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Frontale SRT8000
Parte prima
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Come è fatto.
E’ un circuito elettronico composto da:
1 - microcontrollore uPD750004 della NEC a 4 bit Data sheet
1 - display quattro digit a led verdi ligitek electronics sigla LFD4162V-20 Data Sheet
1 - ricevitore infrarossi GP1U271R codice RS COMPONENTS: 267-8330
4 - transistor marcati 3F* = BC857 codice RS COMPONENTS: 288-581
1 - doppio diodo marcato A4* = BAV70 codice RS COMPONENTS: 447-1175
1 - marcato = AF* = BCW60FF codice RS COMPONENTS: 438-1000
1 – induttore assiale da 100uH codice RS COMPONENTS: 240-523
1 – resistenza da 100K codice RS COMPONENTS: 347-9500
4 – resistenze da 10K codice RS COMPONENTS: 347-9370
1 – resistenza da 470ohm codice RS COMPONENTS: 347-9190
1 – resistenza da 100ohm codice RS COMPONENTS: 347-9106
9 – resistenze da 220ohm codice RS COMPONENTS: 347-9156
3 – resistenze da 330K codice RS COMPONENTS: 347-9572
1 – resistenza da 2K2 codice RS COMPONENTS: 347-9285
3 - condensatori smd 0803 da 0,1ųF 16V codice RS COMPONENTS: 220-7922
1 - condensatore elettrolitico da 100ųF 10V codice RS COMPONENTS: 324-5076
1 – condensatore elettrolitico da10ųF 63V codice RS COMPONENTS: 324-5234
1 - condensatore serie FYH 0,022F 5,5V Data Sheet
1 - quarzo miniatura da 32768kHz codice RS COMPONENTS: 304-447
1 - risonatore da 4.19MHz codice DIGI-KEY: X903-ND
1 – connettore a sei poli per il collegamento con la main board
Note:
I data sheets li potete trovare su RS o nei link…
Dove possibile ho fatto riferimento principalmente ai codici della RS COMPONENTS, tenete presente che
non ho guardato le quantità del codice d’ordine, fatelo Voi.
Bene, ora sappiamo cosa c’è sopra.
Vediamo quindi come tutta questa paccottiglia di silicio è connessa. Cominciamo da uno schema a blocchi
del circuito.
Abbiamo un microcontrollore che rappresenta il cuore del circuito. Esso si occupa delle seguenti operazioni
1. Colloquiare con la main board del decoder: trasmette e riceve dati quindi gestisce una porta sia in rx sia
in tx.
2. Gestire il display a quattro cifre del frontale.
3. Riceve gli impulsi del ricevitore infrarosso e trasmette queste informazioni alla main board.
4. Riceve i segnali provenienti dai pulsanti del frontale, li interpreta e fornisce l’istruzione alla main board.
5. Gestisce l’orologio di sistema.
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Ecco quindi lo schema a blocchi:
A
Possiamo notare che, anche se non descritto, troviamo un blocco chiamato “Alim. Tampone”.
Cominciamo da esso.
porta
Tastiera display Ricevitore ir
microcontrollore
lim. tampone
Primo blocco: l’alimentazione tampone
Comprende due resistenze quattro condensatori e un doppio diodo:
E’ connesso all’alimentazione, alla gnd, al pin 20 (RESET) e al pin 27 (P81) del uPD750004.
Come funziona?
Vediamo:
Inizialmente il decoder non è alimentato: tutto il circuito è allo stesso potenziale, zero volt. Premiamo il
pulsante d’accensione sul frontale, lo switching parte, fornisce tensione, la tensione (5,2Vcc) arriva al punto
“vcc”.
Il condensatore (da me chiamato C2, quello da 0,022F) è a potenziale zero, come pure tutti gli altri (C1, C3 e
C4) che per ora trascureremo, quindi si presenta come un corto circuito. Ecco cosa accade (in rosso il
percorso della tensione):
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ma C2 è un cortocircuito perché completamente scarico, quindi il circuito in realtà è, per un brevissimo
istante, questo:
Perciò la tensione, ma soprattutto la corrente, percorreranno il
diodo con tutta la forza data dall’alimentatore switching del
decoder. Dal data sheet del BAV70 sappiamo che esso sopporta
75V e, dato che in questo istante solo uno dei due diodi contenuti
all’interno del case SOT23 è percorso da corrente, 215mA
nominali, un po’ pochi per reggere tale situazione, andiamo a
vedere i valori massimi, impulsivi di questo componente, sempre
dal data sheet leggiamo: 4A per 1uS, 1A per 1mS. Non ho
verificato strumentalmente la durata di questo transitorio, però
penso che esso sia inferiore alla massima corrente ammessa, ma
si tratta di valori “non-repetitive peak forward current” ovvero una condizione limite non ripetitiva. Ecco il
percorso della corrente (sempre evidenziato in rosso) in questa condizione:
Non occorre essere esperti per capire che in questo momento il
diodo BAV70 sopporta uno stress elettrico notevole, al di sopra
delle sue caratteristiche elettriche. Passiamo ora al resto di questa
parte di circuito: superato questo primo istante, la tensione ora
sta, dopo il BAV70, cominciando a salire e quindi comincerà a
diramarsi verso il resto dello schema preso in considerazione,
quindi raggiungerà anche la resistenza R2 di cui, finora, non
abbiamo parlato. Essa è molto importante: è collegata al pin 20
(RESET) del microcontrollore uPD750004 costruito dalla NEC,
quindi la tensione presente sul pin 20 decide o no l’abilitazione al funzionamento del micro. Vediamo come
agisce, vi rammento lo schema elettrico di pag.2. Tralasciamo da questo schema il grosso condensatore da
0,022F, ma prendiamo per buono il funzionamento sopra descritto. Ripartiamo dal momento in cui tale
condensatore ha superato il transitorio di cortocircuito, ricordate? (…la tensione ora sta, dopo il BAV70,
cominciando a salire…) bene! Se vi siete persi rileggete: il circuito ha delle sezioni che lavorano
contemporaneamente, insieme, la spiegazione non la voglio dare in simultanea per le varie parti: sarebbe,
secondo me, dispersiva.
… la tensione ora sta, dopo il BAV70, cominciando a salire…
dopo la resistenza R2 troviamo il condensatore C4 che, fino ad ora, è rimasto a potenziale zero. La
resistenza comincerà a caricare il condensatore, ma in maniera nettamente più lenta rispetto alla tensione
presente dopo il catodo comune del BAV70. Come risultato il condensatore, caricato con una limitazione in
corrente dovuta alla presenza di R2 sarà carico, quindi a potenziale prossimo alla tensione d’alimentazione,
DOPO che la stessa tensione ha:
1. Caricato il condensatore di backup C2
2. Raggiunto la stabilità elettrica
La salita di tensione al polo positivo del condensatore C4 toglie la condizione di reset del microcontrollore
che inizierà a lavorare.
Signori… il microcontrollore del display è ora funzionante (forse!).
Ora in tutto questo discorso non è minimamente entrato in gioco il secondo diodo del BAV70, come se esso
non servisse a nulla.
Domanda: “Se per un motivo qualsiasi la tensione viene a mancare, cosa accade?”
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Risposta: al cadere della vcc, la situazione è la seguente: C2 carico, C4 carico, dal BAV70 non giunge più
tensione. La corrente non torna verso la vcc perché interdetta dal primo diodo del BAV70, non torna
nemmeno verso C4 per lo stesso motivo. Però scorre verso il pin27 dell’uPD750004 e la R2:
Con l’andare del tempo, il C2 esaurirà la carica, sia per la sua resistenza
interna, sia per l’assorbimento del pin 27 del micro, sia per la presenza di R2,
quindi abbasserà la sua tensione, in questo momento, sia per la R2 sia il
secondo diodo, il C4 seguirà l’andamento di tensione di C2. Ipotizziamo che
quest’evento avvenga in maniera molto veloce: vale a dire ipotizziamo che il
condensatore C2 perda, per un qualsiasi motivo, la sua carica.
In questa situazione la tensione sarà presente solo ai capi del condensatore
C4: quindi il micro non è in reset. Se non fosse presente il secondo diodo
BAV70, il C4 si scaricherebbe attraverso la R2 con la stessa costante di
tempo avvenuta all’accensione, invece, la corrente scorrerà attraverso il
diodo e C4 si scaricherà immediatamente riattivando la condizione di reset
sul pin 20:
Per finire riporto le tensioni misurate sul circuito a regime, sono chiaramente relative alla macchina che ho io,
quindi leggere discrepanze dovute alla tolleranza del diodo, della tensione d’alimentazioni sono da
considerare:
Molti dec hanno il problema di questo diodo che si rompe, ho proposto l’introduzione di una resistenza da
10ohm per limitare la corrente nell’istante in cui accendiamo il decoder. La proposta era di intervenire sul
C.S. ed eseguire un taglio pista per inserire la resistenza. Tale resistenza è inserita in serie al diodo BAV70.
Riporto il documento:
Ecco come fare: troviamo la zona migliore per operare in tranquillità e in modo tale
da poter eseguire un lavoro semplice, pulito, professionale: agiremo a fianco del
condensatore tampone da 0,022ųF. Qui c’è spazio sufficiente per fare tutto. Abbiamo
un piccolo scavalco di piste con fori passanti. Dobbiamo effettuare, con un taglierino,
o meglio, per chi ne dispone, con una piccola fresa, un’interruzione della pista circa
1,5/2mm nel punto indicato nella figura qui sotto::
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Poi, con calma, togliamo il solder (la vernice verde che protegge il rame), io ho usato
la lama di un taglierino, fino a liberare tutta la pista interrotta, fori passanti compresi
(mi scuso per le immagini, ma di meglio..):
Fatto ciò procediamo con il saldare la resistenza da 10ohms 1206, 0,25W, 1%
cod. RS COMPONENTS: 223-1997
.
E’ sufficiente una piccola quantità di stagno per saldare la resistenza.
Ai meno pratici consiglio di prestagnare una delle due piazzole ottenute dalla
rimozione del solder. Su di essa appoggeremo la resistenza e procederemo alla
sua saldatura: è sufficiente appoggiare la punta del saldatore per garantire il
contatto. A questo punto salderemo l’altra piazzola. Con un pennellino ed un po’
di alcool ripuliremo i residui del disossidante lasciato dalle operazioni di
saldatura.
Questa modifica cambia lo schema come mostrato qui a sinistra, in questo modo
la resistenza limita la corrente di picco al momento dell’accensione della
macchina senza pregiudicare il funzionamento del circuito.
Per chi non ha mai operato ecco alcuni piccoli consigli su come procedere a
saldare questi piccoli componenti.
Materiale occorrente:
1 pinzetta:
1 saldatore di piccola potenza, mi raccomando, la punta, fina:
1 treccia dissaldante:
1 spugna umida
1 rocchetto di stagno
Ora iniziamo:
Prima di tutto dobbiamo far scaldare il saldatore, poi, una volta ben caldo, pulire la punta con la spugna
umida senza insistere troppo: rischiamo di scioglierla sulla punta. E’ essenziale una punta pulita. Dato che
molti hanno difficoltà pratica, prenderò come esempio proprio il BAV70 del frontale dello strong. Chi deve
sostituirlo non ha interesse a preservarlo, ma rivolge invece TUTTA l'attenzione a conservare integro il
circuito stampato. Il problema è per chi non ha esperienza di saldatura. Cercherò in queste poche righe di
spiegare come fare. Ringrazio felix_man per ricordare questo: (è un quote delle sue parole) “Non rimanete
con la punta del saldatore sullo stesso punto per più di 5-6 secondi. Sembrano pochi ma in realtà in 5-6
secondi (con una certa pratica) si riesce a rimuovere completamente un SOT23.” E’ essenziale per chi non
ha pratica. Il doppio diodo si presenta con un case chiamato SOT23 che è uno standard dimensionale. Esso
ha tre pin: due da un lato uno in quello opposto. Per procedere consiglio ai meno pratici di fissare il circuito
in maniera da lavorare comodamente. Una piccola morsa, date le dimensioni del circuito può andare più che
bene. Appoggiamo ora la punta del saldatore sulla piazzola stagnata del diodo lato un solo pin e cominciamo
a fondere lo stagno: aggiungiamo ora un po’ di stagno nuovo per formare una pallina più grossa possibile.
Nel lato opposto dove i pin sono due faremo la stessa operazione ma questa volta la pallina andrà ad unire i
due pin. Ora prendiamo le pinzette ed afferriamo il diodo stringendolo sui due lati rimasti liberi, senza tirare.
Quando saremo sicuri della presa cominceremo a fondere le palline di stagno alternativamente, finché
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l’inerzia termica farà sì che entrambe saranno in fusione, solo ora solleveremo il diodo che sarà dissaldato.
Prendiamo ora la treccia dissaldante e la poniamo sopra una piazzola, con il saldatore scaldiamo finché lo
stagno non sarà stato assorbito dalla treccia. Eventualmente ripetere l’operazione una seconda volta
utilizzando un altro tratto della treccia. Ripetere l’operazione per le altre due piazzole. Prendiamo il nuovo
diodo con le pinzette, lo posizioniamo sopra le piazzole e con il saldatore scalderemo una di loro per fissare
un piedino allo stampato. Ricontrollare che il diodo non si sia spostato, eventualmente, sempre con le pinze
ed il saldatore, lo posizioneremo. Ora salderemo gli altri due pin. Cercate di non esagerare con lo stagno:
una piccola quantità è più che sufficiente per fissare e garantire un buon collegamento. Spero vi sia stato
d’aiuto.
Mi sono dilungato molto su questa parte visti i problemi che ha generato. Non correte a comprare diodi di
riserva, resistenze, pinzette, ecc… solo perché un nick su internet scrive tutte queste cavolate: si tratta,
secondo me, di un’operazione da attuare solo in caso di guasto: se lo dobbiamo smontare per quel motivo,
allora operiamo. Opero di sera, dopo il lavoro, quando ho voglia di divertirmi. Posso sbagliare, sbagliare
nell’estrapolare lo schema elettrico, l’interpretazione dello stesso… pensateci..
Altro aspetto è che dovete valutare come sapete manovrare con il saldatore, a fare disastri che poi non
sapete risolvere è un attimo, pensateci…
Secondo blocco: la porta.
Qui c’è poco da dire, sono quattro connessioni che
vanno direttamente al connettore del circuito ed al
micro. E’ il microcontrollore che svolge questo compito:
inviare i segnali ricevuti dal sensore ad infrarossi, dai
pulsanti della tastiera, ricevere informazioni per la
gestione del display. Il microcontrollore usa la porta 4
(P40-P42) e la porta 3 (P30) per queste operazioni. E’
una porta I/O con possibilità di gestire, via software,
dei pullup interni. I piedini impegnati sono: pin 14
(P42), pin 15 (P41), pin 16 (P04), pin 24 (P32). L’ho
chiamata porta in senso generico perché non ho
informazioni sul modo di funzionamento: seriale,
parallelo, ecc.
Acceso separatamente il circuito per mezzo di un alimentatore esterno,
posso affermare che il microprocessore invia dal pin 24 verso il connettore
quindi verso la main board un segnale ad onda quadra duty cicle 20%
periodo da 500ms, tale segnale viene emesso anche togliendo
alimentazione fino a quando il condensatore tampone non si è scaricato.
Non ho potuto verificare se in corrispondenza della pressione di un tasto o
della ricezione di un segnale infrarosso dal telecomando la situazione
cambia. Tutti gli altri pin connessi al connettori rimangono a livello logico
basso senza mai modificare il loro stato. Mancanza di tempo per effettuare
altre verifiche mi costringono a chiudere qui l’argomento porta.
Prometto che se ne avrò la possibilità analizzerò meglio l’aspetto comunicazione sulle seguenti varianti:
1. In fase di ricezione di un impulso dal telecomando
2. Segnali in ingresso al circuito, i coomandi provenienti dalla sottostante main board
3. Pressione, attivazione di uno dei pulsanti della tastiera
Questo per determinare in modo certo quali sono i segnali in ingresso e quali sono i segnali in ingresso.
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Terzo blocco: il ricevitore infrarossi.
Il cuore di questa sezione è il ricevitore infrarosso della Sharp CP1U271R, si presenta con un corpo
rettangolare metallico dove sono contenuti diversi stadi di conversione. Esso invia il sul segnale direttamente
al microcontrollore della scheda.
E’ molto semplice, utilizza un ricevitore integrato prodotto dalla Sharp il
GP1U271R che ha una frequenza centrale di 38KHz. Il piedino 1 è l’uscita
del ricevitore, il 2 l’alimentazione ed il 3 la gnd. Il sensore è connesso con il
pin 44 del micro (P73/KR7). Il segnale infrarosso ricevuto è ripulito,
squadrato all’interno del sensore, ed inviato al micro che lo interpreta e lo
converte nel formato appropriato per inviarlo alla main board tramite la
porta di comunicazione. Il sensore è oramai obsoleto e la sharp produce un
circuito il GP1UD27RK
è lo stesso del GP1U271R già presentato all’inizio di questo documento.
(link alla pagina informativa Sharp), il codice per acquistarlo alla RS COMPONENTS
componente sostitutivo perfettamente compatibile con quello montato nel
Quarto blocco: la tastiera.
E’ un elemento formato da piazzole a vernice conduttiva sul C.S. I tasti, in altre parole i punti di contatto,
sono formati da una membrana con dischi conduttivi inserita sul frontale. Quindi l’unico componente, se così
lo vogliamo definire, è la tastiera di gomma. Ha, ma ancora, sempre per motivi di impegni, non ho verificato
seriamente, la tecnologia a matrice, quindi utilizza righe e colonne. E’ gestita direttamente dal micro e
occupa, ad una prima analisi superficiale, i pin 43 (P20/PTO0), pin 42 (P20/PTO1), pin 41 (P20/PTO2), pin
30 (P02/SO/SB0), pin 25 (P31)
Concludo qui la prima parte di questo studio: al momento le difficoltà della vita m’impongono d’abbandonare
momentaneamente l’indagine che ho iniziato. Sono sicuro d’aver scritto anche delle grosse stron..te, vi
chiedo perdono.
Non dovete prendere il documento come una cosa sacrale da seguire alla lettera, sono un uomo e come tale
capace di fare errori.
Non correte a tagliare le piste del circuito per cambiare resistenze, impiccarvi in saldature, dissaldature ecc.
Gradirei commenti e correzioni a tutto questo che ho scritto la mia è-mail è [email protected]
Non tempestatemi di domande, la pubblico solo per avere correzioni e suggerimenti.
Non risponderò a nessuna richiesta esterna al documento.
Ed ora le frasi di rito:
Questo documento è fornito AS IS senza nessun tipo di garanzia; l'autore non si assume alcuna
responsabilità per eventuali danni causati a cose o persone derivanti dal suo utilizzo. Il documento può
essere liberamente distribuito ed utilizzato per scopi personali e didattici;
NON E' CONSENTITA LA REALIZZAZIONE PER USI COMMERCIALI E LA VENDITA.
Alcuni componenti hardware o software del documento possono essere coperti da brevetti o possono essere
marchi registrati; l'autore non si assume nessuna responsabilità della mancata citazione del fatto nei
documenti di allegati. Pur garantendo l'originalità del documento (per la sua realizzazione sono stati utilizzati
solo i datasheets dei componenti) non posso escludere, non avendo fatto alcuna ricerca in proposito, che un
documento simile sia già stato presentato su vari tipi di mezzi informativi.
Zionet
La fretta è la madre di tutte le caxxate.
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