چین و پروژه های ما

این نوشته داستان یک پروژه است که در آن از آی سی هایی استفاده شده است که از بازار چین به ایران رسیده اند. سختی ها و مشکلات و در آخر راه حل این مشکلات برای ما بسیار هیجان انگیز بود.

داستان از آن جایی شروع شد که در یکی از پروژه ها نیاز به ساخت یک اینورتر برای موتورهای براشلس بود. این موتور های بدون جاروبک توان کمی داشتند و سرعت بالایی هم برای چرخش آنها نیاز نبود. در کل در این قسمت از پروژه زیاد احساس نمی کردیم که احتمالا با مشکلی روبرو شویم. در یکی از جلسات تیم فنی پروژه قرار بر این شد که در اواخر انجام کار پروژه و حدود یک ماه مانده به تحویل پروژه، کار بر روی درایور موتور های براشلس را شروع کنیم( اینجاست که باید همیشه به یاد داشته باشید یک مهندس را مدیر پروژه کنید، وگرنه بیشتر مدیران پروژه که دید مهندسی کمی دارند و فقط در حد الفبای مهندسی را فرا گرفتند، با گفتن جمله “ساخت این قسمت که کاری نداره” ممکنه باعث تاخیر در کل پروژه باشند).

در شروع کار با توجه به محبوبیت رو به افزایش موتور های براشلس و استفاده فراوان آن ها در صنعت با خودم حدس زدم که احتمالا آی سی هایی برای کنترل موتور براشلس وجود دارد. اگر از یک IC برای کنترل موتور استفاده می کردیم هم هزینه های مربوط به طراحی کاهش می یافت و PCB مدار کلی پروژه هم کوچکتر می شد. با یک جست و جوی ساده متوجه تعداد زیادی آی سی برای کنترل موتور های براشلس شدم. طبق معمول به دلایل بسیار زیادی که جای گفتن آن ها اینجا نیست، از آی سی های با کیفیتی که کمپانی های بزرگ مثل Ti یا توشیبا تولید می کنند نمی توانستیم داخل این پروژه استفاده کنیم. به ناچار مجبور به استفاده از آی سی های برند های متفرقه چینی بودیم هر چند که خودم هم با این مسئله موافق نبودم. با کمی جست و جو داخل سایت های ایرانی و یا تماس با وارد کننده های قطعات الکترونیک چند مدل آی سی مختلف برای پروژه در نظر گرفتنم و قرار شد که این آی سی ها سریعتر خریداری شوند تا پروژه کنترل موتور براشلس آغاز شود. مشکل اصلی ما درانتخاب IC حلقه باز بودن سیستم بود، هیچ گونه سنسوری مانند سنسور اثر هال بر روی موتور قرار نداشت، به هر حال با انتخاب آی سی مناسب قرار بر طراحی مدار شد. چون پروسه خرید طولانی بود من پیش از خرید شروع به طراحی مدارات مربوط به درایور شدم.

برای کنترل موتور براشلس نیاز به 6 ماسفت دارید. بسیاری از IC های موجود در بازار به صورت داخلی دارای ماسفت بودند اما چون به چینی ها و جنس چینی اعتمادی نیست آی سی هایی انتخاب شدند که ماسفت های داخلی نداشته باشند و اصطلاحا فقط گیت درایور باشند.

به صورت خیلی اتفاقی من یک لیست کامل از تمام آی سی هایی که داخل پروژه قابلیت استفاده را دارند به مدیر پروژه ارائه دادم. چند روز بیشتر از ارائه لیست نگذشته بود که مدیر پروژه با من تماس گرفت و گفت یکی از آی سی هایی که مد نظر شما بوده و تولید شرکت TI است، داخل بازار ایران برای خرید موجود هستند. وقتی این جملات رو شنیدم خیلی تعجب کردم، معمولا آی سی های ساخت شرکت تگزاس اینسترومنت داخل بازار ایران موجود نیستند و برای استفاده از محصولات این شرکت باید خرید خارجی انجام شود. مدیر پروژه با اطمینان بالایی از موجودی این آی سی صحبت می کردند و تضمین تامین تعداد زیادی از این آی سی ها را داده بودند. وقتی به صورت حضوری با مدیر پروژه صحبت کردم متوجه شدم که یکی از اقوام مدیر در کار صادرات و واردات از کشور زیبای چین می باشند، وقتی مدیر پروژه به این فامیل گرامی اسم آی سی ها را اعلام کرده بود، این تاجر عزیز با اعتماد به نفسی بالا قول تامین بهترین مدل از این آی سی را داده بودند.

به هر حال قرار بر این شد که آی سی های شرکت تگزاس مورد استفاده قرار بگیرند. این آی سی ها دارای ماسفت های داخلی بودند و نیاز بود طراحی مدار ها دوباره تغییر کند. نقشه های طراحی شده را با توجه به دیتاشیت آی سی جدید به روزرسانی کردم (نام آیسی DRV10983 بود). برای تست اولیه مدار حدود ده عدد از این آی سی ها را سفارش دادیم. به صورت خیلی اتفاقی قیمت این آی سی ها را پرسیدم که با محاسبات من کمی تفاوت داشت. قیمت این آی سی ها باید خیلی بالاتر از این صحبت ها می بود، وقتی با مدیر پروژه این مسئله را مطرح کردم گفت “حالا یک جنس ارزون گیر ما اومده شما مشکلت چیه؟” به هر حال این آی سی ها بعد از حدود پانزده روز به دست ما رسید. مسئله بعدی که خیلی عجیب و جالب بود بسته بندی یا packing آی سی ها تفاوت های خیلی کوچکی با تصویر آی سی های اصلی داشت. مثلا روی آی سی ها با فونت درشت تری مدل را نوشته بودند یا به نظر جنس بدنه آی سی خیلی با کیفیت نبود.

به هر حال با توجه به اینکه قرار بر استفاده از آی سی های چینی بود آن ها را داخل یک مدار تست پیاده سازی کردیم. همه چیز عالی بود و در زمان نیاز موتور های براشلس به خوبی شروع به کار می کردند. من و همه تیم خوشحال از این که همه چیز عالی بوده و برای اولین بار توانستیم یکی از پروژه ها را قبل از اتمام ددلاین تحویل دهیم.

چند وقت پس از این که برد های جدید ما در محل مربوطه قرار گرفتند، پیمانکار محترم با ما تماس گرفتند که ” به دلیل اشکالات فنی کوچک” داخل برد ها امکان پرداخت حسن انجام کار ایشون وجود نداره. وجود مشکل فنی آن هم در برد هایی که با تازگی طراحی شده اند و تابحال به روز رسانی در طراحی آنها انجام ندشه یک امر کاملا طبیعی بود. اما یک مسئله عجیب وجود داشت. موتور های براشلس که به عنوان موتور کمپرسور یخچال ها استفاده می شدند در شب از کار می افتادند و مواد داخل یخچال ها فاسد می شد. در همین حین برای من چند مسئله به وجود آمد: 1) چرا فقط این قسمت از برد از کار می افتد؟ 2) برد چطور تشخیص می دهد که ما در شب هستیم و موتور براشلس را از کار می اندازد؟ این اتفاقات همه باعث شد تا پیمانکار پروژه، مشکلات عدم کارکرد برد ها را تقصیر تیم طراحی بیاندازد، هر چند که خودش هم می دانست احتمالا به دلیل جنس بی کیفیت چینی یا چاپ بی کیفیت PCB باعث این مشکلات شده است.

یکی از برد هایی که در محل مورد نظر نصب شده بودند را برداشتیم تا ببینیم مشکل کجاست. اینجا بود که من حدس زدم به احتمال زیاد مشکل از آی سی های کنترل موتور است، چون قسمت های دیگر به خوبی کار می کردند. برای این که مطمئن شوم خروجی یکی از آی سی ها را به اسیلوسکوپ وصل کردم، همه چیز عالی بود و مدت طولانی حدود هشت ساعت به صورت مداوم برد کار کرد و هیچ مشکلی هم پیش نیامد. حتی برای اینکه مطمئن شوم یکی از موتور های براشلس را به برد متصل کردم و در کمال تعجب این بار حدود ده ساعت به صورت مداوم برد کار می کرد و مشکلی وجود نداشت. کمی فکر کردم، احتمالا مشکل محیطی یا نویز وجود داشت که این برد ها را از کار می انداخت. با کسانی با یخچال ها در ارتباط بودند صحبت کردم، همه اتفاق نظر داشتند که شب ها معمولا یخچال ها مواد داخل خود را سرد نمی کنند. یکی از افرادی که در آن محل کار می کرد، به من گفت مشکلی که وجود دارد مربوط به موتور ها نیست چون صدای حرکت موتور را می شنود ولی یخچال سرد نمی شود. شرایط محیطی شبانه را برای برد فراهم کردم، دمای پایین تر، نور کمتر و کارکرد دستگاه های مکانیکی کمتر در محیط، باز هم اتفاق خاصی نیفتاد و برد به صورت کامل و درست کار می کرد. مجبور شدم اسیلوسکوپ و دستگاه های اندازه گیری را به محل استفاده از برد انتقال بدم، بالاخره به هدفم رسیدم، یکی از فاز های موتور براشلس به صورت دائمی ولتاژ داشت و باعث می شد موتور حرکت نکند و سرجای خود بلرزد. هم عجیب بود هم جالب، این که چرا در آن محیط باید این چنین اتفاقی می افتاد عجیب بود و عملکرد موتور براشلس بسیار برای خودم جالب بود. اولین حدسی که برای عملکرد اشتباه آی سی زدم دمای محیط بود، دما را اندازه گیری کردم حدود 18.5 درجه سانتی گراد.

فردای آن شب به محیط آزمایشگاه برگشتم و با کمک یک اسپلیت دمای محیط را به 17 درجه سانتی گراد رساندم و شروع به تست آی سی ها کردم. نتیجه همه یکسان بود، فاز اول همه آی سی هایی که آزمایش کردم به صورت یکسره کار می کرد و خبری از موج مربعی برای کنترل موتور نبود. معمولا در آی سی ها خصوصا آی سی های بی کیفیت چینی مشکل دما وجود دارد اما معمولا برای دمای بالا مشکل وجود داشت، نه دمای پایین. با توجه به دیتاشیت آی سی ها باید می توانستند در دمای -50 تا 150 درجه سانتی گراد کار کنند. با آزمایشاتی که انجام دادم متوجه شدم که آی سی ها در دمای بالایی مثل هشتاد درجه به خوبی کار می کنند اما در دمای پایین تر از 19 درجه شروع به اشتباه کار کردن می کنند، پس باید به دنبال راه کاری برای بالا نگه داشتن دمای برد ها می بودم.

حدس بزنید ایده ما برای انجام این کار چه بود؟ الیاف پشم شیشه 🙂 پشم شیشه قابلیت خوبی در حفظ دما داشت و با توجه به این که اگر تغییری در آی سی ها ایجاد می شد یا مدار به کلی تغییر می کرد حدود 120 برد باید تعویض می شد. پس تصمیم گرفتیم با یک راه حل ساده مشکل را درست کنیم. بعد از چسباندن پشم شیشه روی آی سی ها میزان خرابی آن ها تا حد زیادی کاهش پیدا کرد اما همچنان شاهد خرابی و عملکرد اشتباه آی سی ها بودیم. راهکار دیگری که برای ما بسیار کم هزینه بود تغییرات داخل برنامه میکروکنترلر اصلی برد ها بود. چون میکرو کنترلر ها ساخت شرکت St بودند دارای یک دماسنج داخلی بودند که این دماسنج راه اندازی شد و اگر دمای میکروکنترلر از حدود 20 درجه سانتی گراد پایین تر می آمد، میکروکنترلر آی سی کنترل کننده موتور را به صورت دائم به کار می انداخت تا دمای آی سی افت نکند.

گاهی که به اتفاقات این پروژه فکر می کنم، خوش شانسی را به وضوح مشاهده می کنم، فرض کنید آی سی ها یکی در میان مشکل داشتند و اصلا موتور ها را درایو نمی کردند و ما مجبور به صرف هزینه بالایی در پروژه بودیم تا بتوانیم محصول را کاملا سالم تحویل کارفرما بدهیم. البته از نقش مدیر پروژه هم نمی توان گدشت، مشکلی که از سمت مدیر پروژه وجود داشت این بود که ایشان اطلاعات کافی در حوزه برق را نداشتند و گاهی حتی تصمیمات اشتباهی می گرفتند. به هر حال اگر می خواهید از آی سی های داخل بازار ایران استفاده کنید حتما درمورد کیفیت آی سی ها به خوبی تحقیق کنید.معمولا داخل بازار لوازم الکترونیک افراد زیادی تجربه خود از فروشگاه های مختلف یا آی سی های موجود در بازار بیان کردند که می توانید از آن ها استفاده کنید.