teljesítmény fokozat vizsgálat.

A teljesítmény fokozatok műszeres ellenőrzése következett. Először összehasonlító méréseket végeztem bontott csatlakozások mellett. (a panelt lehúztam a meghajtó panelről) Ellenőriztem a hőérzékelőket, mivel párhuzamosan voltak kapcsolva, ezért NO (normaly open) működésűként ellenőriztem. Felemelve pákával melegítés közben mértem, jól hallhatóan kattant és működött.

Ezután a kimenő tranzisztorok emitter – kollektor nyitását mértem. három áramkör esetében 0,34 voltot jelzett a műszer, egy áramkörnél viszont 0V értéket jelzett. Megvagy! gondoltam.

Meghajtó tranzisztor előkészítése mérésre.
Meghajtó tranzisztor előkészítése mérésre.

Az illető panelt gondosabb vizsgálathoz készítettem elő. Leforrasztottam a meghajtó tranzisztor emitterére menő huzalt, majd összehasonlító mérést végeztem a már jónak mért panelon szerelt alkatrésszel.

A meghajtó tranzisztor (BUW 32A) jónak bizonyult, így nem volt más hátra a zárlatos eszközt a három párhuzamosan kapcsolt tranzisztor közt kell keressem.

Ahhoz, hogy a vizsgálatot el tudjam végezni, felrajzoltam a kapcsolási rajzát egy panelnak.

Kimenő fokozat kapcsolási vázlat.
Kimenő fokozat kapcsolási vázlat.

Nosza, őket is előkészítettem, szerencsére a panel egy oldalon fóliázott volt, furatfém nélkül, ezért csak a forraszanyagot kellett eltávolítani.

Kimenő tranzisztorok előkészítése.
Kimenő tranzisztorok előkészítése.

Az alkatrészek lábát furatközépre állítva el tudtam végezni a mérést. Hamar meg is lett a zárlatos példány.

Ahhoz, hogy az áramkör megfelelően működjön, szerencsés ha a párhuzamosan kapcsolt tranzisztorok válogatott példányok, és ezért mind a három tranzisztor cseréje mellett döntöttem, bár csak egy volt hibás. Amíg az alkatrész megérkezett, az analóg szabályozási rész egyes alkatrészeit vizsgálgattam.

Mérésre előkészített kondenzátorok .
Mérésre előkészített kondenzátorok .

A tápfeszültség zaj és zavar mentesítését végző 220uF kapacitású elektrolit kondenzátorait vettem górcső alá. Ahhoz hogy a kondenzátorok hatékonyságáról meg tudjak győződni kapacitás mérést végeztem. A mért értékek kismértékben a névleges érték alatt voltak.

Ezután a kondenzátorok ESR értékeit mértem meg, ami 2.1 – 2.4 ohm között voltak. Ezek bizony már fáradtak, gondoltam, mivel egy új jó minőségű, azonos kapacitású elektrolit kondenzátor ESR értékét 0,07 ohm közelében mértem átlagosan.

Az alkatrészek megérkezése után nekiláttam a kiszerelésnek, és az új példányok beépítésének. A hővezető pasztát eltávolítottam a hűtőfelületről és a csillámlemezről is.

Alkatrészek csere közben, előkészítés.
Alkatrészek csere közben, előkészítés.

Az előkészített alkatrészeket bepasztáztam, majd felszereltem a hűtőbordára. A csavarkötést többször utánahúztam óvatosan, hogy a pasztának legyen ideje kijönni, majd beforrasztottam az alkatrész lábait.

A beforrasztás után már alig bírtam a bőrömbe férni: szabadságot kértem a munkahelyemen és inaltam másnap beszerelni.

Az eredményben nem csalatkoztam: a gép pöccre röffent! Beindult – és ennek nagyon örültem.

Bal oldalt a számítógép jobb oldalt az analóg rész meghibásodott alkatrészei.
Bal oldalt a számítógép jobb oldalt az analóg rész meghibásodott alkatrészei.

A javítás során kitermelt hibás alkatrészek – amik megmaradtak láthatóak. Volt idő amikor már majdnem feladtam ezt a projektet, és kidobtam néhány IC-t, és egy elromlott ventilátort, így a teríték nem teljes.

Számlát írok, és csak remélem legközelebb könnyebb dolgom lesz.

Kategóriák
Maga az iparos. Történetek a múltból és a jelenből.

Előre, a medve bőrére!

Nos, az újonnan megkezdett vállalkozásom első nagyobb javítását szeretném bemutatni a következőkben. Még a hivatali munkám előtt 2022 augusztusában a KATA lepukkanása előtt sikerült befejezzem a tápegység javítást. A megrendelővel kötött megállapodásom szerint, és a saját nyugalmam érdekében is, szerettem volna, ha a gép próbaüzemben bizonyítja a javító szándékom sikerességét.

Néhány kisebb meghibásodást ide nem értve egy darabig ment a gép majd komolyabb zavar támadt az erőben: a hidraulika motor túlterhelés elleni védelme (hőkioldó) sorozatos leoldással jelezte, valami baj van.

Gép szekrény belseje.
Gép szekrény belseje.

A hibafelderítésről és javításáról – mivel az kevésbé dokumentált – most nem készítek bejegyzést, talán majd legközelebb. Lényeg a lényeg: egy relé kontakthibája és a szabályozó áramkörben egy műveleti erősítő meghibásodása okozta a bajt.

A javítás után azonban újabb meghibásodás kövekezett be: értesítettek, hogy egy délutáni műszak során a gép megállt, és azóta nem akar dolgozni.

Meghibásodott szervó elektronika szekrénye
Meghibásodott szervó elektronika szekrénye

A CNC gép szervó elektronikájának belső védelme a szervók bekapcsolása után letiltja a gép működését. Az öt tengely motorjainak a hajtását tengelyenként külön szabályozott hajtás elektronika végzi. Minden hajtás elektronikának van egy relével leválasztott kimente, mely bont amennyiben az illető szervó elektronika meghibásodást észlel.

A tengelyenkénti kimenetek sorba vannak kapcsolva a szekrényben, és ez a soros kapcsolású áramkör reteszeli a szervó elektronika teljesítmény táplálását biztosító mágneskapcsoló működtető tekercsét. Így amennyiben bármelyik szervó meghibásodást (túláram pl.) érzékel a motorok tápenergia kikapcsolása megtörténik.

A szervó elektronika működésért felelős analóg szabályzó áramkör tápenergia ellátása ettől teljesen független, saját leválasztott tápegységről működik. Így az analóg áramkörök hiba érzékelése független a motorok tápenergia ellátásától.

Korábban rendszeresen meghibásodást jelzett a képen középen látható „Z” tengely szervó elektronika, így elsőként ez került vizsgálatra.

Miután az áramkör is hibát érzékelt, azt gondoltam a hiba ebben az áramkörben keresendő. A méréseim azonban az áramkört hibátlannak mutatták.

Nosza, cseréljük fel az „Z” és „Y” tengely elektronikát! – jött az ötlet, arra számítva, hogy a hiba átugrik az „Y” tengelyre. (itt a tengelyt mozgató motorok teljesen azonosak, és a csere csak a gyors hibakereés eszköze, semmiképp sem gondoltam a tengelyek aktív vezérlésére)

Nem. Nem ugrott át. A „Z” tengely helyén az „Y” tengely áramköre ismét hibát generált. Gondolkodóba estem, de nem adtam fel. Nosza, megmértem a másik tengelyen lévő korábban hibát jelző elektronikát, hogy most érzékel-e problémát.

Legnagyobb megdöbbenésemre érzékelt. Gyorsan visszraktam mindent az eredeti helyére, majd megmértem a képen a harmadik elektronikát is. Az is hibát érzékelt.

A probléma nyilvánvaló: három külön tengely szervó elektronikája is hibát érzékel, látszólag pedig minden rendben van velük.

A problémára aludtam egyet, majd visszatérve jött az ötlet: nem valószínű hogy a három szervó egyszerre romlik el, máshol kell keresni a gondot. Úgy gondolkodtam, hogy a szervó elektronikák dobozába épített tápegység az egyetlen olyan áramkör, ami egyszerre okozza mindhárom tengely elektronika hibajelzését.

Csak ezzel az a gond, hogy a szerelhetősége nagyon problémás.

Nincs mit tenni, fel kell cimkézni és ki kell építeni az egész dobozt. gondoltam, és nekiláttam a teendőknek. Első a biztonság! – jutott eszembe. Ígya szerelés megkezdése előtt a gép főkapcsolóját kikapcsolt állásban rögzítettem, tábláztam, majd nekikezdtem a szerelésnek.

Cimkézett vezetékek.
Cimkézett vezetékek.

S az elhetározást tett követte: minden tengely vezetéket (tachogenerátor, motor, tengely alapjel) felcimkéztem, szigeteltem, majd kiszereltem.

Szervó helya a gépben.
Szervó helya a gépben.

Miután az összes csatlakozást bontottam, a doboz tartóit oldottam, és kiszereltem a szekrényből.

A további szerelést a műhelyemben végeztem. Először a tengelyek elektronikáit szereltem ki a készülékből, majd a doboz alját csavaroztam le.

Tápegység belseje.
Tápegység belseje.

A doboz belseje nagyon poros volt, de látható meghibásodást nem észleltem. Nekiláttam a portalanításnak. Oldalt egy hűtőborda alatt másik elektronikát láttam, azt is ellenőrízni akartam.

A hűtőbordán lévő szigetelt félvezetőket fém burkolat takarta, lecsavaroztam. A TO-3 as tokok nagyon porosak voltak, letakarítottam.

TO-3as tokok a porban.
TO-3as tokok a porban.

A bordák túloldalán szabályozó eletronika,volt szintén poros. Ezt is letakarítottam.

Szabályozó elektronika helye alulról.
Szabályozó elektronika alulról.

Sűrített levegővel a kiszerelt panelt is letakarítottam.Szemrevételezés után hibás alkatrészt nem látam.

Szabályozó panel letakarítva.
Szabályozó panel letakarítva.

Ezután az alsó panel alapos takarítás utáni átnézése következett.

Égésnyomyomok alulról.
Égésnyomyomok alulról.

És nicsak! Mintha égésnyomok lennének. Nosza, további takarítás után egyre jobban látszik a probléma.

Takarítás után.
Takarítás után.

Az áramkörbe egy diódahíd volt a meghibásodott áramkör. Kiforrasztás után már nyilvánvaló volt a helyzet.

A hasadék, ahol kiszállt a lélek a hídból.
A hasadék, ahol kiszállt a lélek a hídból.

Az áramkör cseréje után még gondolkodni kezdtem, mi mehetett még tönkre.

A pufferkondenzátorok jók voltak, de a hídhoz kapcsolt stabilizátor is meghibásodhatott. Ezért azt ellenőrízni kell:

A híd cseréje után áramgenerátoros tápegységről tápoztam meg a hidat, majd mértem a stabilizátor kimenetén a feszültséget.

Először örültem, mert a tápegység üresjárási árama 5 mA alatt volt. Így lassan emeltem a feszültséget, figyelve a kimenet. A feszültség növekedése követte a bemenetét, de 14 V értéknél megálltam: ha a stabilizátor kimenetén ugyanekkora a feszültség, az áteresztő elem zárlatára utal.

Első stabilizátor csere.
Első stabilizátor csere.

A csere után jobb lett a kedvem, a kicsrélt alkatrészek terítéken, kezdődjön a próba!

Kipurcant alkatrészek terítéken.
Kipurcant alkatrészek terítéken.

A berendezést hálózati feszültségre kapcsoltam, majd az analóg áramkörök tápellátásának szimmetrikusságát vizsgáltam. A tápellátásnak +/- 12 V értéknek kell lennie, egyforma stabilizátorok esetén, függetlenül a terhelés okozta melegedéstől. Ezért is szokás egy hűtőbordára szerelni őket. Cserélve a meghibásodott áramkört a másik tápegységet is ellenőríztem. A tápegység ugyan jó volt, de a kimenetek feszültsége közt 0,1V értéket mértem, ezért a másik áramkört is cseréltem, az előzővel közel azonosat válogatva.

Technológiai okokból a teríték bővült.
Technológiai okokból a teríték bővült.

A feszültség különbség 0,01V értékre csökkent, így a berendezés alapos portalanítása és összeszerelése mellett döntöttem.

Tájkép csata után.
Tájkép csata után.

Jövő héten látjuk, mi az eredmény, remélem végre már ennek is vége lesz egszer.

Annyi már biztos, hogy mielőtt átadom a gépet, nagyon alaposan kitakarítom a port belőle. Remélem tetszett a poszt, amint lehet évadzáró epizód következik.

Kommentek, észrevételek jöhetnek!

Kategóriák
Maga az iparos. Történetek a múltból és a jelenből.

Tápegység javítás folytatása

Néhány napja megkaptam a tápegység nyomtatott huzalozású panelját. A panel szitafelirat nélkül készült, annak prototípus jellege miatt. A beültetés tápegység részenként történt, elsőként a digitális 5V+ tápfeszültséget előállító részt valamint a +5V monitor, +5V biztonsági, és +24V -os tápegységeket ültettem be.

A tápfeszültséget beállító alkatrész helyére olyan alkatrészt raktam, ami a várható értéknél kb 20-30%-al nagyobb értékű, így a bemérés során vele párhuzamosan kapcsolt ellenállások válogatásával pontosan be tudom állítani a kimeneti feszültséget. A bemérés során labor tápegységről áramlimit alkalmazásával táplálom a panelt. Ez azért szükséges, mert ha nem indul el valamelyik kapcsolóüzemű tápegység, ne pusztuljon el lehetőleg semmi.

Szóval ennyi bemelegítés után következzen a tápegység beindítása.

Összerakás közben.
Összerakás közben.

A tápegységet az eredeti alkatrészeivel raktam össze, a kapcsolóüzemű tápegység energiatároló eleme egy tekercs volt, amit 20uH induktivitásúnak mértem. Ez tapasztalatom szerint kevés és méréseim is azt mutatták, hogy névleges terhelésnél a táp csuklik, – és a buck diódán (SCH1) eső feszültség eltünése ebben megerősített – nagyobb tekercs kell vagy gyorsítani kell a működési frekvencián. A felélesztett áramkörben az ST3524 típusú integrált áramkör végzi a megmunkáló gép fő digitális tápellátását végző kapcsoló tranzisztor vezérlését. A kapcsolótranzisztort a belső készülékdoboz aljára csavaroztam fel szigetelten.

Kapcsoló darlington tranzisztor hűtése.
Kapcsoló darlington tranzisztor hűtése.

A működési frekvencia növelése az ST3524-es áramkör 6-os és 7-es lábához kapcsolódó alkatrészek időállandót meghatározó ellenállás és kondenzátor értékeinek változtatásával történik. A kapcsolóelem melegedését és kollektorán lévő jelalakot figyelve a működési frekvenciának a növelése nem vezethet eredményre. A ki és bekapcsolás ideje és veszteségei a mintához képest a működési frekvencia csökkentését indokolja. Egyszerűen mondva, a darlington tranzisztor nem bírta, muszáj volt csökkenteni a frekvenciát. A működési frekvencia kezdetben 75kHz volt, az energiatároló induktivitást így mindenképp növelni kellett.

Ahhoz, hogy beinduljon a tápegység, a korábban felvett kapcsolási rajzon az ST3524-es áramkör V- (invertáló bemenő feszültség) bemenetét a feszültséget beállító visszacsatoló ellenállással a kimenetre kell kötni, ez adja a szabályozás visszacsatolását. A tápegység tervezője ezt úgy gondolta, hogy a gép elektronikájáról hozza vissza mint referencia jelet, és a panel (rajzon piros nyíllal jelölt csatlakozópontján) innen veszi a visszacsatolást. Ez első pillanatra érthető szándék, hiszen a tápfeszültségnek nem a kimeneten, hanem a felhasználás helyén kell pontosnak lennie.

Main +5V táp kapcsolási rajz.
Main +5V táp kapcsolási rajz.

A felélesztés idejére ezt egy ideiglenes huzallal oldottam meg. Megfigyeltem, hogy amíg nem volt a huzal felrakva, a tápegység kimenetén a bemeneti feszültség volt mérhető, a kapcsolótranzisztor be volt kapcsolva. Szerencsére a labortápon az áramlimit megvédett a tönkremeneteltől. A kimenetet védő tirisztort az élesztéskor még nem ültettem be, csak a szupresszor (SCR1) diódát. Így szépen felélesztettem az áramkört, majd a bemeneti feszültséget növeltem, (miután meggyőződtem a kapcsolás működéséről) majd névleges értéken (38V) műterheléssel hatásfok ellenőrzést végeztem. Az eredeti alkatrészekkel szánalmas 67%-os hatásfokot mutatott a tápegység!

Névleges terhelés mellett a működési frekvenciát, a visszacsatoló ellenállást és a tároló induktivitást szisztematikus kísérletezéssel változtatva optimumot kerestem. A működési frekvenciát a kimenet zajossá válása és a hatásfok optimuma adta ami kb 47 kHz értékre adódott. A buck diódán eső 1.2 V sok volt, nagy veszteséget okozott, itt alkalmasabb típus választással 0.44 V értékre sikerült leszorítani a maradékfeszültséget.

A tekercs induktivitását menetek letekerésével csökkentettem. A képen az eredeti tekercs (fekete) a kiindulási tekercs és a már kész tekercs látható a legombolyított huzal társaságában.

A tekercsek (végső, eredeti, kiindulási) és a letekert huzal.
A tekercsek (végső, eredeti, kiindulási) és a letekert huzal.

A végső tekercset üvegszövet szalaggal szigeteltem és kiöntőgyantával impregnáltam amint véglegesítettem az értékét.

A mérésem szerint a beállítás után a tápegység hatásfoka 84,5% volt, ami már a mondás szerint „sok szódával, de elmegy”. Erre a gondolatra még visszatérek a végén.

A többi tápegység felélesztése nem okozott nehézséget, viszonylag gyorsan ment. A kész áramkört a forrasztási maradványoktól lemostam, majd megkezdtem a próbaüzemet.

A műterhelésnek mintegy 12 méter 1,5mm2 keresztmetszetű flexibilis vezetéket használtam, a kimenetre kapcsolva 12A áram folyt át rajta, jócskán melegedett is.

Próbaüzem előtt.
Próbaüzem előtt.

A próbaüzem során a tápegység jól vizsgázott, beállítottam a két kerámia ellenálláson (mérősönt) eső feszültség figyelését végző TL331 komparátor áramkört is a túlterhelés elleni védelemre.

A készülékdoboz (belső doboz) 3mm vastag alumínium lemez volt, ez nagyon jó hűtőfelületet biztosított.

A sikeres próbaüzem után a beindításhoz szükséges feedback huzalt leszedtem, és átforasztottam a kábelcsatlakozást is.

A tápegység elkészült.
A tápegység elkészült.

A teljes összeszerelés után mielőtt elviszem a tápegységet beépíteni még egy próbát végeztem, ami rendkívül gyászos eredménnyel végződött:

A jól működő +5V-os táp „leült” és zérus feszültséget adott ki! Ellenállás méréssel a kimenetét zárlatosnak találtam. „A fene egye meg! ” mondtam, majd megkezdtem a hibakeresést, az alkatrészek kitermelését, a tápegység kidobozolását.

A szupresszor dióda zárlatos lett, és a kapcsoló darlington tranzisztor is tönkrement.

Mi is történt, mit csináltam rosszul? kérdeztem magamtól, és végiggondoltam mit csináltam. Ellenőriztem a forrasztásokat nem csináltam-e zárlatot, de nem. Gondolkodtam és szaporán emlegettem a tervező felmenőit, miközben rájöttem hogy a bajt csak a visszacsatoló vezeték (feedback) lekötése okozhatta. Már a próbaüzem során rájöttem, hogy ha nincs ez a vezeték, akkor a kapcsoló darlington tranzisztor bekapcsolva marad, és a kimenetre a bemeneti feszültség jut. Ami a szupresszor diódát persze átütötte és zárlatossá tette. Ezután a túláram végzett a darlingtonnal is.

Mit lehet tenni? Ekkor megvilágosodott bennem hogy a tervezői szándék – a visszacsatolás helyének áthelyezése a gép testébe – a csatlakozón keresztül vezetésével súlyos tervezési hibát okozott!

Ha ugyanis bekapcsolt állapotban a csatlakozó konnektor kihúzzák (például mérés miatt, de egy kis kontakthiba is ezzel jár) akkor a referencia jel eltűnik, és a visszacsatolás nélküli táp a korábban leírt módon kinyírja önmagát!

Mit lehetne tenni, hogy egyrészt megmaradjon a mintavétel a csatlakozón keresztül, de a megszakadás / megszakítás ne legyen ilyen gyászos kimenetű?

A megoldásom.
A megoldásom.

Azt találtam ki, hogy a vélhetően fél ohm alatti ellenállású visszacsatoló vezeték mellé még a panelen egy 2.7 ohmos „nyújtózkodó” ellenálláson keresztüli visszacsatolást alakítok ki a kimenetre de már a panelon.

Az új visszacsatolás.
Az új visszacsatolás.

Az ellenállás lábaira szigetelést húztam és azt a forrasztási oldal felől szereltem. Így ha kihúzzák a csatlakozót a tápegység az ellenálláson keresztül kap visszacsatolást, ha pedig üzemi helyzet van, akkor a panelról jövő visszacsatolás kisöntöli a beépített ellenállást, a szabályzás ha korlátozottabban is de érvényesülni tud.

Hát így készült el a prototípus tápegység, amit rövidesen beépítek.

Ha a próbaüzem során nem jelentkezik hiba, akkor a végleges tápegységben meghagyom a darlington kapcsolótranzisztort, ha a veszteség és a melegedés túl nagy lesz átalakítom MOS-FET es vezérlésűvé. Ebben a kérdésben még nem döntöttem, majd a tapasztalatok figyelembevételével a végső panel megalkotásakor fogok dönteni.

Most már értem, miért szerelte rá a korábban javító kolléga a 40A-es kínai tápot (nyilván ő is bekapcsolta otthon ahol nem volt bedugva a gépbe a táp 🙂 és nem egyszer tönkretette a darlingtont, miután kiherélte belőle) de nem jött rá a megoldásra.

Hát ezzel a tanulsággal zárom ezt a posztot, a befejező részben az üzemi tapasztalatokról és a végleges tápegységről fogok írni.

Kategóriák
Maga az iparos. Történetek a múltból és a jelenből.

Tápegység javítás

Egy szép napon csörgött a telefonom és egy CNC gép tápegységének javítását rendelték meg tőlem. A meghibásodott gépet és tápegységet alaposan körbefényképeztem a kiszerelés előtt, hogy a kiindulási állapot megfelelően dokumentált legyen.

Tápegység kívülről
Tápegység kívülről

A képen látható a már kiépített tápegység, feliratokkal. Kívülről szépnek tűnik, na de hát az örök kérdés, hogy vajon mi van a dobozban?

Az első megdöbbenés a tápegység hátuljára láthatóan utólag felcsavarozott kínai tápegység megpillantásakor ért. Az előlapról leolvasott olvadóbetétek árama alapján az előző szerelő nem bízta a véletlenre a dolgot!

Az F3 jelölésű +5V digitális elektronika ellátására szolgáló tápegység 10A-es értékű olvadóbetéttel biztosított. A hátoldalra szerelt tápegység névleges terhelhetősége +5V-on 40A!

A hátoldalon egy kínai tápegység.
A hátoldalon egy kínai tápegység.

Jó vastag vezetékekkel kötötte be a szerelő, nehogy gond legyen!

Figyeljük meg, a tápegység ezen része kapcsolóüzemű volt, de abból a kapcsolóelemet kiműtötték. A műtét sikeres volt, a tápegység tovább élt, üzemelt a vezetékekhez (kék és fekete dupla vezeték) kapcsolt külső kínai tápról.

Tápegység kibontáskor
Tápegység kibontáskor

Figyelmesen megnézve a tápegységbe több 0.22R és 0.47R értékű fémréteg ellenállásokat láthatunk nyilvánvalóan utólag beépítve. Hmmm – húztam fel a szemöldökömet, szokatlan hogy egymás hegyén hátán utólag ráforrasztott ellenállásokat lát az ember egy gyári szerelésben. Mi jöhet ezután?

Boncolás előtt
Boncolás előtt

Kidobozolva a tápegységet már kezd eloszlani a javíthatóság utolsó reménye is. Hiányos, átalakított darabbal állok szembe, több helyen égésnyomokkal tarkított alaplemezen. Nézegetve a bal alsó sarokban lévő L200-as kapcsolóüzemű tápegység áramkör előtt szerel 0,25W-os eredeti 0R-os alkatrészt, láttam, hogy valaki elvágta az egyik lábát, majd visszaforrasztotta. Ekkor már kezdtem érteni, hogy itt komoly a baj.

A tápegység hátoldalát is lefényképeztem, ez a látvány tárult elém.

Boncolás előtt forrasztási oldal
Boncolás előtt forrasztási oldal

A fóliák felégtek, a furatgalvanizálások a korábbi cserék során kiszakadtak, az alkatrészek két oldalról voltak beforrasztva. Milyen szerencse, hogy nincsenek belső rétegek!

Ha elfelejted a bekötést, Írd fel!
Ha elfelejted a bekötést, Írd fel!

Aki előttem javította, biztos, ami biztos alapon még a panelra is karcolta egy tirisztor bekötését.

Összességében egy ilyen panel látványa után sokan feladják, mert a panel műszaki állapota már javítás után -ha egyáltalán elindul a javítás után- már nem nyújtja az elvárható üzembiztonságot.

Magam a boncolás és az újraépítés mellett döntöttem. Fel szeretném tárni a meghibásodásokhoz vezető mechanizmust, majd új alappanelt tervezek és gyártok, amit az eredeti panel helyére építek.

Ehhez először is minden információt ki kell nyerni a panel romjaiból: fel kell venni a pontos kapcsolási rajzot, a pozíciószámokkal és alkatrészek értékeivel, majd a kapcsolási rajzból nyomtatott huzalozású panelt tervezek. A tervezés során az alkatrészeket az elérhető -lehetőleg pontosan az eredetivel megegyező – méretben rakom fel ugyanarra a pozícióra.

Az alkatrészek pozícióit távolról teleobjektívvel készített nagyfelbontású kép alapján egy erre a feladatra kifejlesztett ingyenes szoftverrel végzem. A koordinátákat az alkatrész pozíciószámával együtt felírom, majd a nyák tervezéskor a pozícióra illesztem a felkért alkatrész modulját.

Poziciólista
Pozíciólista

A boncolás során az alkatrészek takarják sok esetben a saját pozíció feliratait, valamint a környező kapcsolódó alkatrészek a méréseket zavarják. Ezért egy oldalról kiforrasztom, és felemelem, így mérhető lesz önállóan.

Ez az eljárás az utólagos mérés és pozíció rekonstruálását nem lehetetleníti el, mert az alkatrész továbbra is egy lábbal a pozíciójában marad, így biztosan nem keveredik el, nem veszik el. Az újjáépítés során a bekötő kábel ereit sem lehet elcserélni, utólag is lehet ellenőrizni: egy esetleges elkötés következményei a tápegységhez kapcsolódó elektronika pusztulását okozhatja azonnal. Például a +24V és 5V csere és hasonló esetek. Így utólag minden ellenőrizhető és így lehet elsőre tutira menni.

Az 5V+ / 10A tápegység boncolása.
Az 5V+ / 10A tápegység boncolása.

A tápegység pufferkondenzátoraihoz hasonló kondenzátorokat (a SIEMENS gyártó különleges lábazását használta a panel) nem sikerült beszerezni, a hosszú lábú kondenzátorok hatékonyságát pedig a hosszú kivezetések csökkentik. Az új panelen már axiális, egy oldalon kivezetett kondenzátorokat alkalmazok. A kép bal alsó sarkában már látható az az alkatrész, ami az egész posztomat inspirálta. A bal szélső stabilizátor feletti harmadik alkatrész a negyed wattos 0 ohmos fémréteg ellenállás. De ne szaladjunk előre, először a teljes kapcsolási rajz felvétele folyik.

A nyák tervezése során az eredeti fóliamintázathoz igyekszem ragaszkodni: ez segíti a kapcsolási rajz – és az ebből generált netlista – utólagos ellenőrzését.

A boncolás során – hogy a takart rész láthatóbbá váljon – lecsavaroztam a hűtőbordát. És lássunk csodát, a jobb oldalról második TIP tranzisztor már ki volt törve a panelból, kiesett. Ezért nem volt +12V a panel kimenetein. A tranzisztort ugyan fogta a hűtőborda, de mindhárom lába törött volt!

Hűtőlemez leszerelés után.
Hűtőlemez leszerelés után.

A kapcsolási rajz felvétele és visszaellenőrzése hosszú folyamat volt, de sikerrel befejeztem. Ezután már gyerekjáték volt megfejteni a történteket.

Tápegység kapcsolási rajz
Tápegység kapcsolási rajz

A kapcsolási rajzból kiemeltem az elsőként bekapcsoló +5V (monitor) ellátást biztosító áramkört:

+5V monitor tápegység részlet.
+5V monitor tápegység részlet.

A képen látható egyszerű kapcsolóüzemű tápegység után több fokozatú védelmet láthatunk, ennek működése a következő:

Ha a tápegység megszalad, vagyis kimenetén a CRZ1C pozíciójú zener dióda feszültségénél nagyobb feszültség jelenik meg, a diódával sorba kapcsolt ellenálláson a dióda letörési áram feszültségesést hoz létre, és potenciálja megemelkedik. Ennek a pontnak a potenciálja amint meghaladja a SCR1C pozíciószámú tirisztor gyújtási feszültségét a tirisztor begyújt. Ha a tirisztor begyújt, rövidzárja a tápegység kimenetét, és az előtte sorba kapcsolt R1C pozíciójú negyedwattos fémréteg ellenálláson zárlati áram fog folyni.

Ez a zárlati áram a tápegység bemeneti oldalán lévő váltakozó áramú részen a tápláló tekerccsel sorba kapcsolt olvadóbetétet kiolvasztja. Ha az olvadóbetét nem olvad ki, vagy lassan olvad ki az eredeti ellenállás elég.

Azt, hogy biztosan elégjen, a negyedwattos fémréteg kivitel biztosítja.

Ez a védelmi rendszer ha alkalmas olvadóbetétek vannak beépítve remekül működik. A védelem további eleme a kimenetre csatolt szupresszor dióda, ami a meghibásodás idejére szintén megakadályozza a túlfeszültség kártételét a tápenergiával ellátott áramkörökben.

Figyeljük meg, a korábbi képeken az L200-as áramkör környékén az elégő 0 ohmos ellenállás helyére nagyobb teljesítményű fémréteg ellenállással cserélte le a javító „szakember”. Sőt az egyik helyen két ellenállás is volt párhuzamosan kapcsolva.

Ezt az ellenállást már semmiképpen sem bírja a tirisztor elégetni, így megfutás esetén az L200-as áramkör és az olvadóbetét ég ki., eközben az egyenirányítókhoz vezető fóliák égnek fel (előző képen jól látható a „javítás” ezen eredménye.

Súlyosabb a helyzet, a beszerelt kínai tápegységnél, ahol a tirisztor begyújtása esetén már nem tud mit elégetni csak saját csatlakozásaihoz menő vezeték ég el. Szintén látható a hátoldalon a tirisztor lábainak csatlakozó fóliáin az égésnyom. A 40 A-es táp nem viccel.

Így, hogy a kiégő szerepben használt 0 ohmos negyedwattos alkatrészt kicserélték nagyobb teljesítményűre, gyakorlatilag az áramkör teljes jövőbeni pusztulását illetve ön elpusztítását készítette elő a „mester”.

A poszt rövidesen folytatódik, a nyomtatott áramkör beültetésével, bemérésével és próbáival fogom folytatni.

A panel gyártás alatt van, folytatás rövidesen…

Kategóriák
Munkával kapcsolatos észrevételek, kérések, kérdések, egyelőre egy halomba, minden ami idefér

Siemens szervo motor ellenőrző mérése

Úgy hozta az élet, hogy munkám során egy CNC megmunkáló központ egyik tengelyének hajtását kellett ellenőriznem. A tengely végén egy 1FT5066-0af01-2-z típusjelölésű motor volt. Némi utánajárással megállapítottam, hogy ez a motor egy háromfázisú BLDC motor, a tengelyén egy szintén háromfázisú tachogenerátorral, ami az analóg szabályozott hajtás felé ad a fordulatszámmal arányos feszültségjelet, valamint egy rotor pozíció ecodert is tartalmaz. A tengely végén egy ROD426 típusú encoder ad jelet a CNC gép számítógépe számára.

Először megkerestem az interneten a motorhoz tartozó gyári szerviz manuált, ebben hamar megtaláltam a beállítás lépéseit és mérési eljárását. A géphez tartozó dokumentációban a motor csatlakoztató kábel bekötését is sikerült előtaláljam, mert a szerviz manuálban ennek a kábelnek a bekötésére is hivatkoznak.

A motor kapocstáblájának belső oldalán a motorról némi információt sikerült megtudjak:

Látható a bal felső részén jobbról bal felé a tengely fék, majd a hajtó főmotor, a tachhométer generátor és a rotor pzíció encoder „LG” jellel.

A csatlakozó kábelről rendelkezésre állt rajz:

A szerviz manuálban a mérésekről a következő leírást olvastam:

A motor tengelynek, a tachogenerátor forgórésznek és a rotor encodernek egymáshoz viszonyított szöghelyzetét nagyon pontosan minden szétszedés vagy javítás után be kell állítani illetve ellenőrizni. A mérendő jelek a a főmotor tekercseiben indukált feszültség, a tachogenerátor kapcsain megjelenő indukált feszültség és a rotor pozíció encoder kapcsain mérhető jel. A mérés idejére a motor tengelyét a hajtás felőli oldalról nézve az óramutató járásával megegyező irányba kell forgatni, majd a kívánt jeleket oszcilloszkóppal mérni és ellenőrizni. Először a főmotor indukált feszültsége és a rotor pozíció encoder egymáshoz viszonyított helyzetének ellenőrzésére szolgáló mérési eljárás:

Persze az élet soha nem olyan egyszerű, mint a dokumentáció. A mérés elvégzését lehetetlenné tette, hogy a rotor pozíció encoder jele bizony nem jött ki a megfelelő kivezetésen, sőt semmilyen más ponton sem. Összehasonlító mérést végeztem egy másik tengellyel is, és legnagyobb megdöbbenésemre a biztosan jól működő motorból sem jött rotor pozíció encoder jel! Nem volt mit tenni, a szabályozott hajtás oldaláról vizsgáltam tovább az encoder jelének problémáját, majd rájöttem, hogy az encoder jele csak akkor jelenik meg, ha azt tápenergiával látom el. A csatlakozó hajtásban a csatlakozó 6. lábához 12V tápfeszültség kapcsolódik egy soros 100 Ohm ellenálláson keresztül, aminek nyilvánvalóan az volt a célja, hogy bármilyen külső zárlat okán kialakuló áram semmiben se tegyen kárt.

Ennek az információnak a birtokában a 10. kivezetést a mérőföldre, a 6.kivezetést egy soros áramkorlátozó ellenállást bekötve +12V tápfeszültségre kapcsoltam. A kimeneteken azonban csak időnként megszűnő zajt mértem. Ekkor vált nyilvánvalóvá számomra, hogy a kimenet nyilvánvalóan open-collector típusú, így a mért kimenetre egy 10 kOhm felhúzó ellenállást kötöttem. Sajnos ez is kimaradt a dokumentációból, de ezután már el tudtam végezni a mérést.

A motor tengelyére spárgát tekertem, majd azt kézzel meghúztam. A motor kivezetésein (2. sugár) és a rotor pozíció encoder kimenetén (1. sugár) mért jelet az oszcilloszkóppal rögzítettem. Trigger az encoder jel lefutó éle volt.

Amint láttam hogy sikerült érdemi jelet rögzítenem nagyon megörültem, belenagyítottam és kiértékeltem a mérést az előirat szerint:

A kurzorokat az encoder jel éleire állítottam és ellenőríztem a forgórész indukált feszültségének nullátmenetével (2. tengely) Mivel precíz egyezét láttam a beállítás jónak bizonyult.

Az előírás szerint mind a hat esetet végigmértem, vagyis az encoder jelhez képest a főmotor tekercseinek indukált feszültségét (3 mérés) és a tachogenerátor tekercseinek indukált feszültségét (3 mérés) egymáshoz képesti fázishelyzetét ellenőriztem az előírás szerint.

Remélem másnak, aki hasonló témában keres az interneten releváns információt tudtam adni. Sajnos a dokumnetáció és a valóság eléggé messze voltak egymástól, de kis ügyességgel meg lehetett oldani a problémát!