Sonografie Landwind P09

Veröffentlicht von Joe-C (jch) am Mar 17 2022
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Einleitung

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Gekauft wurde ein defektes Ultraschallgerät. Es schien mir klein und handlich zu sein und ich interessiere mich auch für andere Bildgebende Verfahren. Mich würde interessieren, ob es außerdem der medizinischen Diagnostik auch anderweitig einsetzbar wäre.


Kabel im stecker gerissen

Das Gerät selbst war funktionstüchtig, nur die Sonde lieferte kein Bild. Wie sich nach genauerem hin sehen herausstellte, waren die Verbindungen im Stecker abgerissen. Nachdem ich gesehen habe wie viele Leitungen da rausschauen und wie viele davon die gleiche Farbe hatten, schien es mir sinnvoller, einfach nach einer anderen Messsonde zu schauen.

Allerdings hab ich kaum was gefunden und was gewunden wurde, kostete ein vielfaches des Anschaffungspreises. Also bleibt mir nur ein Instandsetzungsversuch oder das Geld als Fehlversuch abzuschreiben.

Außerdem besteht eine gewisse Wahrscheinlichkeit, dass sowohl der Sensor als auch das Hauptgerät beschädigt wurden.
Denn da sich die Kontakte im Stecker gedreht haben konnte es passieren, das Leitungen die zur Stromversorgung gedacht sind auf jene treffen, die Digitale Signale weiterleiten sollen. Auf diese Weise lassen sich Aus und Eingänge von Digitalschaltungen leicht zerstören.
Ähnliches passiert beim Wasserschaden… der Strom fließt da rein, wo er normalerweise nicht hin kommt und auch nicht (in der Menge) rein darf.

 

Reparaturversuch

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Anschlüsse im Schallkopf

Nach dem Öffnen des Sensorkopfes die erste Erleichterung... nur etwas mehr als die Hälfte der Leitungen wird wirklich benutzt und teilweise läuft einiges zusammen. Offenbar gibt es 4 Versorgungsanschlüsse... erkennbar an dickeren Leiterbahnen auf der Platine. Eine davon war wie üblich besonders massiv vertreten "Ground". Außerdem waren die Schirmung aller Coaxial-Leitungen auf an GND verbunden.

Ich hab dann das Gerät aufgemacht und nachgesehen, ob ich die 4 Versorgungen da auch durch dickere Leiterbahnen antreffen kann. Das war aber nicht der Fall, da der 30 Pin-Stecker offenbar auf den Zwischenebenen der Platine verbunden war.
Daher hab ich erstmal die Pins "Kartografiert".
Erstmal bin ich mit dem Multimeter gegen GND durch gegangen und konnte so schon mal die Datenleitungen erkennen. Die hatten alle den gleichen Widerstandswert und es mussten mindestens 10-16 davon da sein bei der Menge.
Außerdem wusste ich dann welche Pins GND waren und wo "was anderes" sein musste.

Dann hab ich das Gerät eingeschaltet und erstmal mit dem Multimeter die Spannungen geprüft, zum einen waren ein paar Zwischenwerte (2.876 V, 0.632V) zu sehen, aber auch 3 auffälligere Spannungen (5V, 77V und -77V). Glücklicherweise waren einige Testpunkte auf der Platine des Sensors beschriftet... TP_80V, TP_N80V und TP_5V sowie GND konnte ich somit schon mal verbinden.

 


Datenleitungen am Oszilloskop

Dann habe ich mit einem Oszilloskop die Punkte mit den Zwischenwerten abgetastet. Dabei hab ich eine Clock und mehrere Datenleitungen angetroffen. Und es sind offenbar Outputs.
Die erkennt man daran, dass sie ihre Spannung beibehalten wenn man ihren Pegel hochohmig verschieben will. Dafür braucht man nur 10k an GND und 10k an 5V bereit legen und am Oszilloskop schauen, ob sich das Spannungslevel des Pins damit verschieben lässt:

  • bleibt gleich -> Output
  • lässt sich teilweise verschieben -> Input mit pullup/pulldown Widerstand
  • lässt sich komplett verschieben -> Input

Auf der Sensorplatine waren 8 Chips drauf, alle die gleichen. Es handelt sich um "HV2301 - high voltage analog switch" wie das Datenblatt später verraten hat.
Außerdem wusste ich dadurch, wie die Pinbelegung des Chips ist. Einer der Testpunkte hieß TP_DIN woraus ich geschlossen habe, dass hier Daten rein kommen. Aber diesen Testpunkt gab es auf der ober und Unterseite und die waren beide nicht leitend verbunden.
Aber ich konnte damit schon mal sehen, wo die Clock ran kommt, die war bei mehreren Chips immer an dem Pin, der laut Datenblatt die CLK braucht. Bei einem Chip führte der TP_DIN auch an den DIN… und der DOUT dieses Chips führte an den DIN des nächsten.
Es ist also eine SPI mit Daisy-Chain ( https://de.wikipedia.org/wiki/Daisy_Chain).

 


Erster erfolgreicher Test

Nachdem ich mir angesehen hab wo die CLK angeschlossen wurde konnte ich sehen, dass es direkt hinter dem Coax-Anschluss 4 RC-Filter gab ( https://de.wikipedia.org/wiki/Tiefpass).
Einer davon hatte keine Bestückung. Dieser Pin war also nicht zum Lötpad verbunden und somit offenbar ungenutzt. Eine Nachmessung zeigte, dass es der DOUT des letzten Chips war. Ich hab dann die Clock und ein paar der Datenkanäle mit dem Oszilloskop gleichzeitig betrachtet. Anhand der Signalform konnte ich die Arbeitsweise abschätzen:

  1. die Stellung Analogschalter Chips wird mit DIN und CLK einmal für alle Chips auf einmal durchgeschoben
  2. dann gibt’s danach einen kurzen Wechsel von LE (latch enable) um die Stellung für alle zu übernehmen
  3. Es werden kurz nacheinander 2 Einstellungen durchgeschaltet, vermutlich werden die Piezo-Kristalle des Sensorkopfs kurz hintereinander auf -77 V und +77 V gestellt um einen Impuls zu erzeugen,
    dessen Reflektionen dann später ausgewertet werden...

Nachdem CLK, DIN und LE verbunden waren, hab ich die anderen Coax-Verbindungen testweise in verschiedenen Anordnungen ran gelötet. Es gab eine gewisse Symmetrie auf den Boards... der Sensor hat 2 Platinen mit je 8 reihen nebeneinander und auf dem Hauptgerät sind 2 Reihen mit 8 Schaltungen mit gleichem Aufbau. Allerdings waren die nicht beschriftet, also blieb nur ausprobieren.

 


Nachbearbeitungen

Letztendlich hab ich ein Reflektionsbild auf dem Monitor sehen können. Man sieht auch welche Seite des Sensorkopfes im Wasser ist und Reflektion verursacht. Ich brauchte danach nur noch die entsprechenden Pins raus zu suchen und direkt am Stecker wieder zu verlöten. Da diesmal die Coax-Schirmung auch richtig mit GND verbunden wurde, war das Bild danach auch etwas weniger verrauscht. Letztendlich blieb ein Kontakt vom Sensor noch offen. Ich weiss nicht was er macht, aber da es ohne geht, ist der wohl nicht so wichtig.
Eine Distanzmessung im Wasser zeigte die gleiche Entfernung wie ich später mit dem Maßband nachmessen konnte.

Damit der Sensor-Schallkopf wieder dicht ist, hab ich ihn mit einem flexiblen Silikonkleber an allen Seiten verschlossen.
Der Stecker war nochmal eine Herrausforderung, ich durfte nicht zu viel ab isolieren, sonst würde die Leitung nicht mehr vom Knickschutz gehalten werden. Aber der Platz im Stecker ist sehr begrenzt und ich musste auch genügend Länge aufbringen um stück für stück die Adern einzeln umzulöten. Außerdem hab ich die Verschraubung jetzt eingeklebt, damit sie sich nicht nochmal einfach lößt.

Schlussendlich hab ich viel Glück gehabt, das alles noch funktioniert.

 




Zuletzt geändert am: Mar 17 2022 um 6:52 PM

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