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.
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.
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. Details zum TL7705
sind hier zu finden.
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.
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.
