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

Geiger-Müller számláló javítás.

Nemrég megkerestek egy budapesti gimnáziumból, hogy javítsam meg a meghibásodott Geiger-Müller számlálót a fizika szertárból. Nagy várakozással néztem a feladat elébe, mert utoljára kb. 25 éve, gépészmérnöki tanulmányaim során kerültem ilyen készülék körébe a tanreaktori mérések során. Itt dr. Szondi Egon tanár úr volt a mérésvezető, aki szigorúságáról volt híres, nem türte a készületlen hallgatót a méréseken, és mindig volt „beugró” dolgozat, ami a készületlen vagy az utolsó pillanatban felkészülő hallgatóknak bizony sokszor kiugrónak sikerült.

A számlálót bekapcsolva a műhelyemben különösebb életjelet nem mutatott: néha vinnyogott, néha csak a verziószámot írta ki. Amikor vinnyogott, néhány másodperc idő eltelte után a vinnyogás hangja is megváltozott.

Ebből azonnal következtettem, hogy bizony a tápenergia ellátással biztosan gond van: bekapcsolás utáni áramfelvétel hatására az elem kapocsfeszültsége csökken majd a működéshez szükséges feszültséget sem képes szolgáltatni.

A telep ellenőrzése megerősítette a diagnózisomat: kiszedve az elem kapocsfeszültsége 9V volt, ami a felületes szemlélőt meg is nyugtatná, azonban a készülékben bekapcsolás után 2.4V-ig csökkent a feszültsége.

A telepet kicserélve azonban újabb hiba jött elő: a készülék beindult, majd megállt, máskor a bekapcsoláskor be sem indult, és a jelenséget véletlenszerűen adta.

Kijelző panel
Kijelző panel

A készüléket ezért kidobozoltam, majd alaposan szemügyre vettem a szerelt áramköri elemeket. A kijelző panel alatt a számláló mikrokontroller vezérlőjét találtam.

Mikrokontroller panel
Mikrokontroller panel

A mikrokontroller típusa NXP80C32 volt, ami nagy szerencse javíthatósági szempontból: a mikrokontroller nem tartalmaz belső eepromot, így a program teljesen hozzáférhető volt a mellette található EPROM-ban.

A panel hátsó oldala
A panel hátsó oldala

A panel szerelése meglehetősen kulturált volt, az áramkörök foglalatban voltak szerelve. Így az első lépésként az összes TTL IC működését az áramkör tesztelővel ellenőriztem, minden IC működőképes volt. A készülék EPROM tartalmát kimentettem.

Az átadáskor mint hibajelenség elmondták, hogy a GM cső feszültsége alacsony. Ezért megnéztem a cső feszültségét előállító áramköri részletet. Itt minden rendben volt, ezért újra a mikrokontroller felé fordult a figyelmem.

Ha egy mikrokontroller nem indul el mindig, akkor itt alapvető jelek hibáját tételezem fel először, majd a külső buszok meghibásodását (zárlat, szakadás) ellenőrzöm.

Az alapvető jelek, amiket vizsgáltam, a mikrokontroller táp és föld vezetéke, órajel vezetékei és RESET jele.

Az órajel és a tápellátás rendben volt, azonban a RESET lábon lévő tantálkondenzátor átvezetett, a RESET lábon a jel nem engedte a mikrokontrollert működni. A kondenzátort kicseréltem és a készülék innentől fogva kifogástalanul üzemelt.

A meghibásodott alkatrész.
A meghibásodott alkatrész.

Hátra volt még a Geiger – Müller számláló kipróbálása. Honnan szerezzek sugárzó mintát a műszer ellenőrzéséhez. Szerencsére a készülék dobozában furcsa szövethálót találtam, amiről azonnal tudtam mire való. Egy Auer – harisnyákat tartalmazó zacskót. Az Auer harisnya – mint az közismert – tórium nitráttal átitatott szövet, így sugárforrásnak is tekinthető.

Auer harisnya.
Auer harisnya.

Bekapcsoltam a műszert, majd néhány próbálkozás után a GM cső feszültségét maximálisra növeltem, így az érzékenysége a készüléknek is a legnagyobb volt. A beütések után kis csippanással jelzett a számláló így a háttérsugárzás rögtön megnyugtatott: a műszer működőképes. Ezután a mérőfejet az Auer harisnyához közelítettem, és a csipogás szaporább lett.

A készüléket összeszereltem, majd örömmel állapítottam meg, hogy a mai nap sem volt hiábavaló, hiszen abban a gimnáziumban majd biztosan lesznek diákok, akik figyelmét a készülék által jelzett láthatatlan részecskék a műszaki és nukleáris szakma felé irányítja.