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BEKA-MAX S-EP 6 - Steuereinheit für Zentralschmierung

BEKA-MAX S-EP 6

Die Firma Baier und Köppel vertreibt Zentralschmierungssysteme, wie sie zum Beispiel in Baumaschinen eingesetzt werden. Hier ist die S-EP 6 Steuereinheit zu sehen, die die zentrale Schmierpumpe in einem solchen System ansteuert. Der Neupreis einer S-EP 6 liegt bei 200€.
Die S-EP 6 kann aus einem 12V- oder einem 24V-Bordnetz versorgt werden. In einem einstellbaren Intervall steuert das Modul für eine einstellbare Zeit eine angeschlossene Schmierpumpe an. Zur Einstellung der Zeiten sind aus dem Gehäuse zwei Stufenschalter herausgeführt. Eine LED signalisiert den Schmiervorgang und ein Taster ermöglicht es von Hand einen Schmiervorgang auszulösen. Für beide Funktionen können auch externe Komponenten an an das Steuergerät angeschlossen werden.

Die S-EP 6 ist in mehreren Varianten verfügbar. Das vorliegende Teil stellt die Basisversion dar. Eine erweiterte Variante besitzt neben den unteren beiden Schraubblöcken rechts einen weiteren Schraubblock. Über den rechten Schraubblöck können zusätzlich eine Fettstandskontrolle und ein Überdruckventil angeschlossenen werden.

Dieses Steuergerät war an einer Schmierpumpe mit einem Kurzschluss angeschlossen, seitdem zeigt die LED zwar weiterhin eine normale Funktion, der Ausgang für die Schmierpumpe wird aber dauerhaft angesteuert.

 

BEKA-MAX S-EP 6 Platine

BEKA-MAX S-EP 6 Platine

Dafür, dass das Steuergerät lediglich einen robusten, einstellbaren Intervallschalter mit einer Zusatzauslösung darstellt, ist es relativ komplex aufgebaut. Es spricht alles dafür, dass die Baugruppe mit einer minimal geänderten Bestückung auch die optionalen Funktionalitäten darstellen kann.

Spoiler: Der IC6 wurde hier bereits ausgetauscht.

 

BEKA-MAX S-EP 6 Platine Bauteile

Das Steuergerät arbeitet mit einem Controller in einem PLCC-Gehäuse. Die Typbezeichnung verdeckt ein ESD-Label. Dem Controller ist ein 2K-EEPROM zur Seite gestellt, das wahrscheinlich den Programmcode enthält. Anscheinend wurde viel Wert auf genaue Zeitintervalle gelegt, da das Steuergerät einen Uhrenquarz (SG3030) enthält. Das SMD-Package sitzt auf einer kleinen Trägerplatine. Der 6fach-Puffer CD4010 dient der Verarbeitung der Eingangssignale.
Oberhalb des Controllers befinden sich Bestückplätze für vier Drahtbrücken. Eine Brücke ist eingelötet, eine weitere wurde nachträglich herausgetrennt. Höchstwahrscheinlich handelt es sich um eine Variantencodierung, mit deren Hilfe der Controller auslesen kann welche Funktionen er zu bedienen hat. Neben der Erweiterung über den Schraubblock nach rechts existiert auch eine Variante des Steuergeräts, die mit um einen Faktor 2 längeren Schmierzeiten arbeitet. Es ist gut denkbar, dass für die zwei Schmierzeiten nur eine Bestückvariante existiert. Je nach benötigter Variante wird in der Nacharbeit dann eine Brücke herausgetrennt.

Versorgt wird der Controller aus einem klassischen 7805-5V-Linearregler. Die an diesem Regler anfallende Verlustleistung kann relativ hoch sein, da die Versorgungsspannung bis zu 30V betragen darf. Ein Schaltregler wäre an dieser Stelle sehr viel effizienter, erhöht aber den Entwicklungsaufwand und die Gefahr von Störungen.
Damit sich in allen Versorgungsspannungsbereichen immer ein definierter Betriebszustand einstellt, überwacht ein TL7705 die interne 5V-Versorgung und bedient basierend darauf den Reset-Eingang des Controllers.

Das Steuergerät besitzt zwei Endstufen, die beide mit sogenannten SMART-MOSFETs aufgebaut sind. Diese intelligenten Transistoren sind relativ teuer, aber geschützt gegenüber zu hohen Temparaturen und zu hohen Strömen. Außerdem lassen sie sich direkt mit dem Logik-Ausgang eines Controllers ansteuern. Oftmals sind zusätzliche Diagnosen enthalten.
Der BTS117 ist ein ein Lowside-SMART-MOSFET und bestromt die optionale, externe Signalleuchte. Da die Belastung nicht allzu hoch ist, benötigt der Transistor keinen Kühlkörper.
Die Schmierpumpe wird über den Highside-SMART-MOSFET VN02H angesteuert. Das Datenblatt erlaubt an diesem Ausgang Lastströme bis zu 6A. Dementsprechend wurde der Transistor mit einem Kühlkörper ausgestattet. Der VN02H bietet einen Status-Ausgang, der eine Übertemperatur und eine Leitungsunterbrechung signalisiert. Das Layout würde dieses Potential zum Controller führen, im Signalpfad fehlt allerdings der Widerstand R4. Das lässt vermuten, dass die Auswertung des Status grundsätzlich eingeplant war, dann aber verworfen wurde.

Die Versorgung des Steuergeräts wird über eine große Verpolschutzdiode geführt. Außerdem befinden sich zwischen den Versorgungspotentialen zwei Suppressordioden, die Spannungsspitzen aus dem Bordnetz begrenzen.

 

Das vorliegende Steuergerät wurde durch den Einsatz an einer Schmierpumpe mit einem Kurzschluss beschädigt. In der Folge liegt am Schmierpumpenausgang dauerhaft die Versorgungsspannung an. Der Controller scheint keinen größeren Schaden genommen zu haben, da die LED weiterhin passend zu den Schmiervorgängen blinkt und sich über den Taster ein zusätzlicher Schmiervorgang auslösen lässt.
Um den Fehler eingrenzen zu können, ist der einfachste Schritt das Ansteuersignal des VN02H zu vermessen. Direkt am Transistor stellt sich die gleiche Spannung ein wie an den Versorgungsanschlüssen, in diesem Fall 12V. Das ist ein recht eindeutiges Zeichen, dass der SMART-MOSFET zerstört wurde.
Zwischen dem Controller und dem VN02H befindet sich ein 330Ω-Widerstand (R3). Entfernt man diesen Widerstand, so kann man beobachten, dass der Controller weiterhin das zu erwartende Steuersignal mit einem Highpegel von 5V aussendet. Der 330Ω-Widerstand war folglich ausreichend den Ausgang des Controllers vor dem hohen Potential zu schützen.
Lötet man den VN02H aus, so ist der Schmierpumpenausgang spannungsfrei. Damit kann man ausschließen, dass weitere Bauelemente am Ausgang beschädigt wurden und die dauerhafte Ansteuerung verursachen.
Der VN02H wird nicht mehr produziert und ist entsprechend schlecht verfügbar. Stattdessen kann man den BTS442 einsetzen. Der BTS442 hat die gleichen Funktionalitäten mit dem gleichen Pinning. Der Widerstand im eingeschaltenen Zustand ist geringer und die Stromtragfähigkeit höher, was sich aber nur positiv auswirkt. Nach dem Einbau eines BTS442 schaltet der Ausgang der Schmierpumpe wieder exakt so, wie man es aus der Funktion des Steuergeräts heraus erwarten würde.

 

VN02H Defekt

Bei genauerer Betrachtung zeigt sich, dass das Package des VN02H unterhalb der Zeichen MAR einen Riss aufweist, der sich über die halbe Gehäusebreite zieht.

Eine Analyse des ausgefallenen Bauteils findet sich hier.

 

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