עריכת ה-PCB שלי הייתה בסדר גמור, קראתי את ה-Datasheets נכון, אבל הסתבר שהקשר בינם לבין המציאות פשוט קצת רופף. הגיע הזמן לעוד ניתוח שדה (הקודם היה לפני כשלוש שנים, כאן).

המערכת, שלא תוצג כאן בצורה מפורטת כי היא מיועדת ללקוח, כוללת מספר חיישנים ומודולים, ביניהם – כמו שכתוב בתמונה – חיישן אינפרה-אדום פסיבי לזיהוי תנועה (PIR). דגם החיישן הספציפי דורש מתח של 3.3V לכל היותר, ואילו מודול חשוב אחר במערכת תומך, לדברי ה-Datasheet שלו, בטווח של 3.2V עד 5.5V. אם כך, הגיוני שהלוח כולו יעבוד ב-3.3V. הצבתי עליו מייצב מתח מתאים וחשבתי שהכול יהיה סבבה. אפילו כתבתי את ערך המתח הגלובלי על ה-Silkscreen, כמו שאפשר לראות בתמונה הבאה:

המעגל יוּצר ללא תקלות וכמעט הכול עבד נכון. רק המודול ההוא, עם טווח המתחים הגדול, זייף פה ושם. כמו שקורה בדרך כלל, הזיוף היה מסוג שקשה ומתיש לדבג, אבל אחרי הרבה עבודה הבנתי שהוא פשוט לא מסתדר טוב עם 3.3V. הוא צריך יותר מזה. אפרופו, נחשו באיזו מדינה תכננו וייצרו את המודול הסורר וכתבו את המפרט שלו.

סיני או לא סיני, אני עדיין צריך מערכת שעובדת. היו לי מייצבי מתח ל-5V שתואמים מבחינת הפינים למייצב שעל הלוח, כך שיכולתי להחליף אותו ולקבל 5V גלובלי, אבל זה היה דופק את חיישן ה-PIR. אין ברירה, צריך שני מייצבי מתח, ועד שאוכל לשלוח לייצור ולקבל מעגלים מעודכנים, צריך לאלתר פתרון למעגל הקיים.

בחרתי להשתמש במייצב מסדרת XC6202, שהוא רכיב זול וקטן (מארז SOT-23) שכבר עבדתי איתו בעבר ושלא איכזב אותי. ניחשתי מראש, ולמען האמת זה די בלתי-נמנע בקטע גיאומטרי, שאפשר לשים את קווי המתח (נכנס ויוצא) של הרכיב בדיוק על ה-trace שמספק את הפלוס לחיישן ה-PIR:

הפין ה"בודד" של מייצב המתח הזה (הכי מימין בתמונה, מס' 3 במארז) הוא המתח הנכנס, וזה שמתחתיו (מס' 2) הוא המתח היוצא. פין מס' 1 הוא האדמה, וכיוון שרוב ה-PCB כאן הוא שטח אדמה, גם הוא מסודר. הרעיון, אם כך, הוא לקטוע את ה-trace שמעביר את ה"פלוס" לחיישן, ואז לגשר על החתך באמצעות מייצב המתח. כך כל המעגל יקבל 5V, חוץ מחיישן ה-PIR הרגיש שיקבל 3.3V.

בעזרת סכין ומברג דקיקים גירדתי את ה-Solder mask במקומות שבהם יולחמו הפינים של מייצב המתח, ובעזרת עוד קצת כוח פיזי גירדתי גם את הנחושת באמצע ה-trace כדי ליצור שם נתק. לא כל כך קל, אפילו תחת המיקרוסקופ – אפשר לראות את הנחושת שנחשפה בטעות בשטח האדמה מימין. הגירוד יוצר לכלוך וחלקיקים קטנים שחשוב לסלק מהלוח כדי שלא יפריעו להלחמה או יגרמו לקצר. אספתי אותם בעזרת מקלון צמר גפן טבול באלכוהול 99%, ואז, עם מלחם, ציפיתי בבדיל את כל נקודות ההלחמה:

הרוחב של ה-trace בתמונה הוא רבע מילימטר, מה שמחייב עבודה עם ראש מלחם דק וטמפרטורה סבירה כדי לא להרוס אותו. שטח הנחושת של האדמה החשמלית, לעומת זאת, הוא נרחב ומפזר הרבה מאוד מהחום. לכן ביצעתי את כל ההלחמות – אלה והבאות – בטמפרטורות שונות, בהתאם למיקום. הנחתי את הרכיב על הבדיל והלחמתי אותו למקום:

ה"שערה" הלבנה למעלה היא סיב מצמר הגפן שהזכרתי קודם. בכל אופן, הלוח כולו מוזן מסוללה, אין עליו צרכני זרם גדולים, ולמייצב המתח הגלובלי יש קבלים בכניסה וביציאה לפי המפרט, כך שלכאורה המתח מהמייצב הקטן (והלינארי) אמור להיות יציב גם בלי קבלים משלו. למען הסדר הטוב הוספתי, בכל זאת, קבל קרמי קטן (מארז 0805) ביציאה. הוא מולחם ישירות לפינים של הרכיב ולא זקוק ל"footprint" נפרדת.

התיקון הזה, אף על פי שלא היה כיפי במיוחד, עבד ופתר את הבעיה. ועבודה כזו נחשבת לרמת מתחילים: אני מכיר אנשים אשר, לצורכי דיבוג או תיקון, משתמשים במכונות CNC כדי להגיע ולחשוף traces בתוך לוחות מרובי-שכבות!