Проблема із періодичним зависанням контролера для сходів.

Сьогодні я опишу проблему, з якою до нас звернувся клієнт, професійний електрик, який взявся за реалізацію динамічного підсвічування сходів. Враховуючи довжину та потужність світлодіодних стрічок було вирішено використати контролер Smart Stairway SS-26 LCD PRO V.4. Мабуть, це найскладніша проблема за останній час, для вирішення якої знадобилося багато часу, оскільки була допущена ціла серія помилок під час прокладання кабелів та підключення обладнання. А рішення виявилося зовсім іншим.

Опис об'єкта та вибраного обладнання.

Сходи були вже повністю готові на момент звернення клієнта. Усі оздоблювальні роботи завершено, місця встановлення сенсорів підготовлені. До сенсорів були прокладені не екрановані дроти ПВС 4х0,5. Зверху і знизу сенсори дивляться в прохідні зони і вибір піроелектричних сенсорів не можливий, оскільки вони викликатимуть помилкові включення при проході повз сходи в зонах їхньої видимості. Установка ультразвукових сенсорів утруднена у зв'язку з тим, що дроти не екрановані і висота установки сенсорів занадто низька і вони можуть бачити підлогу або сходи і не вірно вимірювати відстань. Використання ІЧ далекомірів також не бажано так як сходи мають ширину 120 см, а ІЧ сенсори стабільно працюють на дистанціях до 80 см. Було вирішено запропонувати клієнту використовувати ультразвукові сенсори, але зробити їх нахил вгору на 10 градусів. 

Суть проблеми: 

Після підключення клієнт повідомив, що виникає постійне спрацьовування від нижнього сенсора, що може свідчити про те, що сенсор отримує відбитий сигнал від підлоги, або проблема в перешкодах в неекранованому проводі. Відео з демонстрацією вимірюваних на дисплеї відстаней показало, що дистанція плавала від 120 см до 5 см у безладному режимі від другого сенсора взагалі не надходив сигнал.

Попросили клієнта підключити сенсори прямо до контролера та подивитися результати. На відео видно, що обидва сенсори працюють у такому режимі, але значення змінюються надто значно, але нам не відомо де стоїть людина з камерою щодо сенсорів і чи є інші перешкоди перед сенсорами.

Щоб виключити можливі проблеми з проводом було прийнято рішення замінити сенсори на ІЧ далекоміри. ІЧ далекоміри в режимі очікування підтримують у сигнальному дроті високий сигнал і тільки в момент спрацьовування підтягуються до нуля і дають низький сигнал на вхід контролера, ініціюючи включення підсвічування. Це важливо, якщо сигнальний провід не екранований і прокладений поруч із проводами живлення світлодіодних стрічок, в результаті чого у дроті можуть виникати індукційні наведення, що унеможливлюють використання піроелектричних або ультразвукових сенсорів. Заміна сенсорів допомогла вирішити проблему із довільним включенням та здати об'єкт замовнику. Але через пару днів замовник знову звернувся до нашого клієнта з проблемою, що спрацьовує ПЗВ при включенні підсвічування сходів кнопкою-вимикачем. Це викликало масу питань у нас так, як кнопка підключена до виходу контролера 5В, а ПЗВ стоїть на лінії живлення змінного струму 220В. І очевидно це теоретично неможливо. 
Приїхавши на місце встановлення сходів, наш клієнт зіткнувся з тим, що контролер взагалі не працював. Ми попросили надіслати нам контролер і виявили, що все працює як треба, за винятком того, що була механічно вирвана додаткова клема живлення "-" і 3 жили дроту ПВС 3х1.5 були скручені і безпосередньо припаяні через розколупаний отвір в корпусі до плати контролера в місці.

Так як паяння була виконана недбало при дотику до дроту він замикав на клему "+", що могло викликати коротке замикання та відхід блоку живлення на захист. Ми замінили йому відламану клемму, протестували добу на нашому стенді з логуванням спрацьовування, не знайшовши проблем відправили контролер назад. Клієнт встановив контролер на місце і протягом кількох годин контролер добре працював, але вночі того ж дня все повторилося. Приїхавши на місце, з'ясувалося, що після включення контролер пише артефакти на дисплеї і зависає.

Спрацьовування ПЗВ при натисканні кнопки включення, підключеної до виходу +5В контролера наштовхувало на думку, що провід має погану ізоляцію і розташований поруч у розетці провід змінного струму 220В також пошкоджений і замикає через штукатурку, викликає спрацьовування запобіжника PTC 0.5A, 6V, що самовідновлюється, в контролері встановленого після стабілізатора живлення DC5V в схемі контролера. Попросили виміряти опір проводів сенсорів, опір хоч і виявився вищим за розрахунковий в два рази, але це могла бути або похибка вимірювання, або матеріал проводу не мідь, а біметал. Все було приблизно в нормі. Було прийнято рішення прибрати запобіжник PTC з мікропроцесора і поставити додатковий запобіжник на 0,75А, 5В на вихід живлення периферії (сенсори та кнопки). В результаті це мало виключити повне відключення контролера у разі проблем у проводах, що йдуть до сенсорів та (або) кнопок. Вимикатиметься при цьому лише периферичне харчування 5В, але контролер продовжить працювати. Але залишалося одне питання, чому у клієнта на дисплеї були артефакти та кракозябри? Це може свідчити про те, що проблеми викликані просіданнями або перешкодами з харчування. Тож у нас додався ще один сумнів, окрім якості проводки – джерело живлення. Так як клієнт не мав осцилографа і навіть точного мультиметра для перевірки блоку живлення, ми замінили схему DC/DC Step Down стабілізатора живлення 5В, доповнивши його феритовим фільтром та додатковими фільтрами на основі електролітичних конденсаторів 1000мФ на вході та 470мФ на виході. Новий перетворювач напруги побудований на основі мікросхеми не схильної до нагрівання, тому ще одна проблема захисного відключення контролера при перегріві також відпадала, так як термозахисту немає. Протестувавши старий контролер надісланий клієнтом і новий підготовлений під його об'єкт на нашому стенді з логуванням помилок протягом 4-х діб ми не виявили жодної помилки. Склавши план пошуку та усунення проблеми ми відправили новий контролер клієнту.

План пошуку та усунення проблеми.

1. Монтаж контролера - спостереження
2.  Заміна блоку живлення – спостереження
3.  Заміна проводів до датчиків – спостереження.

Після встановлення нового контролера клієнт повідомив, що контролер працює, але від нижнього сенсора постійно надходить сигнал увімкнення. Очевидно, що для обраного типу IR сенсорів, це означає логічний нуль на вході контролера і в сигнальному проводі. Тобто. або сенсор вже пошкоджено, або обрив ланцюга. Так як перевірка сенсора показала його справність і він нормально працював під час прямого підключення до контролера, клієнт дійшов висновку, що провід десь пошкоджено. Було ухвалено рішення замінити дроти. І тут нас чекало найцікавіше. Так як проводи були прокладені в гофрорукав під гіпсокартонними стінами і вони не витягувалися, клієнт вирішив демонтувати гіпсокартонну панель і отримав удар струмом, торкнувшись профілю гіпсокартонної конструкції. Демонтувавши панель, стало ясно. Дивіться фото нижче.

У процесі монтажу гіпсокартону будівельники закрутили шурупи наскрізь через гофрорукав, пробивши високовольтний кабель і сигнальні проводи. Тільки завдяки тому, що був використаний контролер SmartStairway SS-26 LCD PRO V4, оснащений захистом входів від перенапруги, контролер не згорів. Заміна проводу вирішила усі проблеми. На жаль нам невідомо який саме провід був пошкоджений і коли на вхід контролера подавалася висока напруга, чи це був провід якогось вимикача і фаза подавалась тільки при включенні світла або це була загальна фаза - нам не відомо, тому що наш клієнт вирішив не вникати в частину роботи, за яку він не відповідав і замінив тільки частину проводів. На металоконструкції гіпсокартону, як і раніше, залишилася напруга 127В. Також стало очевидно, що незважаючи на те, що контролер витримав високу напругу, яка надходила на його цифрові входи, джерело живлення все ж таки було пошкоджено і мабуть він і викликав періодичні зависання контролера і крякозябри на дисплеї. Джерело живлення до нас не потрапило і ми не змогли подивитися його рівень напруги та пульсації, але на 99% впевнені, що проблема була саме в цьому, тому що ця функція була надійною. після заміни блоку живлення проблема із зависанням вирішилася. Сам факт такого недбалого підходу до роботи нас просто вразив. Висловлюємо щирі співчуття нашому клієнту, який вперше взявся за динамічне підсвічування і зі старту зіткнувся з такою недбалістю "фахівців" з гіпсокартону. Щиро раді, що все обладнання залишилося цілим і ні один електрик не постраждав. :) Проблема вирішилася.