רדיו-אינטרנט יוקרתי הושלך לרחוב כיוון שהממשק שלו השתגע וקפץ באקראי עם כל נגיעה קלה. בפוסט תיקונים זה אסביר איך איתרתי את מקור הבעיה והחזרתי אותו לתפקוד נורמלי.

רקע וסימפטומים

בעבר הרחוק, בשנים שלפני הקורונה, הייתי מוצא מדי פעם מכשירים מעניינים לניתוח/פירוק בערמות גזם ו"פסולת יבשה" ברחוב. מאז השתנו פני הדברים: מתקני מיחזור לאלקטרוניקה צצו בכל פינה, ואזרחים אינטליגנטים מאוד זורקים לתוכם גם בגדים וזבל אחר, כך שהחיפוש אחר מציאות הפך למפדח ודי מגעיל. כיום, במקום זה, אני שם ולוקח לפעמים ספרים מספריות רחוב – ודמיינו כמה התפלאתי לגלות, באחת מהן, רדיו Sangean זרוק שנראה במצב טוב.

את המותג אני מכיר מהעשור הקודם. אז הוא נחשב, כפי שאמר לי בפנים רציניות מוכר באחת מחנויות החשמל, "המרצדס של המערכות הזולות" – לא הכי יוקרתי, אבל בדרגת איכות ומחיר גבוהה יותר ממערכות השמע הרגילות והנפוצות. יש לי בבית אפילו דגם אחד, שעובד יפה כבר שנים. לרדיו שמצאתי כעת לא היה ספק כוח, והיה עליו קצת אבק, אבל פרט לזה הוא נראה במצב לא רע. מבחוץ, שום דבר לא היה שבור או רופף. דבר כזה עלה מאות שקלים בהזמנה מחו"ל, ובערך פי שניים אם קנו בארץ. מה קרה לו?

כשהגעתי הביתה מצאתי ספק כוח 12V עם קונקטור מתאים וחיברתי את הרדיו לחשמל. המסך הקטן נדלק, התוכנה עלתה (זה דגם משוכלל עם הרבה אפשרויות – FM, USB, תחנות באינטרנט, שעון מעורר ועוד) והוא אפילו קלט והשמיע איזו תחנת FM שנשמרה כברירת מחדל. אבל כשרק נגעתי בכפתורים הצדדיים, אלה שאמורים לכוון את עוצמת הקול ואת התדר (או לבחור אפשרויות בתפריטים) הבנתי למה הרדיו נזרק: הממשק התחרפן לגמרי, כאילו ששימפנזה היפראקטיבית התחרעה על הכפתורים. כל סיבוב או לחיצה זהירים על אחד מהם הפכו לרצף אקראי ומהיר של פעולות, שהקפיץ את המכשיר לאיזשהו תפריט או מצב לא רצוי. אגב, למכשיר יש בחזית גם לחצן הפעלה ועשרה(!) לחצנים נוספים. עד כמה שהצלחתי לבדוק, הם דווקא עבדו בסדר.

ניחוש ראשון

הכפתורים הצדדיים הבעייתיים, שאפשר גם לסובב אותם וגם ללחוץ עליהם, מבוססים על רכיב מוכר: מקודד (Encoder) סיבובי אינקרמנטלי רביעוני (Quadrature) עם 20 צעדים/מתקפים (detents). למי שלא מכיר, אל תיבהלו מהשם – זה פשוט מוט מסתובב, שיש לו 20 "נקודות עצירה" ברווחים שווים בשביל פידבק פיזי למשתמש. בניגוד למקודדים אבסולוטיים, אי אפשר לקרוא מהסוג הזה את הזווית המוחלטת של המוט. הפלט שלו, שני פינים בשם A ו-B שהוא מחבר לאדמה משותפת או מנתק ממנה בדפוס מסוים, אומר רק אם הוא מסתובב בכיוון השעון או נגד כיוון השעון. כתבתי בעבר פוסט על אופן הפעולה של מקודדים כאלה.

מההיכרות עם הרכיב עולה השערה טבעית למקור הבעיה: תקלה מכאנית או אלקטרו-מכאנית כלשהי במקודדים. אולי מישהו שפך עליהם בטעות קפה/תה, או שהם חטפו מכה חזקה או סבלו מקורוזיה, והפלט שלהם השתבש במידה כזו שהם משגעים את המיקרו-בקר שמנסה לקרוא אותם. הגיע הזמן לפתוח את הרדיו ולבדוק. הפתיחה הלכה בקלות – רוב הברגים היו גלויים (ארבעה גדולים בפינות, שניים קטנים באזור האנטנה), ואחד התחבא קצת בתא הסוללות. בפנים מצאתי משהו שלא ציפיתי לו: שני המקודדים ישבו על PCB קטן, שהיה מחובר דרך קונקטור וכבל (7 חוטים) אל לוח אחר, שהחזיק את עשרת הלחצנים הנפרדים, והלוח האחר הזה התחבר ללוח הראשי של הרדיו בכבל עם 5 חוטים בלבד (הלחצן הבודד של ההפעלה/כיבוי היה למעשה על הלוח הראשי, אז נתעלם ממנו). איך מעבירים מידע מעשרה לחצנים ומשני מקודדים, שגם להם יש לחצנים מובנים, דרך חמישה חוטים בלבד?

בדיקת המקודדים

פרה-פרה, קודם כל צריך לבדוק מה, אם בכלל, קרה למקודדים. ניתקתי את הלוח הקטן שלהם והסתכלתי עליו מקרוב. הכול נראה בסדר, וגם מבחינת התחושה באצבעות המקודדים תפקדו כמו שצריך. עקבתי אחרי ה-traces על הלוח – הם היו ישירים ופשוטים – וזיהיתי בקונקטור את האדמה (פין משותף לשני המקודדים), ואת קווי ה-A, B והלחצן של כל מקודד, סה"כ 7 החוטים שהזכרתי. בעזרת חוטים משלי, מטריצה ונגדי pull-up חיברתי כל אחד מהמקודדים לחשמל וללוג'יק אנלייזר, והסתכלתי על הפלט שהתקבל כששיחקתי איתם. הנה צילום מסך לדוגמה – הערוץ העליון הוא הלחצן המובנה, השניים האחרים הם A ו-B:

הפלט נראה נקי ותקין לגמרי. מבחינה (אלקטרו-)מכנית, המקודדים בסדר גמור. הבעיה נמצאת, אם כך, במקום אחר: אולי בנקודת הממשק של הפלט הזה עם המיקרו-בקר, ואולי איפשהו בדרך ביניהם. למיקרו-בקר קשה מאוד להגיע, כי הוא מוגן על ידי "פחית" מתכת שמולחמת ל-PCB הראשי. אם אצטרך להיכנס עד לשם, סביר להניח שהרדיו ייפגע עוד יותר ממה שהוא עכשיו… אז התחלתי בבדיקה של לוח הביניים עם הלחצנים.

מעט המחזיק את המרובה

שני הכבלים – הנכנס והיוצא – הולחמו ישירות ללוח הזה, ועל ההלחמות הייתה שכבה דקה של דבק נוקשה מאוד לחיזוק: חום כהה בצד של כבל המקודדים, ובהיר יותר בצד של כבל הפלט. הלוח עצמו היה חד-שכבתי: בצד אחד (זה שרואים בתמונה למעלה) היו אך ורק חורים בשביל רגלי הלחצנים, ובצד השני ה-traces, ההלחמות וכן מספר נגדי SMD. הנגדים היו, כמובן, חלק מההסבר לתעלומת קווי הפלט המעטים: לחצנים סודרו בטור עם נגדים ביניהם, כמו באיור למטה, כך שלחיצה על כל אחד מהם יוצרת מחלק מתח זמני עם מספר נגדים שונה. המיקרו-בקר מודד כל הזמן את המתח האנלוגי שמתקבל (בנקודה השחורה משמאל), ומסיק לפיו מי מהלחצנים סגר את המעגל.

גם על הלוח הזה לא מצאתי, לפחות בעין, שום בעיה. האם ייתכן שמשהו קרה להלחמות החוטים מתחת לשכבות הדבק? אולי אחד מהחוטים שם השתחרר קצת איכשהו וגורם לקצר? בבדיקה ויזואלית מתחת למיקרוסקופ הכול נראה מסודר ומהודק היטב, אך ליתר ביטחון מדדתי התנגדות בין פינים שונים של הקונקטורים, כמעט כמדגם אקראי. כצפוי בגלל כל הנגדים שעל הלוח, לא היה נתק מושלם בין החוטים: פה ושם מצאתי כמה עשרות או כמה מאות קילו-אוהמים. לא קצר.

כבר עמדתי להכריז שהבעיה נמצאת באזור המיקרו-בקר הראשי ושהתיקון יהיה קשה מדי, כשקפצה לי פתאום מחשבה מוזרה לראש: למה הדבק של שני הכבלים הוא בשני צבעים שונים? האם ייתכן שהדבק עצמו מוליך?

מחלה אוטואימונית

על פניו מדובר ברעיון מגוחך: הרי בהגדרה, דבק להחזקה מכאנית של אלקטרוניקה לא אמור להוליך. אבל מה יש לי להפסיד? על הדבק הבהיר-יותר, המולטימטר אכן הראה "OL" – נתק מוחלט מכל בחינה מעשית. לעומת זאת, הדבק הכהה על כבל המקודדים כן הראה משהו – בסביבות 4-8 מגה-אוהם, תלוי איפה נגעתי. זה הרבה מאוד, ובכל זאת, כשכל הממשק תלוי במתח אנלוגי שמבוסס על נגדים בעלי ערך גבוה יחסית, גם התנגדות כזו יכולה להשפיע.

חוץ מזה שהוא לא אמור להוליך, דבק גם לא אמור לרדת בקלות, ואת הפן הזה של תפקידו הוא דווקא מילא בנאמנות. למזלי, עם השנים, אותו תהליך כימי שהפך את הדבק למוליך חשמלי גרם לו גם לאבד גמישות ולהיות פריך, אז בעזרת להב קטן ומברג שענים הצלחתי לסלק את כולו עם מינימום נזק ל-PCB (רק כמה שריטות לא קריטיות). ניקיתי את האזור על הלוח, חידשתי את ההלחמות וחיברתי את הלוחות מחדש. הרדיו חזר לעבוד כמו גדול!

אז מה הקטע?

אחרי שהבנתי מה גרם לשיבושים, היה קל למצוא גם באינטרנט מידע על דבק שהופך למוליך בלי שביקשו ממנו ודופק מערכות אלקטרוניות. וזה עוד במוצר שנחשב יוקרתי יחסית… יכול להיות שמוצרים זולים יותר פשוט מתקלקלים בדרכים אחרות עוד לפני שהדבק הבעייתי מספיק להיכנס לתמונה!

השאלה שנותרה פתוחה היא איך הצליחו "לדחוס" את המידע מכל הלחצנים והכפתורים ל-5 חוטים בלבד. לא טרחתי לבדוק במדויק, אך במהלך חיפוש המקור לתקלה זיהיתי ששניים מהחוטים האלה מחוברים, כל אחד, לחמישיית לחצנים נפרדת כפי שהראיתי באיור למעלה. אני די בטוח שגם הלחצנים של המקודדים צורפו לאותן שרשראות, ואם נסכים שחוט שלישי בכבל הוא אדמה משותפת, מה שחסר לנו כעת הוא רק ערוצי A ו-B של שני המקודדים, על גבי שני חוטים. הניחוש שלי הוא שחוט אחד משותף לשני ה-A והשני לשני ה-B, עם נגדים נוספים שמקטינים את טווח המתח רק מאחד המקודדים. כלומר, אם מקודד א' מוריד את המתח בקו A מ-5V ל-0, אז מקודד ב' יוריד אותו למשל מ-5V ל-2.5V בלבד. זה אומר שהמיקרו-בקר הראשי, או רכיב מתווך, עוקב אחרי המידע האנלוגי בשני הקווים האלה ומפענח, בתוכנה, מאיזה מקודד הוא מגיע ומה הוא אומר. זה לא נוח ופשוט כמו קריאה דיגיטלית, אבל מסתבר שמספיק מעשי ומשתלם לייצור בהיקפים גדולים.