Ремонт автомобильной электроники

Публикации

Перестал работать датчик контроля давления в шинах. Диагностика и ремонт датчика на примере TPMS 802000121AA

Гарантия до 5 лет на все работы и только оригинальные запчасти!

Предлагаю помощь в ремонте датчиков контроля давления шин TPMS всех марок.

Предлагаю:

  • замена элементов питания;
  • восстановление датчиков после разряда батареи;
  • замена клапана датчиков давления;
  • чистка датчика от коррозии;
  • ремонт антенны датчика TPMS;
  • замена корпуса датчика;
  • устранение последствий удара (восстановление платы, корпуса);
  • перепрошивка датчика давления;
  • сброс ошибок TPMS;
  • перерегистрация датчиков в системе;
  • калибровка датчиков после замены;
  • полная замена датчика с программированием;
  • ремонт блока управления TPMS;
  • устранение проблем с CAN-шиной;
  • настройка частоты работы датчиков.

Обратившись ко мне, Вы можете быть уверены, что все используемые запчасти и комплектующие будут только оригинальные и новые (никакого демонтажа со старой аппаратуры и китайских поделок), а работа будет выполнена на высочайшем уровне.

Звоните: +7 (919) 967-23-03

В автомобиле Chery Tiggo 7 с наступлением осени, по утрам, когда температура ещё низкая, начали отваливаться датчики контроля давления шин TPMS 802000121AA. Днем, при потеплении, снова прописывались (так и должно быть по инструкции, если с новым датчиком проехать несколько километров). Пришла зима, и датчики вообще перестали выходить на связь.
Налицо все признаки разряда батарейки, находящегося внутри датчика, да и время их замены подошло, автомобилю уже почти пять лет.
Стоимость этих датчиков невелика, но попытавшись купить новые я ошалел от того количества подделок, которое продается под этим артикулом. Внешне такие датчики похожи на оригинальные, но отличаются где цветом, где маркировкой, где другими деталями. Покопавшись в интернете и начитавшись отзывов: у этого не прописались, у другого прописались но постоянно лагают, у третьего прописались но проработали пол года и отказали - в общем, решил отремонтировать оригинальные, те, что стояли в автомобиле при его покупке.
Плюсом шли еще четыре родных датчика, тоже не рабочих, которые оставил клиент, когда приехал с новым комплектом на замену. Эти датчики проработали свои положенные 4-5 лет и умерли, просто нужно заменить батарею.

Стоит отметить, что не все типы датчиков "подхватываются" автоматически, во время движения.

В некоторых автомобилях необходимо выполнить сброс через OBD-диагностику - подключить подходящий диагностический сканер, зайти в TPMS (как правило, блок 65), далее примерно такое меню: "Адаптация" → "Сброс датчиков давления" или "Basic Settings". После сброса покататься 10–15 минут для повторной калибровки.

Есть марки автомобилей, которые поддерживают ручной сброс через мультимедийную систему. Там в меню необходимо выбрать "Шины" или "Система TPMS", далее "Калибровка" или "Сброс давления", подтверждаем действие.

А у некоторых марок (например, VW Tiguan, Passat B8 и другие) после замены датчиков требуется прописать ID новых датчиков через диагностику, иначе ошибка не исчезнет, а датчики не подхватятся.

Ну а у китайцев вроде все просто - ставим новый датчик, катаемся, дожидаемся привязки.
Итак, поехали.

TPMS 802000121AA
Рисунок 1. Датчик контроля давления в шинах TPMS 802000121AA в сборе с шинным ниппелем - вид спереди.

Данный датчик (802000121AA) подходит к следующим автомобилям китайского производства: Chery Tiggo 7 Pro, Chery Tiggo 7 Pro Max, Chery Tiggo 8 Pro, Chery Tiggo 8 Pro Max, Chery Tiggo 3x, CheryExeed RX, Chery Tiggo 9, Kaiyi E5, JAECOO J7 и др.

TPMS 802000121AA
Рисунок 2. Датчик контроля давления в шинах TPMS 802000121AA в сборе с шинным ниппелем - вид сзади.

Датчик системы контроля давления в шинах (TPMS) в большинстве случаев, как и в нашем, представляет собой единый узел, состоящий из двух основных компонентов:

  1. Электронного модуля, который включает в себя измерительный элемент, антенну для передачи данных и источник питания.
  2. Шинного вентиля (клапана), который обеспечивает герметичность колеса и служит механическим креплением для электронного модуля.

Несмотря на то, что эти компоненты собраны в единую конструкцию, функционально они независимы: электронный модуль отвечает за сбор и передачу данных, а клапан - за герметичность и монтаж.

Маркировка TPMS 802000121AA
Рисунок 3. Маркировка датчика контроля давления в шинах TPMS 802000121AA.

Из маркировки, нанесенной на корпусе нам интересен только Part Number 802000121AA (Рисунок 3), по которому датчик бьётся в каталогах производителя и магазинах автозапчастей, если возникнет необходимость его приобрести.
Обратите внимание, что корпус датчик не герметичный и имеет сквозное отверстие, именно через него установленный внутри, на плате, многофункциональный сенсорный модуль AC5121HFC - мозг и сердце всего устройства (его мы изучим подробнее чуть ниже) осуществляет связь с внешней средой.

К шинному вентилю (ниппелю) электронный модуль крепится с помощью винта с головкой TORX T5 (Рисунок 3).

Корпус TPMS 802000121AA
Рисунок 4. Вскрытый корпус датчика контроля давления в шинах TPMS 802000121AA.

Вскрываем корпус, я это делал медицинским скальпелем по линии шва. Хотя по факту никакого шва там практически нет, и белая крышка просто вплавлена в чёрное основание корпуса, как будто половинки корпуса датчика термически спрессованы между собой, а не склеены. Предполагаю, что производитель использовал клей, который растворяет этот пластик до жидкого состояния, мне, кстати, ничего подобного подобрать не удалось.
Перед началом работ внимательно осмотрите свой датчик и найдите наиболее четкую линию раздела между белой и чёрной частью корпуса. Начинайте вскрывать корпус с этого места, периодически покачивая скальпель поперек линии реза, потихоньку дело пойдет, даже несмотря на то, что шов неровный и во многих местах не просматривается.
Пластик, из которого выполнен корпус, больше напоминает полиэтилен и хоть с трудом, но поддается резке. Перед началом работ можно попробовать смочить шов ацетоном или другим сильным растворителем, возможно место склейки ослабится.
Выполняйте резку аккуратно и старайтесь, чтобы лезвие не проникало глубоко внутрь корпуса, иначе можно испортить печатную плату внутри. У меня срезалась часть угла платы (Рисунок 8), ничего страшного, но мне повезло, что скальпель соскочил в этом месте и ничего не повредил кроме защитной маски.

Плата TPMS 802000121AA
Рисунок 5. Печатная плата датчика контроля давления в шинах TPMS 802000121AA - вид сверху.

Ну вот мы добрались до печатной платы, давайте посмотрим какие электронные компоненты расположены на ней.

1. AC5121HFC (Рисунок 5) - программируемый многофункциональный сенсорный модуль, предназначенный для беспроводного мониторинга и IoT-приложений (сердце этого устройства и единственный активный электронный элемент на плате).
Мне удалось найти Datasheet на этот модуль, правда на китайском языке, и вот, что я выяснил.
AC5121HFC содержит на своем борту следующие устройства:

  • встроенный 8051-совместимый микроконтроллер с 16 КБ Flash-памяти, поддерживающий UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter) протокол;
  • встроенный датчик давления, поддерживающий программно настраиваемые параметры;
  • встроенный датчик температуры, поддерживающий программно настраиваемые параметры;
  • встроенный датчик ускорения, поддерживающий программно настраиваемые параметры;
  • встроенный RF-передатчик - Radio Frequency (поддерживает частоты 315/434 МГц, настройку модуляции (FSK/OOK) и мощности передаваемого сигнала) и LF-приемник - Low Frequency (поддерживает частоту 125 кГц).

2. XTY09F 26.000M - кварцевый резонатор (26 МГц), источник тактовой частоты для сенсорного модуля AC5121HFC.

3. антенна RF/LF приемо-передатчика - реализована в виде медной скобы на плате (Рисунок 5).

4. SMD конденсаторы и дроссели - обвязка для обеспечения работы AC5121HFC, заметьте, на плате нет даже резисторов и диодов, и уж тем более транзисторов.

Плата TPMS 802000121AA
Рисунок 6. Печатная плата датчика контроля давления в шинах TPMS 802000121AA - вид снизу.

Противоположную сторону платы закрывает впаянная батарейка, никаких элементов на ней больше нет.

Плата TPMS 802000121AA
Рисунок 7. Печатная плата датчика контроля давления в шинах TPMS 802000121AA без батареи - вид сверху.

Аккуратно выпаиваем батарейку и зачищаем посадочные места под её выводы от старого припоя и флюса. Операцию стараемся выполнить быстро, избегая перегрева самой платы и распаянных на ней элементов. Следом тщательно проверяем плату на наличие окислов, прогаров и повреждений.
Эту сторону платы мы подробно рассмотрели выше (Рисунок 5), посмотрим, что находится на противоположной, под демонтированной батарейкой.

Плата TPMS 802000121AA
Рисунок 8. Печатная плата датчика контроля давления в шинах TPMS 802000121AA без батареи - вид снизу.

А под батарейкой производитель спрятал выводы (пятаки) последовательного интерфейса UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter) для подключения программатора, рассмотрим их:

  • TXD (Transmit Data) - через этот вывод датчик передает данные при подключении к диагностическому оборудованию или программатору. Именно по этой линии он "сообщает" свою информацию: идентификационный номер (ID), давление, температуру, данные об аккумуляторе и т.д.
  • RXD (Receive Data) - через этот вывод датчик принимает данные при его программировании и конфигурации (запись и обновление прошивки, уникального ID, параметров автомобиля и т.д.).
  • GPIO1 (General-Purpose Input/Output 1) - программируемый вход/выход общего назначения, его точное поведение зависит от прошивки датчика и задается производителем. Наиболее часто используется для пробуждения (Wake-up), индикации режима и сервисных функций датчика TPMS.
  • GND (земля) - минусовой контакт батареи.
  • BAT (батарея) - плюсовой контакт батареи.

Схема подключения AutoChips AC5121HFC
Рисунок 9. Типовая схема подключения модуля давления со встроенным RF/LF приемо-передатчиком AutoChips AC5121HFC.

Из технического паспорта (Datasheet) на AutoChips AC5121HFC я распечатал одну из типовых схем его подключения (Рисунок 9), изучим ее и разберемся, как выполнить диагностику и ремонт датчика TPMS в случае его неисправности.

В идеале необходимо проверить работоспособность каждого датчика TPMS, в котором планируется заменить батарею, иначе вы рискуете остаться без системы контроля давления в шинах или несколько раз перебортировать колеса - стоимость этих услуг может в разы превысить цену нового комплекта датчиков, не говоря уже о потраченном времени.

Первым делом проверяем на обрыв и короткое замыкание, прямо на плате, все присутствующие пассивные элементы обвязки, а это только конденсаторы и дроссели и их немного. Если возникли подозрения - выпаиваем проблемный элемент и проверяем его отдельно.

Далее проверяем питание микросхемы. Из принципиальной схемы видно, что напряжение с батареи идет на датчик напрямую - плюс VDD (12 вывод микросхемы) и минус GND (один из множества выводов). Будем считать, что разводка нашей платы условно совпадает с принципиальной схемой, и замерим сопротивление между, например, пятаками на плате GND и BAT (Рисунок 8). У меня мультиметр показал несколько МОм, наличие короткого замыкания говорило бы о неисправности датчика.

Без подключения источника напряжения к плате вряд ли что-то еще можно увидеть, потому переходим к следующему пункту.

Ремонт платы TPMS 802000121AA
Рисунок 10. Подача напряжения на плату датчика контроля давления шин TPMS 802000121AA с внешнего источника питания.

Подпаиваем два проводка вместо батареи и подаем на них внешнее напряжение 3.3 В с лабораторного блока питания соблюдая полярность!, ограничение по току выставляем примерно в 100 мА.

Потребляемый ток датчика в спящем состоянии не должен превышать 2-5 мА. У меня чувствительность блока питания низкая и на экране показывало 0 А.

Если потребляемый ток превышает 10 мА (максимально потребляемый ток датчиком, взято из Datasheet), то в цепях датчика присутствует короткое замыкание и 100% это неисправность AC5121HFC, коротить на плате больше нечему, так как ранее мы проверили всю обвязку.
В моем случае одна из плат была неисправна, и ток сразу возрос до максимально выставленного ограничения, при этом сам датчик AC5121HFC стал сильно нагреваться.
Была не была подумал я (терять все равно нечего) и увеличил ограничение тока на блоке питания до 1А, AC5121HFC практически раскалился, но не прогорел, зато отпаялся от платы.

Определенно, ремонт неисправного датчика TPMS абсолютно не рентабелен, проще купить новый.
Во первых стоимость самого модуля AC5121HFC в розницу начинается от 500 рублей (на момент написания статьи), во вторых непонятно, что делать с прошивкой, ведь изначально датчик пустой, а в третьих его монтаж на плату требует определенных навыков, дорогостоящего оборудования, и некоторых комплектующих, которых просто нет в продаже, я проверял.

О сложностях, которые почти наверняка возникнут при монтаже этого и подобных программируемых сенсорных модулей, я расскажу чуть ниже, а пока продолжим диагностику исправных плат.

Собственно говоря, и те, кто в теме это подтвердит, при дефектовке микроконтроллеров, вторым этапом после проверки питающего напряжения и потребляемого тока, необходимо поймать стабильную синусоиду на его кварцевом резонаторе, в нашем случае с частотой 26 МГц. Это даст нам понимание того, что микроконтроллер, как минимум, функционирует и условно исправен, но не тут то было.
Никакого сигнала на кварцевом резонаторе не наблюдается, давайте разберемся почему наши теоретические ожидания не совпадают с практическими измерениями.

Все дело в том, что микропроцессор (или, точнее, микроконтроллер) AC5121HFC модуля не использует кварцевый резонатор постоянно. Он обращается к нему только в моменты, когда требуется высокая точность синхронизации, например, для работы высокоскоростного передатчика (RF модуля). В остальное время MCU может работать от внутреннего малопотребляющего RC-генератора или вообще находиться в спящем режиме.

Вполне логичное решение, учитывая, что TPMS работают от батареи, рассчитанной на 5-10 лет службы и потому ключевая задача конструкторов - максимально сократить их энергопотребление. Кварцевые резонаторы же потребляют относительно много энергии (от сотен микроампер до миллиампер), и их постоянная работа полностью истощила бы заряд батареи за несколько недель или месяцев.

Мне удавалось запускать генерацию кварцевого резонатора буквально на мгновения, в момент подачи питание на плату. Вероятно, что после подачи питания AC5121HFC модуль выполняет первую инициализацию и передачу данных, используя внешнюю стабилизацию частоты, а потом снова засыпает. К сожалению, зафиксировать этот момент на камеру не получилось, работаю я один, и у меня всего две руки.

Диагностика платы TPMS 802000121AA
Рисунок 11. Снятие осциллограмм с исправной платы датчика контроля давления в шинах TPMS 802000121AA.

Но осциллограф включен, ум пытлив, а руки чешутся. Попробуем "пощупать" другие элементы, тем более, что плата небольшая и много времени это не займет. "Крокодил" щупа цепляем на землю печатной платы, а иглой перебираем все электронные компоненты подряд.

Результат не заставил себя ждать - на конденсаторе C7 (Рисунок 11) выделяем следующий сигнал (Рисунок 12).

Осцилограмма генератора TPMS 802000121AA
Рисунок 12. Осциллограмма релаксационного генератора или LC-цепи с подкачкой энергии платы датчика контроля давления в шинах TPMS 802000121AA.

Характеристики сигнала:

  • Частота: ~500 Гц (период 2 мс).
  • Амплитуда: 2.38 В (пиковое).
  • Форма: Пилообразная - характерна для релаксационных генераторов или LC-цепи с подкачкой энергии.

По всей видимости в модуле AC5121HFC есть транзисторный ключ, а больше на плате активных элементов и нет, который периодически подпитывает LC-контур.

В принципе этот сигнал с достаточной уверенностью дает нам понять, что AC5121HFC исправен и функционирует.
И да, данный сигнал присутствовал на всех исправных датчиках TPMS, а на сгоревшем его не было.

Модуляция несущая частота TPMS 802000121AA
Рисунок 13. Осциллограмма основной модуляции несущей частоты платы датчика контроля давления в шинах TPMS 802000121AA.

А если коснуться щупом осциллографа антенны, то на экране возникает вот такое "пляшущее" изображение (Рисунок 13).

С высокой долей вероятности можно предположить, что это радиосигнал передатчика датчика TPMS в реальном времени с периодом примерно 200 нс (5 МГц), тем более что при отключении питания он пропадает.
Разумеется, типовые частоты TPMS 315 МГц и 433 МГц, но мой осциллограф ограничен по полосе и вероятно показывает основную модуляцию несущей частоты. Сигнал довольно слабый (33.6 мВ) и постоянно меняется по амплитуде и форме, что тоже свидетельствует о модуляции - передаче данных.

Теперь с уверенностью можно сказать, что датчик TPMS исправен и работает, передатчик активен и излучает сигнал, а данные передаются (изменения формы сигнала - это модуляция).

Модуль AC5121HFC
Рисунок 14. Увеличенное изображение модуля AC5121HFC (под микроскопом).

И, наконец, познакомимся вблизи, вернее, под увеличением, с модулем AC5121HFC и технологией его монтажа на печатную плату, раз он так удачно сгорел и самоотпаялся. Тем более, что разрушать исправный датчик TPMS ради академического интереса я, наверное, не стал бы.

BGA площадки модуля AC5121HF
Рисунок 15. Печатные прямоугольные контактные площадки (Pad) под пайку на нижней стороне модуля AC5121HFC.

Давайте заострим внимание на контактных площадках этого модуля-микросхемы. Вместо стандартных круглых площадок (пятаков) наблюдаем прямоугольные, причем разной площади, а это реальная засада. Без специального трафарета (я искал хоть что то подходящее, но даже среди универсальных - ничего подходящего) нанести правильный объем припоя на них нет никакой возможности.

Основная трудность заключается в необходимости точного дозирования припоя для формирования прямоугольных холмиков одинаковой высоты. Площадь контактной площадки напрямую определяет объем паяльной пасты, который на нее наносится через апертуру в трафарете. Без этого шаблона практически невозможно вручную нанести микроскопические порции пасты так, чтобы ее количество строго соответствовало размеру каждой конкретной площадки.

В результате при ручном нанесении на маленькие площадки попадет избыток пасты, а на большие - недостаток. При последующем оплавлении это приведет к катастрофическому разбросу высоты конечных холмиков. Микросхема буквально "ляжет" на несколько самых высоких соединений, а остальные контакты останутся непропаянными, что сделает монтаж неработоспособным.

Соответственно, специальный трафарет является технологической необходимостью, так как только с помощью него можно обеспечить соизмеримость объема припоя и площади контактной площадки, что является фундаментальным условием для создания равномерного и надежного соединения при монтаже BGA подобного типа.

CR2032 для TPMS
Рисунок 16. Элемент питания CR2032 в комплектации с контактными лепестками для установки на печатную плату датчика контроля давления шин TPMS - вид снизу.

А вот и новая батарейка CR2032, которая будет впаяна взамен старой, потерявшей свою ёмкость. Как ни странно, но в такой компоновке, то-есть в защитной термоусадке по периметру и с приваренными контактными лепестками для запайки в печатную плату, она есть в продаже.
Новые батарейки, которые я приобрел в одном из маркетплейсов абсолютно идентичны тем, которые были установлены в моих датчиках контроля давления шин. Даже чернильная маркировка в виде цифр на них присутствует.
Достаточно странно, что такая удача сопутствовала мне, ведь датчики неразборные и с точки зрения производителя ремонту не подлежат. Вероятно, подобная сборка этих батарей используется в другой технике, где их замена предусмотрена.

CR2032 для TPMS
Рисунок 17. Элемент питания CR2032 в комплектации с контактными лепестками для установки на печатную плату датчика контроля давления шин TPMS - вид сверху.

Если у вас есть возможность (и не жалко денег), то взамен элементов питания CR2032 для использования в датчиках TPMS лучше приобрести BR2032. В моем случае просто попалась идеальная компоновка CR2032 для монтажа и отпала необходимость возиться с "голым" элементом питания - приваривать контактные лепестки (хотя у меня есть точечная сварка для этих целей) и придумывать способы его изоляции от платы.
Тем более, что все именитые компании ставят в датчики TPMS именно BR2032, давайте разберёмся почему.

Разница между батарейками CR2032 и BR2032.
Обе батарейки имеют одинаковый форм-фактор (20 мм диаметр, 3.2 мм толщина), но отличаются химическим составом и характеристиками:

CR2032

  • Химический состав: литий-диоксид марганца (Li-MnO2);
  • Номинальное напряжение: 3.0 В (номинал);
  • Рабочая температура: -20°C до +60°C;
  • Саморазряд: ~1% в год;
  • Ток разряда: до 20 мА;
  • Применение: бытовая электроника, материнские платы, брелоки, весы, пульты, часы и т.д.

BR2032

  • Химический состав: литий-полиуглерод монофторид (Li-CFx);
  • Номинальное напряжение: 3.0 В (номинал);
  • Рабочая температура: -30°C до +85°C;
  • Саморазряд: ~0.5% в год;
  • Ток разряда: До 10 мА;
  • Применение: медицинская техника, автомобильные датчики (TPMS), промышленная электроника и т.д.

Вывод:
CR2032 – дешевле, чаще встречаются, подходят для большинства бытовых устройств.
BR2032 – дороже, стабильнее при экстремальных температурах, используются в промышленной и автомобильной электронике.

Естественно, если в вашем TPMS стоят BR2032, лучше не менять их на CR2032, так как жизненный цикл датчиков уменьшится как минимум вдвое и с большей вероятностью возникнут сбои на морозе.

Отремонтированная плата TPMS
Рисунок 18. Отремонтированная плата датчика контроля давления в шинах TPMS - вид со стороны батареи.

На этом ремонт TPMS 802000121AA практически закончен.
Осталось запаять новую батарейку в плату, без энтузиазма, на минимальной температуре, которая только возможна.
Проливать припой сквозь плату, чтобы он вышел с противоположной стороны нет необходимости, да и изначально контакты были пропаяны только снаружи. Батарейки этого типа очень не любят нагрева, и почти гарантированно потеряют емкость, если их температура превысит 150°C.

Отремонтированный TPMS
Рисунок 19. Отремонтированный датчик контроля давления в шинах TPMS.

Вставляем плату в корпус и приклеиваем обратно белую защитную крышку. Вместо клея я использовал влагозащитный герметик для печатных плат (рекомендовать ничего не буду, выбор в магазинах огромен, к тому же ассортимент постоянно меняется). Полученный с помощью такого герметика шов ничуть не уступает по надежности обычному клееному соединению, но при этом легко вскроется при помощи того же скальпеля, если возникнет необходимость вновь заменить батарейку.

Шинные вентили TPMS
Рисунок 20. Исправный и поврежденный шинные вентили (клапаны) датчиков контроля давления в шинах TPMS.

И да, качество резиновой составляющей вентиля, оно такое - "китайское". В принципе ничего страшного, вентили для этих датчиков можно приобрести отдельно, в продаже имеются. Но проще и дешевле сделать следующим образом - не пытаться выдернуть вентиль из диска, а вместо этого снять с него электронный модуль, тем более что крепится он всего лишь одним винтом.
С другой стороны, если пошла деградация резинового покрытия (понаклоняйте вентиль установленный на диске в разные стороны и приглядитесь, не появляются ли при этом кольцевые трещины у его основания), то он все равно под замену.


Я ремонтирую