Uzeli smo na pregled automobil Škoda Fabia 2007. godište kojoj nisu u funkciji električni podizači stakala. Ne radi podizanje ni spuštanje vozačevog ni suvozačevog stakla na vratima. Automobil je bio nekoliko mjeseci kod nekoliko servisera i kvar nije otklonjen.
Na strani vozača imamo dva kip-prekidača kojima se aktivira spuštanje i podizanje vozačevog i suvozačevog stakla. Tu su još dva tipkala za centralno zaključavanje i otključavanje svih vrata na automobilu.
Na strani suvozača je samo jedan kip-prekidač kojim se aktivira spuštanje i podizanje suvozačevog stakla.
Elementi sa prekidačima su montirani po sistemu plastičnih kopči što je vrlo nezgodno za rastavljanje te se vide znatna oštećenja plastičnih dijelova koja su nastala prijašnjim (nasilnim) skidanjem ovih elemenata.
Prekidači su zapravo tipkala sa grafitnim kontaktima kako je to i uobičajeno kod velikog broja elektroničkih kontrola. Može se primijetiti kako su neki grafitni kontakti dosta svjetliji od dugih, no na testu svi pokazuju niski otpor tako da ovdje nije problem u istrošenosti kontakata tipkala.
Modul na vozačevim vratima ima ukupno šest kontrola: vozačevo staklo gore i dolje, suvozačevo staklo gore i dolje, centralno zaključavanje i otključavanje. Tih šest kontrola aktivira kombinacije od ukupno 10 kontaktnih tipkala, odnosno po jedna kontrola za staklo istovremeno aktivira dva tipkala. Iz modula na kraju izlazi svega 5 žica. To znači da jedna žica može prenijeti informacije o aktivaciji dva različita tipkala.
Nacrtali smo shemu kontrola na vozačevim i suvozačevim vratima. Svakako izgleda zbunjujuće da se dvostrukim tipkalima na masu paralelno uključuju dva otpornika ili otpornik i kratki spoj. Međutim, ovo je vjerojatno univerzalni modul koji se koristi i za modele automobila sa boljom opremom, odnosno kontrolom podizanja i spuštanja stakala na sva četiri vrata. Vidimo da svaka tipka ima svoju razinu otpora (0 Ω, 160 Ω, 768 Ω, 1800 Ω) te na taj način mikrokontroler (MCU) prepoznaje koja je tipka pritisnuta. U našem slučaju se kombinacijom dvije tipke dobivaju otpori od 538 Ω i 0 Ω, pri čemu veći otpor prema masi znači podizanje stakla, a manji otpor spuštanje stakla. Također, ovi otpori vrlo vjerojatno daju informacije i o mogućem istovremenom pritisku kontrola za suvozačevo staklo, na primjer da vozač sa svoje strane pritisne tipkalo za spuštanje suvozačevog stakla, a suvozač istovremeno sa svoje strane pritisne tipkalo za dizanje istog stakla.
Sve je ovo još dobro ako je elektronika podizača stakla autonomna i nezavisna od glavnog računala automobila (ECU – Electronic Control Unit). No ako to nije slučaj onda će otkrivanje kvara na ovom sustavu biti puno teže.
Kako god bilo, prilikom provjere tipkala na konektoru smo izmjerili otpore od 554 Ω i 565 Ω, odnosno 17 Ω i 18 Ω. To su za cca 20 Ω veći otpori od očekivanih, no oni vrlo vjerojatno nastaju na grafitnim kontaktima tipkala i uslijed tolerancije otpornika. Ne možemo znati na koji raspon otpora MCU ispravno reagira, no jasno je da bilo kakav loši spoj ili korozija na kontaktima ili žicama lako može povećati otpor ovog upravljačkog kruga za nekoliko stotina oma, što će svakako zbuniti MCU. Iz nekog mojeg iskustva razlika otpora od 20 Ω ne bi trebala utjecati na ispravno prepoznavanje kontrole od strane MCU-a, stoga idemo vidjeti kakva je situacija sa elektronikom i elektromotorom podizača stakla.
Tapecirung vrata drži šest šarafa ali i sistem plastičnih kopči i zakački tako da je potrebno malo opreza da se isti ukloni bez oštećenja. Elektromotor i elektronika podizača stakla montirana je sa tri vijka, no potrebno je odspojiti i dva strujna konektora.
Elektromotor sa upravljačkom elektronikom podizača stakla na vozačevoj strani.
Očito da ovaj modul nije originalan, barem ne u potpunosti. Datum na elektronici je iz 2005. godine, a na elektromotoru iz 2007. godine (automobil je 2005. godište). Vjerojatno se pokušalo sa zamjenom elektromotora, no to nije dalo rezultate.
Na pločici upravljačke elektronike prepoznajemo slijedeće komponente:
- SP100354 VFA 2L31N CTCTDP0446 – za čip s ovim oznakama nisam našao točne podatke, no to je sasvim sigurno mikrokontroler sa podrškom za SPI i LIN protokole, vjerojatno kompatibilan sa MC908EY16 (Motorola) ili M68HC08 serijom (Freescale Semiconductor).
- MC33689 – SBC (System Basis Chip) namjenski dizajniran kao sučelje (driver) između MCU-a i vanjskih komponenti te senzora sistema za kontrolu podizanja stakala, komunikacija sa MCU-om je preko SPI protokola (Serial Peripheral Interface), a komunikacija sa ostalim komponentama u automobilu je preko LIN protokola (Local Interconnect Network).
- strujni shunt kao senzor strujnog opterećenja elektromotora
- Hall-senzor za detekciju okretanja osovine elektromotora
- relej za uključenje napajanja elektromotora
Preko strujnog shunta MCU dobiva podatak da li je staklo došlo do krajnje točke spuštanja ili podizanja, što znači da je elektromotor potrebno isključiti. Naime, kada elektromotor odvrti mehanizam pokretanja stakla do kraja, mehanizam ostaje blokiran u svom krajnjem položaju. Blokada mehanizma uzrokuje i mehaničku blokadu daljnje vrtnje elektromotora. U trenutku mehaničke blokade rotora elektromotora on postaje maksimalno opterećen i povuče maksimalnu struju, znatno veće od one koju troši pod normalnim opterećenjem. Ovo detektira strujni shunt i preko SBC-a šalje signal za MCU da je elektromotor blokiran i treba ga isključiti.
Na osovini elektromotora se također nalazi jedan mali permanentni magnet koji kod okretanja šalje magnetske impulse na Hall-senzor. Hall-senzor magnetske impulse pretvara u električne i šalje ih na MCU (preko SBC) kao kontrolu rada (okretanja) elektromotora. Ne mogu znati kako je napravljena logika MCU-a no ove dvije senzorske informacije (sa shunta i hall-senzora) su svakako implementirane u automatiku sistema.
Elektromotor je kolektorski istosmjerni (DC) za napon 12 V. To znači da će se promjenom polariteta napajanja promijeniti i smjer vrtnje elektromotora, ovisno da li staklo podižemo ili spuštamo. MCU uključuje potrebni polaritet napajanja za elektromotor preko namjenskog releja sa dva svitka. Dovođenjem napona na jedan svitak relej prebacuje jedan polaritet napona na elektromotor, a dovođenjem napona na drugi svitak relej prebacuje suprotni polaritet napona na elektromotor.
Upravo ovaj relej nedostaje na našoj pločici, odnosno lijepo se vidi kako ga je netko od prethodnih majstora odlemio, a zatim sve uredno vratio u automobil bez da je o tome obavijestio vlasnika. Ne znam da li je utvrđena neispravnost releja pa zato nije vraćen, možda je relej uništen kod odlemljivanja pa nije ni vraćan na pločicu, moguće da je majstor odlučio zadržati ovaj relej kad se ionako sustav ne može popraviti …
Brzim pregledom po Internetu može se vidjeti da ovakvi releji nisu teško nabavljivi i cijena im je oko 6 eura. Mogu se naći pod oznakom ACT512 (NAIS, Panasonic). Također, za cijenu 35-150 eura kinezi nude gotove kompletne podizače (elektronika sa elektromotorom) no pitanje je koliko će to biti na kraju kompatibilno sa određenim automobilom. Problem nije u fizičkim dimenzijama, prihvatima, konektorima ili montaži komponente nego u samom programu unutar mikrokontrolera koji dobivamo sa novom komponentom.
S obzirom da smo na elektroničkim pločicama identificirali čipove koji podržavaju LIN serijsku komunikaciju, onda vrlo vjerojatno moduli međusobno komuniciraju preko ovog protokola. To onda znači da svaki modul mora imati postavljenu ispravnu adresu kako bi bio prepoznat od drugih modula, a moguće i od glavnog računala (ECU). Ukoliko novi sklop ne bude ispravno registriran i prijavljen u ECU to je isto kao i da nije ugrađen.
Ja nemam nikakvu shemu ni za ovaj modul ni za ovaj automobil i ne mogu znati koliko je sistem podizača autonoman, a koliko se oslanja na ECU i LIN komunikaciju. To znači da za zamjenu elektronike podizača stakla treba imati i namjenske dijagnostičke alate, programatore i tko zna koja još čuda da se sve to ispravno prijavi, konfigurira i pokrene.
Na shemi smo nacrtali kako radi relej elektromotora. Sistem je vrlo jednostavan. Bez napona na svicima releja, oba kontakta elektromotora su spojena na masu. Kad se uključi jedan relej (sklopka) jedna žica elektromotora se odvaja od mase i spaja na pozitivni pol napajanja. Kad se uključi drugi relej (sklopka) druga žica elektromotora se odvaja od mase i spaja na pozitivni pol napajanja. Time elektromotor dobiva suprotni polaritet napajanja od prvog slučaja. Dovođenjem napona na određeni svitak releja upravlja MCU (SBC).
Također smo nacrtali kako je spojen strujni shunt u negativnoj grani napajanja i Hall senzor magnetski spregnut sa osovinom elektromotora. Izvan ovoga shemu nema smisla crtati jer ulazimo u MCU (SBC) krugove koje ne možemo ni testirati ni popraviti bez tvorničke servisne sheme i originalnih komponenti.
Prvo sam izvršio provjeru rada elektromotora i isti radi. U praznom hodu (samo za pokretanje reduktora) troši 2 A struje što je normalno za ovakav motor. Nabavio sam jedan ispravni relej ACT512 te ga zalemio na pločicu.
Ugradnja nedostajućeg releja na pločicu elektronike.
Modul nije proradio ni sa ugrađenim relejom. Bilo bi lijepo da imamo informacije od prethodnih vlasnika što su radili sa pločicama i zašto je skidan relej. Ovako vjerojatno ponavljamo iste postupke za dijagnostiku kvara kao i prethodni majstori.
Pomalo je čudno što ne rade oba podizača i ne reagiraju ni na jednu kontrolu. Moguće da je elektronika za staklo vozača postavljena kao MASTER uređaj na LIN komunikaciji i da je ta elektronika neispravna pa onda ne radi ni SLAVE elektronika na strani suvozača.
LIN (Local Interconnect Network) je komunikacijski mrežni protokol preko jedne žice koji podržava komunikaciju do 19,2 Kbit/s na duljini sabirnice od 40 metara s brzinom od 20 bit/s. Za automobile je danas uobičajen nešto napredniji CAN protokol, no LIN je jednostavniji i jeftiniji sistem razmjene podataka prikladan za male sustave gdje sasvim dovoljna niska brzina i propusnost komunikacije. LIN je tipična master-slave konfiguracija sa maksimalno 16 uređaja (jedan MASTER i do 15 SLAVE uređaja).
Elektronika i mehanika podizača stakla na suvozačevoj strani je gotovo ista kao i ona na vozačevoj strani. Razlika je u tome što je mehanika (pogonski zupčanik) postavljen na suprotnu stranu za lijeva i desna vrata, dok je elektronika potpuno jednaka.
Pod pretpostavkom da je MASTER podizač stakla neispravan, te zbog toga ne radi ni SLAVE podizač na suprotnim vratima, zamijenili smo elektronike podizača lijevih i desnih vrata. Sada podizač na vozačevoj strani radi, a onaj na suvozačevoj ne radi. Također, aktivacija se vrši gumbom za suvozačev podizač jer je isti tako programiran.
Sada se čini da je elektronika vozačevih vrata neispravna, no prije nas je više majstora petljalo po istoj te ne možemo biti sigurni ni da li je to uopće originalna elektronika (sa originalnim LIN adresama i ostatkom programa). Nadalje, teško je znati kako će ovdje funkcionirati neki zamjenski podizač sa drugog automobila. Možda je potrebno kupiti oba podizača koji su upareni svojim adresama, a možda ni to nije dovoljno nego je ispravne adrese treba postaviti i za ECU. Moguće da je proizvođač ove podizače radio sa istim adresama i istim softverom pa će odmah proraditi nakon ugradnje u bilo koji automobil.
Programiranje svakako nije opcija za mene jer je za to potreban originalni servisno dijagnostički uređaj kao i podaci o originalnim adresama. Na Internetu nisam našao konkretni opis ove problematike tako da je ovo definitivno posao za nekoga tko ima setove dijagnostičkih uređaja te podatke, dokumentaciju, iskustvo i znanje za programske zahvate na automobilima.
Da se mene pita najradije bih sklopku povezao izravno na namotaje releja i time zaobišao sve „smart“ sustave i probleme koji iz njih proizlaze. Istina, sustav omogućuje nekoliko opcija automatske kontrole podizanja i spuštanja stakala, blokadu spuštanja stakala ako je uključeno centralno zaključavanje i slično. Ovo je automobil star 18 godina, a za dva podizača stakla sa dvije ili tri automatske opcije su već bila potrebna četiri mikrokontrolera i vjerojatno još i veza sa glavnim računalom. Ne bi se čudio da ni truba ne može zatrubiti bez 2-3 mikrokontrolera 🙂
Sa konektora modula podizača stakla (vozač) izlazi ukupno 10 žica (8 žica kod suvozača). Mi smo identificirali svega 4 žice. Uzmimo da je jedna žica za LIN komunikaciju, jedna za neku pomoćnu masu, još uvijek ne znamo kuda idu preostale 4 žice. Vjerojatno na ECU kako bi se mogla vršiti dijagnostika i programiranje modula.