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lunes, 21 de septiembre de 2020

Reparación de display Peugeot 3008. Parte 1.

 

Llegó el momento dedicarse a una tarea que llevaba esquivando durante bastante tiempo. Se trata de reparar el display del ordenador de a bordo de mi coche; un Peugeot 3008 del año 2009.

Es un problema aparentemente bastante común en muchos displays de coche y este mismo problema ya lo sufrí en el coche que tube antes que este, un Peugeot 4007; aunque en aquella ocasión, como tocaba cambiar de coche no llegué a hacer nada por resolverlo.

El problema está en que cuando la temperatura interior del coche aumenta el display empieza a verse bastante mal.

 



El problema empezó a manifestarse a los cuatro o cinco años tener el coche. Durante unos años no era demasiado grave y aún podía entenderse lo que salía en el display. Sin embargo, en los dos últimos años, la degradación a llegado a tal punto que con solo poner la calefacción, con el aumento de temperatura hace que sea imposible entender los mensajes de la pantalla. No hablemos ya cuando el coche se queda aparcado al sol, entonces la pantalla se muestra totalmente negra y no puede apreciarse absolutamente nada.

Así que llegó el momento de ponerse manos a la obra y tratar de solucionar el problema.

Opciones.

La primera opción es llevar el coche al servicio oficial y que le cambien la pantalla. No es mala opción, pero por referencias de conocidos que lo han cambiado es una opción con un coste elevado, así que de momento queda descartada.

La segunda opción es conseguir un display de segunda mano en un desguace. Y sí, fuí tan pardillo como para creerme que un display de segunda mano con la misma longevidad que el mío podría verse bien. Así que ahora tengo dos displays de los cuales ninguno está en buenas condiciones.

La tercera opción es intentar reparar el display. Ya que tengo dos displays al menos puedo intentar reparar uno sin tener que dejar el hueco del coche con los cables a la vista. De momento, voy a decantarme por esta.

Intento de reparación del display.

Al desmontar el módulo para una primera inspección visual esperaba encontrarme con las conexiones de la cinta al cristal lcd en mal estado pero la verdad es que se estaban demasiado bien como para que fuesen el problema.

 

 

En esta primera inspección, pude ver también, en la cinta que une el cristal con el circuito electrónico, la referencia "S1D15712". Esta referencia es muy similar a otras más conocidas de circuitos integrados controladores de display.

 


Buscando por internet comprobé que efectivamente, EPSON fabricaba este circuito integrado y pude conseguir el "datasheet".

Se trata de un chip COF (chip on flex) controlador de display , es decir, un chip que se monta en la misma cinta flexible tal como puede verse en la fotografía. En su interior no solo cuenta con los circuitos de control del display, sino que además dispone de un circuito generador de las distintas tensiones necesarias para el lcd así como de un sensor de temperatura utilizado para compensar las variaciones de temperatura.

No voy a detallar todos los pasos que seguí en el intento de reparación ya que, tras comprobar los componentes externos asociados al generador de tensiones, al sensor de temperatura y algunos otros; la conclusión final fue que el problema estaba en el chip o más probablemente en el mismo cristal lcd.

Y eso fué lo que me llevó a la cuarta opción. Hacer la ingeniería inversa del display y buscar la manera de sustituir el display original por otro.

Activación del display.

Sacar el display del coche y ponerlo sobre una mesa de trabajo supone quedarse sin botones y sin ningún medio de controlarlo. Y llevarse la herramienta e instrumental al coche en pleno verano para intentar reparar el display o más tarde para hacerle la ingeniería inversa no es una opción viable.

Alimentar con 12V el display cuando está en la mesa de trabajo no es suficiente para activarlo ya que es necesario enviarle ciertos datos por el bus CAN para que se encienda y para poder moverse por las distintas funciones.

Creí que iba a tener que dedicarle bastante tiempo a interceptar e interpretar los mensajes del bus CAN, pero tube la suerte de encontrar en Github el trabajo de Péter Pintér.

Péter es un programador húngaro que consiguió conectar el display de su coche a un módulo ESP32 y con el firmware adecuado controlarlo desde el teléfono móvil. Utilizando su proyecto PSAWifiDisplayControl pude poner en marcha mi display sin ni siquiera tener la necesidad de hacer cambios en el firmware.

 


En la foto puede verse el módulo con los componentes externos necesarios para conectarlo al display del coche. En mi caso utilizo un circuito MCP2545 como transceptor del bus CAN y todo está montado sobre una placa de prototipos y conectado al display mediante cablecillos.

 


En el esquema pueden verse las conexiones entre el módulo ESP32, los componentes y el conector del display. El módulo ESP32 lo utilicé alimentado desde el bus USB. Los componentes del transceptor CAN se alimentan desde la misma alimentación de 5V tomada del módulo ESP y al display tenemos que aplicarle 12V.

 


Y solo con esto ya podemos controlar el display desde nuestro teléfono móvil sin necesidad de tenerlo conectado al coche.

En la segunda parte entraré  en detalles sobre cómo fué el proceso de ingeniería inversa para conocer el funcionamiento del display y las posibilidades de devolverlo a la vida.

Referencias.

Si estás interesado en tener más información sobre el trabajo de Péter Pintér para controlar el display del coche desde el teléfono móvil puedes encontrar sus proyectos en su página de Github en la siguiente dirección:

https://github.com/morcibacsi

 


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lunes, 7 de septiembre de 2020

Cómo comprobar un transistor MOSFET con el polímetro.

Hace poco, un conocido me contactó para que le echase una mano con un circuito controlador de temperatura por PWM, en el cual, el transistor mosfet de salida que controla una resistencia de calentamiento se ponía en cortocircuito y la resistencia no calentaba. Ya había cambiado el mosfet casi media docena de veces, siempre con el mismo resultado.

 

Figura 1.

El esquema del circuito es propietario y no puedo publicarlo, pero la figura 1 da idea de como es el circuito del que estoy hablando. Al menos la parte con problemas.

Lo primero que me hizo sospechar que esta persona estaba haciendo algo mal es que me dijese que con un mosfet en cortocircuito la resistencia no calentaba cuando debería suceder todo lo contrario. El mosfet en cortocircuito haría que la resistencia calentase al máximo sin posibilidad de controlarla mediante la señal PWM.

Le pedí ver el circuito, y una vez revisado, vimos que el problema era la fuente que alimenta a la resistencia y que todos los transistores mosfet que supuestamente estaban averiados, en realidad, estaban en buen estado.

Entonces, ¿por qué motivo se diagnosticaron tantos mosfet como averiados?

El primer motivo es que la persona que revisó los circuitos no es una persona experta en electrónica, y ni siquiera es su obligación reparar circuitos electrónicos, aunque lo intentó.

El segundo motivo es el no tener claro cuál es la estructura y el comportamiento de un transistor mosfet, y por eso cometió un error que ya he visto en otras ocasiones y que lleva a desechar transistores en buen estado pensando que están en cortocircuito.

A continuación voy a detallar los pasos que se siguieron para medir los transistores mosfet. Creo que así se entenderá mejor cuál fué el error cometido y cuál es la manera de medirlos.

Antes de pasar a la descripción de las medidas tenemos que tener en cuenta un par de detalles sobre los transistores mosfet:

  • Si te fijas en el símbolo del mosfet de la figura 1, verás que en el interior del mosfet hay dibujado un diodo. No se trata de un diodo que el fabricante haya colocado ahí a propósito, si no de un componente que se forma por la propia estructura del transistor. Es un componente parásito.
  • Este diodo no es el único componente parásito que aparece tras la fabricación del transistor, hay varios más y el que más nos interesa en este momento es la capacidad de la puerta del mosfet. Es decir, la puerta del mosfet se comporta de manera similar a como lo hace un condensador.

 

Midiendo el mosfet.

Figura 2.

Para ilustrar esta entrada hice uso de un transistor mosfet IRF1405 de canal N, y para las medidas utilicé un polímetro configurado en la función de medida de diodos.

 

Paso 1. En este primer paso, la medida se hizo colocando la sonda positiva del polímetro en el terminal de puerta del mosfet y la negativa en el drenador.

 

Hasta aquí, todo bien, el polímetro muestra que no hay conducción entre estos dos terminales.

Paso 2. Se hace una nueva medida cambiando la punta de prueba negativa a la fuente del mosfet.


Tal como esperábamos tampoco tenemos conducción entre puerta y fuente.

Paso 3. Se mueve la punta de prueba positiva al drenador del mosfet. De esta manera estamos comprobando si hay conducción entre drenador y fuente lo que indicaría que... ¿tenemos el mosfet en cortocircuito?


Como se ve en la imagen, parece que nuestro mosfet tiene en cortocircuito los terminales drenador y fuente. Lo parece, pero más adelante veremos que no es así.

Paso 4. Invertimos ambas sondas de prueba. Esta vez ponemos la sonda negativa en el drenador y la positiva en la fuente. Y parece que el cortocircuito sigue ahí.



Parece que el transistor está en cortocircuito, pero en realidad no lo está. ¿Qué es lo que sucede entonces?


Recuerda que anteriormente comentamos que la puerta del mosfet se comporta de manera similar a como lo hace un condensador.

Al realizar las medidas del paso 3 y/o 4, la tensión de medida del polímetro ha sido suficiente para polarizar y cargar la puerta del transistor. Y mientras la puerta mantenga esa carga tendremos conducción entre los terminales del drenador y la fuente.

En algunos transistores, la carga de la puerta puede permanecer durante bastante tiempo, el tiempo suficiente como para que alguien sin experiencia piense que el transistor está averiado.

La solución está en asegurarse, antes de realizar las medidas, que la puerta del transistor está descargada y para ello podemos hacer un cortocircuito entre los terminales puerta-drenador o puerta-fuente con un destornillador, unas pinzas o con la misma punta de la sonda del polímetro.

 


Si repetimos la medida del paso 3 con la puerta descargada veremos que nuestro transistor no está en cortocircuito.

 



Y si repetimos la medida del paso 4 ¿por qué obtenemos lectura? Porque en este caso estamos midiendo la tensión directa del diodo parásito, cuyo valor variará de un mosfet a otro.


Resumiendo.

  • Cuando vayas a medir un transistor mosfet asegúrate que la puerta está descargada. Si es necesario, haz el cortocircuito para descargarla como se indicó anteriormente.
    • Empieza midiendo entre los terminales de drenador y fuente en ambos sentidos y recuerda:
    • En un sentido no obtendrás lectura.
  • En el otro, leerás la tensión directa del diodo parásito.
  • Con la sonda de prueba negativa en la puerta (polarización inversa, recuerda que hablamos de un mosfet con canal N) mide primero el drenador y después la fuente. No deberías obtener ninguna lectura.
  • Con la sonda de prueba positiva en la puerta (polarización directa) mide primero el drenador y después la fuente. No deberías obtener ninguna lectura. Pero... ¡¡¡ Ojo !!! Tras estas medidas habrás vuelto a cargar la puerta del mosfet, por lo que si vuelves a medir entre drenador y fuente verás que hay conducción.

 

¿Y si estamos ante un transistor mosfet de canal P?

Las medidas se realizarán de manera similar pero teniendo en cuenta que la polarización es al revés que en un mosfet de canal N. Es decir, el transistor tendrá polarizada la puerta cuando sea la sonda de prueba negativa la que coloquemos en este terminal.


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