Сгорают электроприводы «Нептун» 12 В. Электронная схема

За год использования из 5 шаровых кранов с электроприводом «Нептун BUGATTI PRO» 12 В перестали работать 2. Причина точно неизвестна, есть вероятность, что было подано на несколько вольт больше максимально разрешённого напряжения. Но даже если и было превышение, то второй после этого ещё долго проработал при 12 В (от аккумулятора). Его последний поворот перед смертью выполнялся на несколько секунд дольше обычного, но был выполнен до конца (если не путаю).

Один привод заменён по гарантии, причина смерти сообщена не была; похоже, его просто заменили целиком, а не отремонтировали. Во второй раз я решил сам разобраться. Рассказываю устройство электроники:

• Мотор постоянного тока без маркировки. Подключается двумя проводами. Полярность поданного напряжения определяет направление вращения.
• На каждое крайнее положение крана по механическому концевику. +12 В (зелёная/красная жила) проходит через НЗ-контакт. Когда кран поворачивается до конца, концевик размыкает цепь, привод обесточивается.
• Имеются НР-контакты концевиков, но они не используются.
• Помимо концевиков, диодов, резисторов и конденсаторов имеется одна микросхема BA6418N. Именно она коммутирует двигатель на нужную полярность. И именно она сгорела во втором случае. Рабочее напряжение до 15 В, максимум 18. По паспорту «Нептуна» рабочее до 16 В.
• Если подать напряжение одновременно на зелёную и красную жилу, двигатель будет неподвижным. Но если кран был в крайнем положении (один концевик разомкнут), сначала двигатель сойдёт с концевика.
• Имеются диоды, защищающие от неверной полярности. Так что никакие ошибки коммутации приводу не страшны. Лишь бы напряжение было в пределах 15 В.

Если кому надо, могу нарисовать схему. Вопросы: почему сгорает микросхема BA6418N? Могло ли это произойти из-за перенапряжения, которое было когда-то давно? Какие ещё бывают поломки? Стоит ли задуматься о замене «Нептуна» 12 В на что-то другое (самодельный контроллер, использующий только концевики и мотор; «Гидролок виннер»...) или все ломаются с одинаковой вероятностью?

Предположу следующее.

Вместо того чтобы корректно остановить мотор подачей сигнала на входы микросхемы, ее тупо обесточивают в момент когда отдельные краны могут вследствие неточностей механики давать пик тока нагрузки. Например из-за погрешностей установки платы некоторые краны останавливаются до того как упрутся в преграду а некоторые после. Речь о миллисекундах, и это определяется также качеством механики китайских микриков. При разрыве цепи еще остается конденсатор по питанию, он обеспечивает плавный спад напряжения и в некоторый момент может сложиться ситуация что питание еще достаточное чтобы обеспечить ток пробоя выходного каскада микросхемы а напряжения уже не хватает для нормальной работы логики микросхемы (той самой что определяет работу защит и то какое плечо открыть на + а какое на GND). И в этот момент еще и движок содержит приличную ЭДС самоиндукции ведь он в момент разрыва уперся в стенку и взял предельно возможный ток.

То есть пара транзисторов открывается одновременно (чего не допускается при работе встроенной логики) и сквозной ток убивает их (логике не хватает напряжения питания чтобы понять это). Ток обеспечивается накопленной энергией в движке и конденсаторе после разрыва питания концевиком.

Возможно сочетание этих факторов и дает дефект и дохнут самые слабые экземпляры микросхем или те краны где есть пиковый ток остановки.

Итого:

1) сначала уперся мотор и пошел предельный ток (не смертельно и есть защита), концевик оборвал питание; 2) пошел спад питающего напряжения всей цепи и логика микросхемы глюканула (это плохо, надо делать корректное выключение); 3) кондер в цепи и запас энергии в моторе достаточны чтобы пробить выходной каскад сквозным током (надо ставить микруху с бОльшим запасом или меньший конденсатор, или слабее моторчик, тут сложный расчетный вопрос).

A7171, предложу ещё 2 варианта решения проблемы: 1) токоограничительные резисторы в линии мотора (вряд ли это хорошая идея, надо считать); 2) по диоду и большому конденсатору на каждый логический вход микросхемы, чтобы гарантировать её работу после отключения питания.

Пользователь Артём Зорин Если кому надо, могу нарисовать схему. Вопросы: почему сгорает микросхема BA6418N?

Артём Зорин, Нарисуйте всю схему обвязки BA6418N, найдём причину.

Еще и микросхема попсовая, их наверное делают 100500 производителей в широком диапазоне цен, может кто-то и не очень параметры выдерживает. Китайцы такие выдумщики :-)

Аналогичная ситуация с китайским приводом SW9015.

Схема.

На первый взгляд простое и хорошее решение, судя по схеме. По входам управления все предусмотрели. Вопрос только в том рассчитана ли микросхема на отключение питания в момент максимального тока движка. Возможно параметры индуктивности обмоток + емкость конденсатора на питании достаточны для того чтобы пробить выходной каскад? Такая вот индивидуальная несовместимость слабенькой микросхемы и мощного движка?

Фиг знает какие там переходные процессы идут при выключении,а также как работает логика при упавшем питании даже при условии правильного управляющего сигнала, конструкторы что от них зависело сделали и предусмотрели задержку пропадания управляющих сигналов, но как микруха отрабатывает эти сигналы внутри себя и что доходит до базы выходных транзисторов это вопрос.

Я бы воткнул через делитель осциллограф с длинной памятью и устроил проверку сигналов на выходах, там все же нижнее плечо не закрыто встроенным диодом (но наверное он есть на плате, или нет ? Или эти 4 диода на плате и есть эти что на схеме ?) Согласно даташиту на микросхему, там от обратного напряжения верхнее плечо мостового выходного каскада защищено, а нижнее нет.

Можно и ток через специальный щуп посмотреть в цепи мотора, или поставить резистор очень-очень малого сопротивления но мощный, и на нем глянуть и записать в память осциллографа то что происходит.

И рукой тормознуть движок чтобы сымитировать реальную ситуацию. Может и не сквозным током пробивает, а выбросом ЭДС мотора или прямо через мотор случайно открывшимися парами транзисторов.

Кстати а как дохнет микросхема, какие выводы куда пробиты? На общий или на питание, только один или оба выхода?

Еще надо добавить, что токоограничительный резистор в случае сквозного тока не поможет, пробивает же внутри микросхемы оба транзистора одного канала, т.е. случайная ошибка логики открывает их оба и усе, песец. И смотреть переходные процессы по току надо пожалуй не на шунте в цепи мотора, а разорвать цепь питания микросхемы и там смотреть.

A7171 написал: но наверное он есть на плате, или нет ? Или эти 4 диода на плате и есть эти что на схеме ?

Схему я сам рисовал, на ней показано всё, что есть в моём экземпляре привода (дата производства по паспорту июль 2014).

Сгоревшую микросхему выбросил. Если не путаю, то питание до неё доходило (то есть внутри неё не было короткого замыкания Vcc на GND), а на выходах на мотор была земля.

Ваш план исследований интересный, но вряд ли у меня дойдут руки до этого.

Артём Зорин написал:

A7171 написал: но наверное он есть на плате, или нет ? Или эти 4 диода на плате и есть эти что на схеме ?

Схему я сам рисовал, на ней показано всё, что есть в моём экземпляре привода (дата производства по паспорту июль 2014).

Сгоревшую микросхему выбросил. Если не путаю, то питание до неё доходило (то есть внутри неё не было короткого замыкания Vcc на GND), а на выходах на мотор была земля.

Ваш план исследований интересный, но вряд ли у меня дойдут руки до этого.

Артём Зорин, A7171 прав. Недопустимо отключать исполнительный механизм путём снятия напруги питания с BA6418N, патаму что там всякие переходные процессы игольчатые нехорошие, - это азбука схемотехники.

Получается что диодов сидящих между выходами к мотору и GND нет ! Я сначала по фото решил что это они, но выходит что все четыре диода уже нарисованы на схеме. И нижнее плечо транзисторных каскадов микросхемы не закрыто диодом. А верхнее закрыто (это нарисовано в даташите микросхемы). Если она сдохла пробоем выходов на GND (а Артем в этом убедился), значит причина пробоя не сквозные токи а overvoltage для нижних транзисторов. Иначе почему сдохли только нижние а не пробило и верхние. (я в тексте ниже понял почему не ставят).

Резюмируя можно предположить что причина в способности мотора дать при механической перегрузке такой выброс ЭДС что он пробивает нижние транзисторы выходного каскада. Обычно никто не использует ее как двухканальный простой драйвер, и не вешает моторчик на выход и на общий, а юзают ее согласно правилам только как реверсивный между выходами (она же реверсивный драйвер), и наверное подразумевается что нижнее плечо отключается логикой так чтобы не вызвать всплеск ЭДС. Но это мое поверхностное IMHO,

надо думать можно ли воткнуть защитные диоды между выходами и GND. По идее нельзя т.к. их появление даст возможность всему высоковольтному выбросу появиться на шине питания и вывести из строя мозги микросхемы и все что с ней вместе висит на этих 12 вольт. Поэтому их и не ставят сразу внутри микросхемы, ставят только верхние. Если поставить нижние защитные диоды то цепь получится вида 2 диода в прямом направлении - источник ЭДС - конденсатор шины питания. И вот на нем и будет охренительное (более или менее) напряжение. Моторчик попытается все накопленное загнать в зарядку конденсатора.

Но если параллельно питанию повесить реально мощный стабилитрон например на 14,7 вольт то возможно и прокатит. Но что там будет с быстродействием и что быстрее случится, сдохнет выходной транзистор или стабилитрон погасит всплеск это вопрос, это надо книжки читать и вникать в тему глубоко.

А пока при выключении (если не использовать логику для приоткрывания транзисторов выходного каскада с целью гашения всплеска) все прикладывается к нижним транзисторам (незащищенным). Как вариант исправления - надо быстро убирать сигнал включения, желательно чуть раньше чем держать питание чтобы микросхема плавно (ну там миллисекунды не более) выключила движок, и только потом снимать все питание.

А приведенная схема обеспечивает наоборот постоянство управляющего сигнала, в положении "Вращение" к тому же держит его до момента "умирания мозгов от недоедания" с помощью небольших конденсаторов.

Рассмотрим процесс. Дали команду закрыть, пошло питание 12 вольт и команда на вращение, дошло дело до финиша и мотор уперся, резкий рост тока и питание пропадает. Но сигнал-то на входе держится маленьким конденсатором и микросхема пытается из последних сил конденсатора на шине питания еще додавить мотором вентиль. А внутреннего сопротивления источника питания 12 в уже нет (он обрубился концевиком)! Если у микросхемы был алгоритм остановки мотора то он ввиду сниженного питания уже не работает и энергия магнитного поля непойми как гуляет между обмотками мотора и конденсатором питания. Есть конечно кондеры шунтирующие выходные транзисторы но они вероятно погоды не делают. Может если подобрать их номинал то что-то и получится ?

Еще можно предельно уменьшить конденсаторы на управляющих ножках и сильно увеличить конденсатор питания. Чтобы сначала была остановка по сигналу на вход как положено, а потом медленное пропадание питания на уже остановленном движке.

Третий! Третий из пяти приводов за 2 года сгорел! Как и в прошлый раз, до концевика дошёл. И после этого ни в ту, ни в другую сторону. На моторе теперь GND. Ещё не ремонтировал, так что могу поэкспериментировать.

В «Нептун» написал по электронной почте 2 недели назад. Никакой реакции. Ещё раз написал.

P. S.: причём на этот раз дошёл до коцевика при открывании. А на команду закрывания никакой реакции. То есть система защиты от протечек может сломаться, никак об этом не сигнализируя, именно перед протечкой! Не покупайте «Нептун».

думаю надо попробовать как в даташите написано

и диоды и кондерчик маленький между 7-9 ногами. Я пока не экспериментировал, подключил к внешнему блоку питания, выставил около 11.2 вольта, работает уже год. 8 кранов.

Решение простейшее, надо концевики перенести, что бы они не питание разрывали, а управляющий сигнал на драйвер. Драйвер тогда всегда будет под напряжением и что то потреблять, но думаю эти милливатты никого не разорят.