Do tej pory urządzenia, których wnętrza pokazywałem w tym dziale można było zakwalifikować do kategorii szeroko pojętej elektroniki konsumenckiej. Dzisiaj jednak zajrzymy do wnętrza urządzenia o bardziej „przemysłowym” przeznaczeniu. Bohaterem tekstu będzie bowiem urządzenie, które możemy spotkać w automatyce jako element serwonapędu. Ponieważ w dziedzinie automatyki moja wiedza jest niemal zerowa, to nie będę opisywał czym zajmuje się serwosterownik i odsyłam w tej kwestii do tematów na Forum, opisów w Internecie oraz noty katalogowej którą zamieszczę na końcu tego tekstu. Zapraszam do lektury, mam nadzieję że będzie ciekawiej niż w przypadku chociażby stacji pogodowej opartej na „glucie” i garstce drobnicy SMD. Zanim jednak przejdę do opisu, chciałbym tylko zalecić dużą ostrożność jeśli chodzi o „zaglądanie” do tego typu urządzeń. Elementy takie jak kondensatory znajdujące się wewnątrz tego typu urządzeń potrafią zachowywać ładunek nawet po dłuższym czasie od odłączenia zasilania. Chwila nieuwagi i nieświadome dotknięcie wyprowadzeń takiego kondensatora może skutkować bolesnym i mało przyjemnym doświadczeniem. Z kolei zwarcie metalowym narzędziem może wygenerować iskry, a te przy splocie pechowych okoliczności mogą doprowadzić do pożaru. Pomijam oczywiście możliwość uszkodzenia samego urządzenia bo to jest chyba oczywiste. Także pamiętajcie – ciekawość ciekawością, ale starajmy się działać z rozwagą tak by nasze zaspokajanie ciekawości nie przynosiło szkód w mieniu i ludziach. Nie przedłużając, zapraszam do lektury.
YANHE/WEIDE-B 20B100A – widok z zewnątrz
Poniżej kilka zdjęć ukazujących serwosterownik 20B100A z zewnątrz.
Na tabliczce znamionowej mamy oznakowanie CE, model sterownika, jego parametry tj. moc, moment obrotowy, prędkość obrotów oraz zasilanie wejściowe urządzenia. Zamazałem numer seryjny oraz kod kreskowy. Niżej mamy nalepkę ostrzegawczą. Ostrzega ona, że przed serwisowaniem urządzenia należy odłączyć wszelkie źródła zasilania i odczekać minimum 5 minut. Niedostosowanie się do tych zaleceń może skutkować porażeniem elektrycznym. Mamy też ostrzeżenie dotyczące radiatora urządzenia, który podczas jego pracy może osiągnąć wysoką temperaturę i w kontakcie ze skórą może spowodować oparzenia. Do tego widzimy również zalecenie aby zastosować odpowiednie uziemienie urządzenia. Mała okrągła nalepka z „odfajkowaną” frazą OK prawdopodobnie oznacza pomyślne przejście testów przez serwosterownik.
W górnej części przedniego panel urządzenia widzimy logo „YANHE”. Niżej mamy dwa trzycyfrowe wyświetlacze siedmiosegmentowe (nie uwzględniając kropek jako ósme segmenty) i cztery przyciski sterujące, dalej widzimy sygnalizację zasilania urządzenia poprzez diodę świecącą przy napisie „Power”. W prawej części widzimy złącza CN1 i CN2. CN1 to 25-pinowe gniazdo żeńskie DB25 służące w dużym uproszczeniu do komunikacji ze sterownikiem nadrzędnym. CN2 to 15-pinowe gniazdo żeńskie DB15 służące w dużym uproszczeniu do komunikacji z enkoderem wbudowanym w serwosilnik. Klapka na lewo od złącz kryje listwę przyłączeniową, do której podłączamy zasilanie dla serwonapędu. Ponieważ część obudowy stanowi aluminiowy radiator, to urządzenie generuje ciepło które należy odprowadzić. Pomaga w tym wentylator zasysający z zewnątrz chłodniejsze powietrze widoczny pod osłoną.
Co prawda kratki wentylacyjne urządzenia zdradzają nam nieco tajemnic jeśli chodzi o wnętrzności sprzętu, ale myślę że nie ma co tracić czasu. Biorę w dłoń naprawiony przed dwoma laty precyzyjny śrubokręt elektryczny i widzimy się za chwilę.
Pokaż kotku co masz w środku
Śrubokręt naładowany i gotowy do… nie, to nie jest praca, to jest bardziej zabawa w odkrywanie czegoś, czego jeszcze się do tej pory nie widziało. Zakładamy końcówkę PH1 i odkręcamy dwa wkręty mocujące pokrywę do obudowy.
Po odkręceniu wkrętów zabieram się za demontaż przedniego panelu. Podważam zatrzaski płaskim otwierakiem i przedni panel zresztą obudowy łączy już tylko taśma sygnałowa:
Zajrzyjmy od razu do PCB przedniego panelu. Odkręcamy cztery wkręty:
(jeden z wkrętów zasłoniła taśma sygnałowa)
Po odkręceniu wkrętów PCB możemy wyjąć z plastikowej obudowy. Czy jest tam coś więcej niż dwa wyświetlacze i cztery mikroprzełączniki? Odpowiedź na poniższym obrazku.
Mamy cztery rezystory SMD. Dla zainteresowanych podaję oznaczenie wyświetlaczy: SP420312N od Wuxi Ark Technology Electronic. Są to wyświetlacze ze wspólną katodą. Szczegóły na temat wyświetlaczy opisane są w nocie katalogowej na końcu tego tekstu.
Przedni panel mamy już omówiony, więc lecimy dalej. Ściągamy plastikową pokrywę i odsłaniamy PCB…
...lub kilka PCB. Aby uwolnić tę na wierzchu odkręcamy dwa wkręty i wysuwamy płytę ku górze. Z drugą PCB połączona jest ona z użyciem złącza szpilkowego. Zatem wysuwamy i oglądamy, cóż tu ciekawego mamy.
Płytka jest pokryta lakierem, więc zrobienie zdjęć z widocznymi oznaczeniami na układach scalonych wymagałoby usunięcia tego lakieru. Zamiast tego wspomogłem się mikroskopem i opisałem zidentyfikowane układy. Tam, gdzie nie udało mi się ustalić dokładnego oznaczenia układu, pozostawiłem opis z jego obudowy. „Sercem” urządzenia jest MCU STM32F103VBT6 oparte na 32-bitowym rdzeniu ARM Cortex-M3. W torze komunikacji ze sterownikiem nadrzędnym mamy poczwórny sterownik linii AM26LS31C, dwa transoptory TLP2362, dwie poczwórne bramki SN74LVC86A, trzy transoptory TLP127 (na trzech wyjściach programowalnych) oraz pięć transoptorów LTV-354T (na pięciu wejściach programowalnych). W torze komunikacji z enkoderem występują dwa poczwórne odbiorniki linii AM26LS32AC oraz sześciokanałowy przerzutnik Schmitta SN74LVC14A. Drugi układ SN74LVC14A oraz ośmiokanałowy bufor nieodwracający SN74AHCT541 powiązane są z połączeniem z drugą płytą PCB. W torze komunikacji z PCB przedniego panelu mamy dwa ośmiobitowe rejestry przesuwne SN74AHC595. Na płycie mamy również wzmacniacz operacyjny TLV2374IDR, regulator napięcia 3.3V LDO AMS1117-3.3 oraz dwa niezidentyfikowane układy. Przypuszczam, że ośmionóżkowy układ z racji bliskiego położenia względem MCU może być pamięcią zewnętrzną dla tego układu. Z kolei układ trzynóżkowy opisany jako 09R połączony jest z pinem NRST MCU.
Płytkę „sterującą” mamy z grubsza omówioną, zatem idziemy dalej do głównej PCB. Zanim zdemontujemy ją z obudowy, scharakteryzujemy sobie krótko to co widać z wierzchniej strony.
Pamiętacie o ostrzeżeniu z początku tekstu? W tym momencie trzeba szczególnie uważać. Kondensatory elektrolityczne 330µF 450V nie wybaczają nieostrożnych ruchów. Z układów scalonych mamy tutaj m.in. dwa wzmacniacze operacyjne AMC1200, układ TOP245YN zarządzający zasilaniem, komparator LM339, transoptory (ACPL-P480, ACPL-W314, EL817 i LTV-354T), regulatory napięcia (78L05 i TL431), mostek prostowniczy DB107S. Do tego 12 kondensatorów elektrolitycznych (w tym trzy wysokonapięciowe), rezystory pomiarowe 10 mΩ 5W, kilka termistorów, kilka warystorów, przekaźnik SZ-S-112L, bezpiecznik zwłoczny 250V 15A, transformator. Do tego garstka drobnicy SMD (diody, rezystory, kondensatory), złącze dwupinowe dla wentylatora, złącze dwupinowe dla prawdopodobnie rezystora dużej mocy, złącze szpilkowe 2 x 13 pinów do połączenia z płytką „sterującą”, złącza zaciskowe i kilka pomniejszych elementów elektronicznych THT.
Skoro mamy duży radiator, to można spodziewać się po drugiej stronie elementów wydzielających sporą ilość ciepła. Pod bezpiecznikiem T15A widać na laminacie obrysy świadczące o tym, że na spodzie PCB znajdziemy dwa mostki prostownicze. Oznaczenie PCB (WD-230B-ST-DYB-V1.2) znajduje się w obrysie sugerującym obecność dużego układu po drugiej stronie. Strzelam w ciemno że może to być moduł IGBT. Jak bardzo się pomyliłem (lub nie) przekonamy się za chwilę. Odkręcam wkręty mocujące i uwalniam płytkę z radiatora. Efekt poniżej.
Dwa mostki prostownicze KBU3510, tranzystor IGBT IKW20N60T i… układ PSS20S92F6-AG będący modułem IGBT – tak wygląda obsada chłodzonej części PCB nie licząc kilkunastu elementów w postaci drobnicy SMD.
Mamy jeszcze do zidentyfikowania wentylator i rezystor dużej mocy. Odsłońmy zatem ostatnie elementy dzisiejszego obiektu zainteresowań.
Wentylator 12 VDC 0.18 A 60 x 60 mm nosi oznaczenie ZYC D06010B, z kolei rezystor opisany jako RXLG 80W50RJ jest opornikiem o mocy 80W i rezystancji 50 Ω. Rezystor ten pełni tutaj funkcję rezystora hamowania. Jeśli dobrze rozumiem, rezystor ten „bierze na siebie” moc generowaną przez ruch silnika po odłączeniu od niego zasilania.
Podsumowanie
Tak oto zakończyliśmy oględziny wnętrza serwosterownika. W załączniku dodałem archiwum ZIP z notami katalogowymi niemal wszystkich układów scalonych zidentyfikowanych na PCB urządzenia. Jest tam również instrukcja obsługi dotycząca tego modelu serwosterownika. Jeśli kogoś zawiodłem brakiem opisu zasady działania urządzenia to musi mi wybaczyć, ale nie mam na tyle wiedzy aby zrobić to rzetelnie i bez przekłamań lub niedomówień, dlatego ograniczyłem się do prezentacji wnętrza.
Wszystkim którzy poświęcili swój czas na lekturę tekstu i obrazu serdecznie dziękuję. Zachęcam też do dyskusji. Może ktoś ma jakieś doświadczenia z tymi urządzeniami i zechce podzielić się swoimi spostrzeżeniami.
Fajne? Ranking DIY
