Несложный ремонт квадрокоптера (с микроскопом)

Недавно один мой хороший друг попросил меня «посмотреть» квадрокоптер WLtoys v272, который в результате неудачного пируэта приложился одним из лучей, после чего перестала полностью работать индикация этого луча и мотор стал работать с явными перебоями. При этом, если приложить небольшое усилие «на изгиб» — где-то что-то восстанавливалось и двигатель начинал работать в нормальном режиме.

Согласился «не глядя». И был очень впечатлен размерами «пациента»:



Надо разбираться, что не в порядке у этого крохотного ЛА.

Уронили мишку на пол,
Оторвали мишке лапу.
Все равно его не брошу -
Потому что он хороший.

Визуальный осмотр невооруженным глазом ничего не показал (ожидаемо). Но dadget.ru очень своевременно предоставил на тест "портативный микроскоп".

• Микроскоп оборудован 5Мп-матрицей, позволяет получать фото и снимать видео, питается от аккумулятора (зарядка 5 часов, работа от полностью заряженного АКБ — 4 часа).
• Светодиодная подсветка (регулируемая, 8 белых матовых светодиода с рассеивателем).
• Увеличение от х20 (оптическое) до х500 (цифровое).
• Запись фото и видео на карту памяти microSD.
• Подключение к компьютеру (USB-кабель в комплекте).
• Использование компьютера (или ТВ) в качестве видоискателя (ПО для компьютера в комплекте, как и A/V-кабель для ТВ).

И тут дело пошло гораздо веселее (и интереснее, поскольку никогда до этого не пользовался микроскопом для своих проектов в микроэлектронике).

Все последующие фото сняты микроскопом, никаким обработкам не подвергались (только масштабирование). Каждая фото — ссылка на полноразмерный оригинал изображения.

Одна из первых фотографий «материнской платы» квадрокоптера (для оценки возможностей микроскопа):



Сразу расскажу, что этот квадрокоптер построен по довольно оригинальной схеме: вся механическая часть («крестовина») совмещена с электронной частью («печатная плата»). Собственно, весь «скелет» квадрокоптера является печатной платой (ну или наоборот: печатная плата является «крестовиной»).

С одной стороны — это очень удобно: никаких лишних механических частей, но с другой — если вдруг проблемы с печатной платой (например, отломился один из «лучей») — квадрокоптер можно выбросить, поскольку нормально печатную плату восстановить скорее всего не удастся.

Но кто знает, вдруг, конкретно в этом случае повезло и удастся починить?

Начал пристально рассматривать «проблемный» луч и сразу обнаружил отсутствие одного из светодиодов (типоразмер 0603) — он просто отсутствовал, видимо, его просто целиком оторвало при ударе:



Так же вызывал сомнения (и не беспочвенно) светодиод в вершине «луча»:


На фото видно, что от светодиода осталась только подложка. Сам кристалл и линза — отсутствуют.

То же самое, но с применением цифрового 4х-кратного увеличения и фото "здорового" светодиода на другом луче:

Остатки светодиода:



«Здоровый» светодиод:

Со светодиодами разобрались, но ведь не это является главной проблемой. Нужно найти место микротрещины на луче в цепи питания соответствующего двигателя.

И опять микроскоп помог. Практически сразу вот это место вызывало сомнения:

То же самое, с цифровым увеличением:

Глазами такое просто не идентифицируется…

После того как основная неисправность была локализована, ремонт стал уже «делом техники»: аккуратно убрал острым ножом часть паяльной маски, залудил «обнаженное» место и припаял тонкий проводок.



Светодиоды запаял на их законное место. Повезло, что пострадали именно красные «светики» и они были у меня в наличии (среди «сигнальных огней» еще есть синие — вот таких у меня не было и пришлось бы нарушить замысел производителя или отказаться от индикации на этом луче совсем).

Восстановленные светодиоды фотографировать не стал (никакой новой информации, просто проконтролировал качество их пайки).

После этих действий квадрокоптер «вернулся в строй» (функциональность полностью восстановилась). Видео с полетом «мухи» не будет — слишком резвая, телефоном за ней уследить практически не реально (и я пока не очень освоился с управлением для «медленных» перемещений, пригодных для съемки). Полет можно посмотреть, например, в этом видео.

Еще несколько фотографий с микроскопа:

Чип BK2423 отвечает за радиоканал (кстати, это аналог nRF24L01+). Корпус QFN20, размер 4х4мм.


Печатная антенна на 2.4ГГц


N-канальные MOSFET в корпусе SOT23 MTN2310N3 (собственно, они «рулят» двигателями).


Фрагмент рублевой монеты с заглавной фотографии поста. Максимальное оптическое увеличение.

Теперь замечания по поводу нового инструмента — портативного микроскопа:

• В целом, прибор понравился — просто, удобно, наглядно, доступно.
• Встроенный цветной экран позволяет оперативно рассмотреть мелкие детали, но экран все-таки мелковат и его удобно использовать в качестве грубого «видоискателя».
• При подключении к компьютеру (с соответствующим софтом, включен в комплект поставки) — есть возможность просматривать изображения непосредственно на экране компьютера (и тут уже размер отображаемого изображения ограничен только размерами монитора).
• Можно подключить практически к любому ТВ (через «тюльпаны») и использовать экран ТВ для просмотра.
• Встроенная в микроскоп система подсветки (8 белых матовых светодиодов и кольцеобразный рассеиватель) — хорошо справляются со своей задачей и существенно облегчают работу.
• «С рук» микроскопом пользоваться практически невозможно (очень малая глубина резкости, что ожидаемо), но увесистый металлический штатив в комплекте решает эту проблему.
• Можно получать как оригинальные изображения (цветные), так и черно-белые (два варианта: позитивное и негативное изображение — в некоторых случаях удобно пользоваться именно этими режимами, особенно когда надо прочитать маркировку микросхем, выполненную лазерной гравировкой).
• Есть возможность делать «таймлапс» (автоматическая серия фотографий через заданные промежутки времени) и снимать видео (фото и видео сохраняются на microSD карту (в комплект поставки не входит).
• Встроенный экран не блещет характеристиками (плохие углы обзора, «кислотные» цвета и на второй день использования появился «битый» пиксел).
• В описании заявлена поддержка русского языка, но в меню микроскопа его не нашлось (видимо, старая прошивка, но новую тоже найти не удалось). Мне не критично, но как есть.
• Богатый комплект поставки: микроскоп, зарядник, аккумуляторная батарея, чехол, A/V-кабель, USB-кабель, штатив, диск с ПО, салфетка из микрофибры.

Задачи, которые лично мне стало удобнее и проще делать с микроскопом:

• Определение маркировки мелких компонентов.
• Контроль качества изготовления печатных плат (как на всех этапах ЛУТ, так и заводских).
• Контроль монтажа SMD-компонентов.

Безопасных полетов вам. Берегите свои «игрушки».