Uszkodzenia w elektronice samochodowej przeważnie zaczynają się od uszkodzeń mechanicznych. Na pewno minęły te lata, kiedy mechanik był tak przestraszony elektroniką w samochodzie, że z najmniejszym problemem odsyłał klienta do elektryka. Dosłownie w każdym miejscu w samochodzie mamy doprowadzone przewody elektryczne do czujników i elementów wykonawczych.
Mechanicy niemający pojęcia o elektronice, a mający duże doświadczenie, zanim oddadzą samochód elektronikowi, sami zaczynają przeglądać podzespoły elektroniczne. Jest to jak najbardziej słuszne podejście. Wiele uszkodzeń jest widoczna gołym okiem i bez specjalistycznej wiedzy można z powodzeniem naprawić dany układ. Przede wszystkim powinniśmy zacząć od przeglądania połączeń lutowanych. Widoczne gołym okiem popękane łącze można naprawić nawet najprostszą lutownicą. Poza tym, fakt dostania się do danego układu, na przykład wymontowanie zamka w drzwiach, jest pracochłonny. A wymontowany taki układ, który raz działa, a raz nie, warto otworzyć i obejrzeć. Czas demontażu i montażu jest na pewno o wiele dłuższy, niż przyjrzenie się płytce drukowanej, czy nie ma tam typowych uszkodzeń połączeń lutowanych. A z drugiej strony, rodzi się pytanie dlaczego tak się dzieje, dlaczego tak drogie części i całe układy sterujące, niekiedy we flagowych najdroższych limuzynach, tak szybko wykazują pierwsze objawy niesprawności? Przecież układy elektroniczne, niekiedy warte kilka tysięcy złotych, już po kilku latach eksploatacji w samochodzie, ulegają zniszczeniu.
Duże przekaźniki zawsze po pewnym czasie uszkodzą płytkę drukowaną. Na zdjęciu dla kontrastu mamy po prawej stronie układ scalony zastępujący takie przekaźniki. Ale w związku z rozwojem elektroniki, problem jakości połączeń lutowanych wcale nie zniknął. Ciągle mamy uszkodzenia polegające na złych połączeniach lutowanych.
W prasie fachowej jest dużo artykułów na ten temat. Wykonuje się badania, analizuje się uszkodzenia. Chyba najwięcej jest badań związanych z elektroniką w samochodach ciężarowych. Uszkodzone elementy wracają z powrotem do firm, właśnie w celu przeprowadzenia analizy. Wynik tych badań jest w większości jednoznaczny: są to błędy w fazie projektowania. Odrzuca się teorie, że samochód jeździ po “złych” drogach i warunki atmosferyczne są nieodpowiednie. Samochód musi być przystosowany do takich warunków, jakie są. Całą winą obarcza się projektantów. To oni muszą uwzględnić miejsce montażu, drgania, zmianę temperatur i tym podobne czynniki mające wpływ na żywotność części. Poza tym, już po zaprojektowaniu i wykonaniu danego układu, należałoby przeprowadzić odpowiednie testy. Właśnie wtedy powinno się dokonać oceny odporności połączeń lutowanych i innych mechanicznych powiązań, poprzez predykcję. Zazwyczaj bazuje się na metodzie elementów skończonych lub na modelach pierwszego i drugiego rzędu. Można też przeprowadzić testy zużycia w oparciu o modele opracowane przez Norrisa i Landsberga w laboratorium IBM. Poza tym, powinno się uwzględnić zewnętrzne warunki pracy, które w samochodzie zmieniają się bardzo szybko. Duże znaczenie ma też miejsce montażu.
Nawet początkujący mechanik samochodowy bezbłędnie wskazałby, gdzie nie należy umieszczać sterowników: na silniku, przy akumulatorze, przy wentylatorze i w okolicach nadkoli. A właśnie producenci, dokładnie w tych miejscach montują drogie sterowniki samochodowe. Urządzenia elektroniczne umieszczone w tych miejscach nagrzewają się w bardzo krótkim czasie. Źródłem ciepła są nie tylko urządzenia zewnętrzne, ale także elementy zamontowane w samym sterowniku. Jeżeli w fazie projektowania popełniono błędy i nie uwzględniono tak trudnych warunków pracy, to częsta niesprawność drogich komponentów elektroniki samochodowej jest na porządku dziennym. Sprawozdania z przeprowadzonych badań wskazują na jeszcze inny, ważny aspekt, który powinien być uwzględniony podczas fazy projektowania. Duże elementy typu rezystory, kondensatory, przekaźniki i tym podobne, podczas jazdy samochodu, próbują dosłownie oddzielić się od swojej płytki, do której są przylutowane. Na drgania i wstrząsy narażony jest cały samochód, a więc i każdy element będący częścią składową układów sterujących. Tranzystory i rezystory wytwarzają wokół siebie dodatkowo bardzo dużo ciepła, co sprzyja rozgrzewaniu się oczek lutowniczych. Te problemy znają wszyscy zajmujący się naprawą samochodów, a powinni znać je przede wszystkim projektanci. Zastosowanie wyżej wspomnianych testów, a przede wszystkim wykorzystanie modeli uszkodzeń fizycznych, na pewno przyczyniłoby się do poprawy jakości urządzeń finalnych.
Ale na te sprawy nie mamy większego wpływu. Zdecydowany wpływ mamy za to na to, co zrobimy z takim uszkodzonym urządzeniem. Wyraźne usterki można samemu naprawić, jest to czynność w zasięgu nawet nie elektronika, ale mechanika. Dysponując dobrym sprzętem do lutowania, lupą i materiałami typu topnik, z powodzeniem usuniemy wiele usterek. Praca wymaga trochę skupienia, a zwłaszcza dokładności wykonania każdego punktu na płytce drukowanej. Połączenia lutowane nie mogą być niestarannie zrobione, a użyte spoiwo musi być dobrej jakości. Poza tym, wielkość oczka lutowniczego nie może być ani za duża, ani za mała. Problem dla mechanika zaczyna się wtedy, kiedy trzeba coś wymienić lub zastąpić. Na przykład uszkodzony tranzystor trudno nam będzie znaleźć na półce w sklepie z elementami elektronicznymi. Trzeba wiedzieć, że części zastosowane w samochodzie są o podwyższonym standardzie, bardziej odporne na temperaturę i inne czynniki zewnętrzne. Są zdecydowanie lepszej jakości. Przecież nie tak dawno, bo po raz pierwszy w 1992 r. przedstawiciele Delco (General Motors) i Chryslera, zapoczątkowali rozmowy na temat ustalenia wspólnych wytycznych, standardów lub inaczej mówiąc norm, dla układów scalonych mających zastosowane w samochodach produkowanych przez te dwie firmy. W następnym roku, do rozmów dołączył przedstawiciel Forda. Trzy największe amerykańskie koncerny samochodowe ustaliły, że układ scalony stosowany w samochodzie musi spełnić pewne warunki. Do tej chwilii mieliśmy do czynienia z układami scalonymi powszechnego użytku oraz z układami spełniającymi normy militarne (najwyższej jakości), a teraz doszła nowa grupa elementów, mających zastosowanie w technice motoryzacyjnej. Specyfikacja dotycząca układów scalonych uzyskała oznaczenie Q100. Potem doszła specyfikacja Q101, dotycząca elementów dyskretnych i Q200 - elementów biernych. Przeglądając strony internetowe Automotive Electronics Council (AEC) można się dowiedzieć, że normy te dotyczą wielu spraw, nie tylko zakresu temperatury, ale także odporności na pola elektromagnetyczne, wyładowania elektrostatyczne, czy nawet zwykłej szczelności. Zanim firma budująca zespoły elektroniki zdecyduje się na montaż elementów, sprawdza czy odpowiadają one normom wyznaczonym przez tę organizację. W ten sposób mamy pewność, że w warunkach jakie panują w samochodzie, dane elementy nie będą zmieniały swoich wartości parametrów i nie ulegną tak szybko zepsuciu. I dlatego jak naprawiamy coś w elektronice samochodowej, musimy tak samo starać się zastosować właśnie takie oryginalne części. Jest małe prawdopodobieństwo, że kupimy je w najbliższym sklepie, ale w katalogach z częściami elektronicznymi mamy te części spełniające odpowiednie normy. Zastosowanie popularnych części zapewni nam prawidłową pracę w warsztacie, ale takie elementy mogą już za chwilę przestać działać w normalnych warunkach, w jakich eksploatowany jest samochód. Także podczas naszych napraw powinniśmy uwzględnić jakie nowe części montujemy w układach elektronicznych.
Stanisław Mikołaj Słupski
Komentarze (0)