Ремонт промислових оптичних енкодерів TK561

Рис.1 Енкодер серії TK561

Енкодери цього типу використовуються, зокрема, для контролю швидкості транспортерів виробничих ліній. Зчитувані з енкодера дані по витій парі, підключеній до роз'єму енкодера, подаються на віддалений інтерфейс для подальшої обробки комп'ютером АРМ. Це єдине, що мені й тому, хто прочитає цю статтю, потрібно знати про участь енкодера у виробничому процесі. Заміна такого енкодера у разі поломки на новий - досить дороге задоволення, та й продаються вони не в кожному українському магазині. Тому, коли мені принесли на ремонт 2 майже однакових енкодера (рис.1) з заявою - "не працюють, але потрібні ще вчора", я не був впевнений, що їх вдасться досить швидко відремонтувати, оскільки, поглянувши на начиння пристроїв, я побачив незнайомі для мене назви мікросхем - MM88C30. Такі в моєму розпорядженні просто не було. Однак, необхідна діагностика - в першу чергу.

"Прозвонивши" роз'єми енкодера відносно плати та знайшовши файли специфікацій на незнайомі мікросхеми, я накинув фрагмент схеми з зовнішніми підключеннями для обох енкодерів. Схеми включення для MM88C30 в кожному з енкодерів і для кожної з двох, що використовуються в кожному з пристроїв, трохи відрізнялися.

На рис.2 наведено фрагменти схем обох енкодерів. Підключаючи по черзі живлення (+12В) до відповідних штифтів роз'ємів енкодерів, я перевірив наявність і якість імпульсів на "інтерфейсних" штифтах роз'єму, обертаючи вал енкодера. Припущення про несправність MM88C30 (оскільки саме їх виходи були навантажені на протяжну лінію) - підтвердилося. Як в першому, так і в другому енкодері були несправні мікросхеми U1, на виходах яких імпульси відстежувалися в половину амплітуди живлячого напруги та були спотворені протяжними спадами. На виходах справних мікросхем імпульси являли собою чіткі "прямокутники" з амплітудою напруги живлення.

Основною проблемою термінового ремонту стала заміна мікросхем на нові, найближче обитання яких було в магазинах досить віддалених, і термін доставки обіцяв бути довгим. Переглянувши параметри мікросхем (напруга живлення - 3-15В; вихідний максимальний струм - 50мА; вхідні логічні рівні відповідають логічним мікросхемам КМОП-структури; час затримки - до 350нС), я проаналізував на предмет "схожості" параметрів все те, що було в моєму розпорядженні, зловивши себе на думці про те, що внутрішня схема MM88C30 нагадує побудову схем півмістових драйверів для управління польовими транзисторами. Схожість не обманула. Дійсно, якщо порівняти схеми MM88C30 (1/2 частина) і IR2111 (IR2104, IR2184), то можна побачити, що побудова схем в структурі від входу до виходів практично однакова. Один вхід (без урахування наявності в MM88C30 4І-входу) і два протифазних виходи (для IR2111, наприклад, інверсним буде вихід "нижнього плеча" - LO, прямим - "верхнього плеча" - HO). На рис.3 наведені схеми з специфікацій MM88C30 та IR2111.

Електричні параметри IR2111 виявилися не гіршими: до +20В - напруга живлення, до 200мА струм позитивного імпульсу. Управління по входу також здійснюється логічним сигналом від ТТЛ- до КМОП-уровнів. Вихідний сигнал сумісний з логікою КМОП-уровня і, як бонус, - висока навантажувальна здатність, що при роботі на протяжну лінію зовсім непогано. Що стосується параметрів часу затримки і перемикання, я вважаю, що цих параметрів при не дуже швидкому обертанні (використовуються локально до 200об/м) цілком достатньо. На сайті виробників специфікація стверджує, що максимальна кількість обертів на хвилину не може перевищувати 2000, а максимальна частота вихідних імпульсів при цьому не перевищує 300кГц. Зрозуміло, що при 200об/м частота не перевищить 30кГц.

Отже, всі оригінальні мікросхеми (включаючи справні) були випаяні. Замість них були впаяні якісні панельки з цанговими зажимами (в т.ч. для швидкої можливої заміни несправних мікросхем у майбутньому). Для заміни несправної мікросхеми в першому енкодері на такій же панельці, як ті, що були впаяні на місця вилучених мікросхем, була змонтована безпосередньо на зажимах панельки пара IR2111 відповідно до входами і виходами обох частин оригінальної мікросхеми. Заміну було полегшено ще й тим, що на першому енкодері у включенні "половинок" оригінальних мікросхем було задіяно лише по одному входу від логічного 4І. У другому енкодері, де несправна мікросхема була включена (U1) двома входами від 4І для кожної з частин мікросхеми, на її місце була встановлена справна, раніше присутня на місці U2. Замість неї і була встановлена, змонтована на панельці (таким же чином, як і перший замінений сурогат) одиночна IR2111 (показано на рис.4). Панельки зі змонтованими сурогатними схемами були вставлені в панельки, розпайані на платах енкодерів. Схема заміни показана на рис.5. Таким чином, працездатність обох енкодерів була відновлена.