ความซับซ้อนภายในของการซ่อมเลนส์กล้องสมัยใหม่ (2024)

• เลนส์ Sigma 45mm f/2.8 L-mount ที่การควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ไม่ตอบสนองเลย กลับมาทำงานได้ตามปกติหลังเปลี่ยน ฟิวส์ SMT ขนาด 0603 บนสายไฟอินพุตของ PCB ควบคุม
• อาการเริ่มต้นคือ เมื่อติดตั้งกับ Lumix S5 จะมีภาพ live view แสดงผล แต่ทั้งวงแหวนและสวิตช์บนเลนส์ รวมถึงวงแหวนควบคุมของกล้อง ไม่ทำงานทั้งหมด จัดเป็น ความขัดข้องทางไฟฟ้า
• ลำดับการวินิจฉัยคือ ตรวจสอบความต่อเนื่องของสายแพ 10 ขั้วที่บล็อกหน้าสัมผัสเลนส์, ไล่เส้นทางไฟอินพุต, และตรวจสอบ DC-DC converter กับฟิวส์ที่อยู่ข้างเคียง
• ฟิวส์ที่เสียทำหน้าที่ป้องกันอินพุตของ DC-DC converter ไว้ และไม่พบจุดเสียหายที่ชัดเจน โดยเงื่อนไข กระแสเกิน ใน datasheet ของ TI เป็นเบาะแสสำหรับการวิเคราะห์เพิ่มเติม
• การซ่อมทั้งหมดจบลงด้วยการถอดเลนส์ทั้งตัวภายในเวลาไม่ถึง 1 ชั่วโมงและเปลี่ยนฟิวส์ โดยเป็นกรณีตัวอย่างที่ ชิ้นส่วนป้องกันไฟเลี้ยง ขนาดเล็กเพียงชิ้นเดียวสามารถทำให้เลนส์ทั้งตัวหยุดทำงานได้

---

ที่มา

• เกณฑ์การซื้อส่วนตัวคือจำกัดการซื้อเฉพาะเลนส์ที่ยังใช้งานได้ และโดยทั่วไปจะประมูลเฉพาะเลนส์ที่ราคาต่ำกว่าราคาขายมือสองไม่ถึง 1/4 และมีความเสียหายทางกลน้อยมากหรือแทบไม่มีเลย
• สนใจเลนส์ Sigma I-series รุ่นผลิตล่าสุดที่โครงสร้างส่วนใหญ่เป็นอะลูมิเนียม และในเดือนมกราคมมีเลนส์ 45mm f/2.8 ที่เสียโผล่มาขายใน eBay ในราคาถูก
• ผู้ขายมีสต็อกอุปกรณ์กล้องสมัยใหม่ที่เสียอยู่บ่อยครั้ง และบางครั้งก็ถอดอุปกรณ์ขายเป็นชิ้นส่วนด้วย

เมื่อของมาถึง

• เลนส์มาถึงโดยบรรจุมาอย่างดี และจากการตรวจสอบเบื้องต้นพบว่ากระบอกเลนส์และชิ้นเลนส์ด้านหน้า-หลังไม่มีรอยขีดข่วน
• การตรวจชิ้นเลนส์ภายนอกทำโดยเป่าฝุ่นออกด้วยลมอัดไร้น้ำมัน แล้วทำความสะอาดชิ้นเลนส์หน้าและหลังด้วย Kimwipe กับน้ำยาทำความสะอาดเลนส์
  • สำหรับชิ้นเลนส์ภายนอกส่วนใหญ่ น้ำยาทำความสะอาดแว่นจากร้านขายยาก็เพียงพอ และ isopropyl alcohol ก็เป็นทางเลือกได้
  • ห้ามใช้ isopropyl alcohol กับเลนส์พลาสติก
• ตอนติดตั้งกับ Lumix S5 รู้สึกฝืดจนเหมือนต้องออกแรงมากเกินไป แต่หลังติดตั้งแล้ว กล้องบูตได้ตามปกติและแสดงภาพ live view
• วงแหวนและสวิตช์ของเลนส์ไม่ตอบสนองต่อการสั่งงานของผู้ใช้ และการหมุนวงแหวนควบคุมของกล้องก็ไม่ถูกตรวจจับ จึงตัดสินว่าเป็นปัญหาทางไฟฟ้า
• โดยปกติ PCB ควบคุมจะอยู่ใกล้บล็อกหน้าสัมผัสเลนส์ด้านหลังของเลนส์ ซึ่งเป็นโครงสร้างที่สามารถตรวจสอบเมาท์เลนส์ที่ฝืดมากได้พร้อมกัน

เครื่องมือ

• อุปสรรคในการเริ่มซ่อมนี้ต่ำ และเครื่องมือส่วนใหญ่เป็นอุปกรณ์มาตรฐานใช้งานทั่วไป
• ค่าใช้จ่ายที่มากที่สุดนอกจากตัวเลนส์คือลมที่ผ่านการกรอง แต่ก็สามารถใช้ลมอัดกระป๋องได้เช่นกัน
• วิศวกรออกแบบในอุตสาหกรรมกล้องกระจุกตัวอยู่ในญี่ปุ่น ทำให้สกรู JIS เป็นมาตรฐาน แม้ไขควง Phillips จะใช้ได้ แต่มีแนวโน้มทำให้หัวสกรู JIS สึกเร็วกว่า
• เครื่องมือที่ใช้ได้แก่ Kimwipes/ผ้าเช็ดเลนส์ไร้ขุย, isopropyl alcohol แบบสเปรย์, น้ำยาทำความสะอาดแว่น, ผ้าไมโครไฟเบอร์, ถุงมือไนไตรล์, อากาศในพื้นที่ทำงานที่ผ่านการกรองสูง/คอมเพรสเซอร์ไร้น้ำมัน, เทป, Sharpie, มีดผ่าตัด, พลาสติก spudger, แว่นขยาย/อุปกรณ์ออปติก, JIS x 2.5mm หรือ ไขควง Philips #00, JIS x 3.0mm หรือ ไขควง Philips #0

การถอดประกอบ

• ระหว่างถอดประกอบ ให้จัดทิศทางเลนส์โดยให้สัญลักษณ์รูรับแสงหันเข้าหาผู้ทำงานและขอบด้านหน้าของโต๊ะ
• เริ่มจากถอดสเปเซอร์ตกแต่งพลาสติกรอบชิ้นเลนส์ด้านหลัง แล้วถอดสกรูเครื่องสีดำ 3 ตัว
• ถอดสกรูชุบนิกเกิล 2 ตัวที่ยึดด้านข้างของอินเทอร์เฟซขั้วต่อบล็อกเลนส์พลาสติกเข้ากับเมาท์เลนส์โลหะ
• เก็บสกรูไว้บนเทปกาวสองหน้าโดยจัดตามทิศทางของเลนส์ เพื่อให้ประกอบกลับได้ง่ายภายหลัง
• บายออเน็ตเมาท์เลนส์และชิม (shim) ต้องเก็บแยกบนเทปอีกชิ้น เพราะทิศทางและลำดับสำคัญ
• เนื่องจากมีปัญหาตอนติดตั้งเข้ากับตัวกล้อง จึงตรวจสอบชิม, ด้านหลังของบายออเน็ตเมาท์, และตัวเลนส์ว่ามีตำหนิหรือคราบบนผิวหรือไม่ แล้วทำความสะอาดทุกพื้นผิวด้วย isopropyl alcohol
• ต้องระวังเป็นพิเศษเมื่อจัดการสายแพของบล็อกหน้าสัมผัสเลนส์
• บล็อกหน้าสัมผัส L-mount มี 10 ขั้ว และเชื่อมต่อกับ PCB ควบคุมผ่านสาย polyimide แบบยืดหยุ่น
  • สายแพนี้มีแนวโน้มฉีกขาดได้ง่าย
  • ก่อนถอดต่อ ควรใช้มัลติมิเตอร์ตรวจสอบความต่อเนื่องของแต่ละลายวงจร
  • หากมีรอยฉีกที่มองเห็นได้ ควรซ่อมสายแพนี้ก่อนวินิจฉัยปัญหาอื่น
  • สายแพของเลนส์ตัวนี้ไม่พบความผิดปกติจากการวัดความต่อเนื่อง
• ชิ้นส่วนถัดไปที่ต้องถอดคือเปลือกอะลูมิเนียม CNC ด้านหลัง
  • มีสายกราวด์ 2 เส้นยึดกับเปลือกหลังด้วยสกรูเครื่องชุบนิกเกิล
  • ตำแหน่งของสายอยู่ประมาณ 2 นาฬิกาและ 7 นาฬิกา
  • คอนเนกเตอร์สายแพของสวิตช์แบบกดเสียบที่ตำแหน่ง 11 นาฬิกา สามารถใช้แหนบโยกแล้วดึงออกได้
  • มีสกรูปลายแหลมเคลือบดำ 4 ตัวที่ยึดเปลือกเข้ากับโมดูลเลนส์พลาสติกตรงกลาง
• สามารถนำ PCB ควบคุมออกจากตัวเลนส์เพื่อตรวจสอบละเอียดได้หลังถอดสายแพ
  • สกรูยึด PCB เป็นสกรูปลายแหลมสีดำ 3 ตัวที่ตำแหน่ง 2 นาฬิกา 7 นาฬิกา และ 10 นาฬิกา

การวิเคราะห์ PCB

• PCB รูปตัว C ประกอบด้วยไมโครคอนโทรลเลอร์หลัก, DC-DC controller, motor controller, crystal oscillator และชิ้นส่วน passive หลายตัว คล้ายกับ PCB ควบคุมเลนส์รุ่นอื่น
• อีกด้านหนึ่งมีคอนเนกเตอร์ FPC (Flexible Printed Circuit), test point และแพ็กเกจ SPI flash 8 ขาที่อยู่ใต้ไมโครคอนโทรลเลอร์หลักโดยตรง
• การตรวจสอบความเสียหายของ PCB ที่ไม่ทราบสาเหตุ มักเริ่มจากการไล่เส้นทางไฟอินพุต
  • ตรวจว่าบอร์ดควรรับไฟจากที่ใด
  • ดูว่าลายวงจร V+ และ Gnd เริ่มต้นที่ตำแหน่งใดบน PCB
  • ดูว่าชิ้นส่วนใดเป็นจุดรับไฟตัวแรกของบอร์ด
  • เนื่องจากเลเยอร์ PCB และลายวงจรที่กระโดดข้ามกันอาจซับซ้อน การจดบันทึกการไหลของไฟแบบง่าย ๆ จึงมีประโยชน์
• เมื่อตามไฟอินพุตจากบล็อกขั้วเลนส์ จะเห็นลายวงจรบน flex PCB ที่หนากว่าเป็น V+ และ Gnd
• ใน PCB นี้ การไล่เส้นทางไฟอินพุตทำได้ค่อนข้างยาก
  • ลายวงจรใหญ่ของสายแพซ่อนอยู่ใต้คอนเนกเตอร์ FPC
  • ผ่านไปยังอีกด้านของ PCB ผ่าน via
  • ลายวงจรไฟเลี้ยงเชื่อมต่อไปยังชิปสี่เหลี่ยมสีดำขนาดเล็กซึ่งเป็น DC-DC converter
• เบาะแสของ DC-DC controller คือชิ้นส่วนบล็อกสีเหลืองน้ำตาล/เบจ/ดำขนาดใหญ่หนา ๆ ที่อยู่ข้างกัน
  • ชิ้นส่วนที่พิมพ์ว่า “2R2” คือ inductor ขนาด 2.2µH
  • การวาง inductor ไว้ใกล้ power controller เป็นคำแนะนำทั่วไปของผู้ผลิตเซมิคอนดักเตอร์เพื่อลดการแผ่รังสีและสัญญาณรบกวน
• บน PCB เลนส์ Sigma ใช้ TI TPS62140RGTR แบบแพ็กเกจ 16-VQFN ที่มีเครื่องหมาย “PA71 TI 18i” เป็น buck converter
• เลย์เอาต์คล้ายกับการจัดวางที่ TI แนะนำใน datasheet มาก และ C1 ทำหน้าที่เป็นคาปาซิเตอร์กรองอินพุตหลักของ DC-DC converter ที่ต่อระหว่าง Vin กับ Gnd
• แพ็กเกจที่มีเครื่องหมาย “N” ข้าง C1 บนรางแรงดันอินพุตคือฟิวส์ที่ป้องกัน DC-DC จากความเสียหาย
  • เมื่อตรวจด้วยมัลติมิเตอร์ พบว่าฟิวส์ตัวนี้ขาดวงจร (open)
  • ฟิวส์ได้ปกป้อง DC-DC converter จากการพัง
• การค้นหาฟิวส์ที่มีเครื่องหมาย “N” ไม่ได้ผลชัดเจนนัก แต่มีข้อเสนอจาก AliExpress ว่าเป็นฟิวส์ SMT พิกัด 2A
• datasheet ของ TPS62140RGTR ระบุเอาต์พุตกระแส 2A และจากประสบการณ์กับฟิวส์ Panasonic Semi SMT จึงเลือกฟิวส์ตัดเร็ว 2A 32V ERB-RE2R00V
• กล้อง Lumix GH3, GH4, GH5 ใช้ฟิวส์ 32V 2.5A และ 1.5A ปะปนกัน
• ในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ของกล้อง แพ็กเกจ 2 ขั้วที่รูปร่างคล้ายตัวต้านทานและมีตัวอักษรเดี่ยวแบบสุ่ม มักเป็นฟิวส์ SMT และบางครั้งมีขั้วลักษณะคล้ายหอยเชลล์
• ฟิวส์ที่เสียมีขนาด 0603 จึงซ่อมได้ค่อนข้างง่ายแม้อุปกรณ์จะราคาไม่แพงและไม่แม่นยำมาก
  • ยังมีฟิวส์ขนาด 0402 และ 0201 ด้วย
  • เลย์เอาต์นี้เว้นพื้นที่ให้เครื่องมือซ่อมเข้าถึงได้ข้างฟิวส์
  • ตัวอย่างเช่น ฟิวส์อินพุตแบตเตอรี่บนเมนบอร์ด Lumix GH3/GH4 ถูกหนีบอยู่ระหว่างสล็อต SD card กับคอนเนกเตอร์แบตเตอรี่ที่ยื่นออกมา
• หากใช้แหนบ SMT การเปลี่ยนฟิวส์จะง่าย และถ้าจำเป็นชั่วคราวก็ใช้หัวแร้งบัดกรี 2 อันได้
• ขั้นตอนซ่อมคือถอดฟิวส์ที่เสีย, ทำความสะอาด pad, จัดตำแหน่งฟิวส์ใหม่, ยึดฟิวส์ให้อยู่กับที่ แล้วบัดกรีทีละขั้ว

การตรวจสอบฟิวส์

• ยังไม่พบจุดเสียหายที่ชัดเจนว่าทำไมฟิวส์จึงเสีย
• หนึ่งในเงื่อนไขการใช้งานที่ถูกพิจารณาเป็นสาเหตุคือปล่อยให้กล้องค้นหาโฟกัสต่อเนื่องเป็นเวลาหลายชั่วโมงหรือหลายวันในโหมด AFC (continuous autofocus) ขณะที่ติดเลนส์ค้างไว้
• เงื่อนไขการทำงานใน datasheet ของ TI เป็นเบาะแสในการวิเคราะห์จุดเสียหาย
  • กระแสเอาต์พุตถูกจำกัดด้วย current limit
  • เนื่องจากมี internal propagation delay กระแสจริงอาจเกิน static current limit ในช่วงเวลานั้นได้
  • ILIMF คือขีดจำกัดกระแสเดินหน้าของ High-side MOSFET
  • เงื่อนไขการทดสอบคือ VIN=12V, TA=25°C โดยค่าต่ำสุด 2.45A, ค่าทั่วไป 3A, ค่าสูงสุด 3.5A
• ในสถานการณ์กระแสเกิน ด้วย internal propagation delay กระแสที่ใช้จริงอาจเกิน static current limit ได้ในช่วงเวลาสั้นมาก
• หากผู้ออกแบบ PCB ควบคุมเลนส์เลือกใช้ฟิวส์ SMT ตัดเร็ว 2A ตามที่คาดไว้ ก็อาจเป็นไปได้ว่า DC-DC controller ทำงานนอกสเปกของฟิวส์ 2A ในบางช่วง

ผลการซ่อม

• หลังเปลี่ยนฟิวส์ เลนส์กลับมาทำงานปกติ
• ประสิทธิภาพ AFC ไม่ได้เร็วมาก แต่ก็เพียงพอสำหรับยืนยันผลการซ่อม
• วงแหวนโฟกัสมือทำงานได้ดี และมีแรงหน่วงที่ใช้งานแล้วรู้สึกดี
• ความรู้สึกของวงแหวนรูรับแสงให้ความประทับใจใกล้เคียงกับ Lumix LX100 และถือว่ายอดเยี่ยมมาก

การแก้ปัญหาเพิ่มเติม

• หากฟิวส์ยังมีความต่อเนื่อง จุดตรวจถัดไปคือแรงดันเอาต์พุตของ DC-DC
  • ต้องตรวจว่าแรงดันเอาต์พุตอยู่ในสเปกการทำงานหรือไม่
  • ต้องตรวจว่าต่ำกว่าหรือสูงกว่าความต้องการไฟเลี้ยงของไมโครคอนโทรลเลอร์หลักหรือไม่
• ไมโครคอนโทรลเลอร์หลักบน PCB นี้มีเครื่องหมาย “341Fy 551486” แต่ชิ้นส่วนจริงคือ Toshiba TMPM341FYXBG
  • เป็นไมโครคอนโทรลเลอร์ 32bit Arm M3
  • รองรับฟังก์ชันหลายอย่าง, I/O peripheral และโปรโตคอลสื่อสารควบคุมมอเตอร์
  • ทำหน้าที่เป็นฮับสื่อสารหลักของ PCB ควบคุม
• ไมโครคอนโทรลเลอร์เฉพาะทางต้องการสัญญาณนาฬิกาที่แม่นยำเพื่อสื่อสารกับไมโครคอนโทรลเลอร์และอุปกรณ์ต่อพ่วงอื่นในวงจร
• หากพบ crystal oscillator เฉพาะบน PCB ก็มักมีโอกาสสูงที่จะมีไมโครคอนโทรลเลอร์อยู่ใกล้ ๆ
• crystal oscillator แบบควอตซ์ดั้งเดิมมีความถี่การทำงานหลากหลายและซีลอยู่ในแพ็กเกจโลหะสีเงิน
  • พบได้บ่อยทั้งแบบ surface-mount และ through-hole
  • อาจใช้ MEMS crystal oscillator ได้เช่นกัน แต่มีราคาแพงกว่าเล็กน้อยและพบไม่บ่อย
  • MEMS oscillator มักอยู่ในแพ็กเกจขนาดเล็กมากแบบ chip-scale หรือ flip-chip ทรงสี่เหลี่ยมสะท้อนแสง
  • ไมโครคอนโทรลเลอร์บางตัวมี oscillator บนชิป แต่ไม่สม่ำเสมอเท่าคริสตัลภายนอก จึงมักนิยมใช้คริสตัลภายนอก
• การตรวจสอบไฟอินพุตของ TMPM341FYXBG คือขั้นตอนถัดไป
  • ความเสียหายของชิ้นส่วนระหว่างรางเอาต์พุตของ DC-DC controller กับอินพุตไฟเลี้ยงของ TMPM341FYXBG อาจเป็นสาเหตุให้ไมโครคอนโทรลเลอร์หลักทำงานผิดปกติ
  • TMPM341FYXBG ใช้แพ็กเกจ BGA แบบ P-TFBGA113 ขนาด 6×6mm ระยะขา 0.5mm จึงไม่ง่ายต่อการ probe Vin และ Gnd โดยตรง
  • เนื่องจากเป็นชิ้นส่วนบนพื้นฐาน Arm M3 จึงถือว่าเป็นชิ้นส่วน 3.3V
  • datasheet ของ Toshiba ระบุช่วงแรงดันทำงาน 2.7~3.6V
  • หากไฟอินพุตของไมโครคอนโทรลเลอร์อยู่นอกช่วงนี้ หรือมีช็อตระหว่าง Vin-Gnd ในบริเวณใกล้เคียง ถือเป็นสัญญาณอันตราย
• วิธีง่ายในการ probe แรงดันขณะทำงานจริงคือเสียบสายแพหน้าสัมผัสเลนส์กลับเข้ากับ PCB ควบคุม แล้วพิมพ์ 3D จิ๊กเลนส์ปลอมเพื่อให้สัมผัสกับตัวกล้อง
• Sigma เปิดเผยไฟล์ STEP ของตัวกล้องและอุปกรณ์เสริมแทบทั้งหมดฟรีใน GrabCAD model
• สามารถติดตั้ง PCB ควบคุมเลนส์ไว้ในตำแหน่งเดิมและประกอบเข้ากล้อง จากนั้น probe 3.3V ที่ลายวงจรกว้างใกล้ TMPM341FYXBG ได้
• หากไมโครคอนโทรลเลอร์ได้รับไฟอยู่ในสเปก ก็ต้องแก้ปัญหาเพิ่มเติมเพื่อวินิจฉัยความเสียหายของ PCB เลนส์
  • test pad ทรงกลมใกล้ไมโครคอนโทรลเลอร์หลักเป็นเบาะแสว่าก่อนประกอบ มีการโปรแกรมและทดสอบด้วย jig แบบ bed-of-nails
  • test pad ไม่มีป้ายกำกับ การหาจุดที่ถูกต้องจึงต้องลองผิดลองถูก
  • การ probe test point ใกล้ไมโครคอนโทรลเลอร์ต้องใช้ logic analyzer
  • หากพบ UART ที่ test pin ก็สามารถถอดรหัสลำดับบิตตอนบูตเพื่อตรวจสอบว่าไมโครคอนโทรลเลอร์บูตตามปกติหรือไม่
• แพ็กเกจ SPI flash 8 ขาที่มีเครื่องหมาย “GD V4CE 2030” ก็เป็นอีกจุดสำหรับการวิเคราะห์เพิ่มเติม
  • แม้ไม่มี datasheet ที่ตรงรุ่น แต่ “GD” เป็นคำนำหน้าที่ใช้ระบุผู้ผลิตแพ็กเกจหน่วยความจำ GigaDevice
  • แพ็กเกจ 8 ขาเป็นรูปแบบที่พบได้บ่อยในแฟลชภายนอกขนาดเล็ก
  • แพ็กเกจนี้มี footprint แบบ XY ขนาด 3×2mm และมีรูปทรงใกล้เคียงกับแพ็กเกจ USON8 LGA8 ใน datasheet ของ GigaDevice มาก
  • หากสงสัยว่าแพ็กเกจแฟลชเสีย สามารถถอดชิปออกแล้วอ่านข้อมูล หรือโคลนลงแพ็กเกจแฟลชตัวอื่นได้
  • การวิเคราะห์แพ็กเกจแฟลชเกินขอบเขตของงานซ่อมนี้
• หากไมโครคอนโทรลเลอร์หลักทำงานถูกต้อง เมื่อประกอบ PCB ควบคุมเลนส์เข้าที่แล้ว อาจมีค่าป้อนเข้าอย่างรูรับแสงหรือระยะโฟกัสแสดงบน LCD ของกล้อง
  • แม้ค่าจะผิดได้ แต่ก็ควรมีค่าบางส่วนจากไมโครคอนโทรลเลอร์ควบคุมเลนส์แสดงบนหน้าจอกล้อง
• จุดตรวจถัดไปคือแพ็กเกจ “U24020 202184” ซึ่งคือ Rohm BU24020GU motor controller
  • ชิ้นส่วนนี้ถูกจัดเป็นอุปกรณ์ต่อพ่วงแบบ SPI
  • SPI เป็นการสื่อสารแบบ synchronous และต้องมีสัญญาณนาฬิการะหว่างตัวควบคุมหลักกับอุปกรณ์ลูก
• รอบ ๆ BU24020GU มีชิ้นส่วน passive จำนวนมาก และยังมีแพ็กเกจ 4 ขาที่ไม่ได้ติดตั้งด้วย
• ตาม datasheet ของ Rohm, BU24020GU ก็เป็นชิ้นส่วน 3.3V จึงต้องตรวจสอบแรงดันเช่นกัน
  • หากไม่ได้รับแรงดันอินพุตในช่วง 2.7~3.6V ชิปจะทำงานไม่ถูกต้อง
  • ชิ้นส่วนนี้ก็เป็น BGA เช่นกัน จึง probe ได้ยาก
  • สามารถอาศัยธรรมเนียมที่ลายไฟเลี้ยงจะหนากว่าลายสัญญาณเพื่อตามเส้นทางไฟรอบ ๆ ได้
• รอบชิป U24020 มีรูปแบบชุด 3 กลุ่ม โดยแต่ละกลุ่มมีคาปาซิเตอร์ 2 ตัวต่อกราวด์
  • คาปาซิเตอร์สองตัวนี้คือ decoupling capacitor
  • คาปาซิเตอร์ตัวใหญ่โดยทั่วไปอยู่ในช่วง 0.1µF~1µF
  • คาปาซิเตอร์ตัวเล็กอยู่ในระดับนาโนฟารัด
  • เป็นการจัดวางที่พบได้ทั่วไปเพื่อลดสัญญาณรบกวนหลายช่วงความถี่
• datasheet ระบุว่า BU24020GU เป็น motor controller 4 ช่อง และรูปแบบการวางคาปาซิเตอร์บ่งชี้ว่ามีการวางไฟเลี้ยงของทุกช่องไว้บน PCB
• การวัดระหว่างคู่ไฟเลี้ยงจะช่วยยืนยันสภาพไฟที่ต้องการ
  • ตาม datasheet ค่า Vin คือ DVDD, MVCC12, MVCC34
  • ค่า Gnd คือ DVSS, MGND12, MGND34
• หาก motor controller ได้รับ 3.3V แล้ว แต่เมื่อสั่ง focus pull มอเตอร์โฟกัสในเลนส์ยังไม่ขยับ ก็ควรตรวจสอบสายแพโฟกัสของเลนส์ด้วยสายตา
  • สายแพมีแนวโน้มขาดจากความล้าสะสมหากถูกบีบให้มีรัศมีการโค้งงอน้อยเกินไป
  • กลไกโฟกัสอาจกลับมาทำงานชั่วคราวตามการขยับของสาย แต่เป็นผลบวกลวง
  • เมื่อสายแพขยับครั้งถัดไป การสื่อสารของเลนส์อาจขาดอีก

ข้อสังเกตอื่นเกี่ยวกับ PCB ของเลนส์

• ภาพมาโครของ PCB เลนส์แสดงให้เห็นรูเล็กจำนวนมากกระจายอยู่ทั่วบอร์ด
• รูเล็กเหล่านี้คือ via แบบ through-hole และหลายจุดถูกเจาะลงใน ground polygon ของชั้นบนสีเขียว
• via ทำหน้าที่เป็นเส้นทางย้อนกลับสำหรับชิ้นส่วนที่มีสัญญาณรบกวนสูงบน PCB และเชื่อม ground polygon ชั้นนอกเข้ากับชั้นกราวด์ภายใน
• เหตุผลที่บางบริเวณมี via รวมกันเป็นกลุ่มใหญ่ เป็นเพราะ via stitching
  • via stitching ให้เส้นทางอิมพีแดนซ์ต่ำสำหรับกระแสย้อนกลับที่เกิดจากชิ้นส่วนมีสัญญาณรบกวนสูง
  • หากล้อมรอบชิ้นส่วนหรือบริเวณ PCB ที่มีสัญญาณรบกวนสูง ก็สามารถช่วยบล็อกการแพร่กระจายของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าได้จนถึงความถี่สูงสุดระดับหนึ่ง
• stitching via บน PCB นี้ไม่ได้ล้อมรอบลายวงจรหรือชิ้นส่วนใดแบบสมบูรณ์
  • จึงไม่ทำงานเป็น Faraday cage หรือ guard ring
  • แต่ช่วยจัดหาเส้นทางกระแสย้อนกลับของสัญญาณรบกวนเพื่อลด EMI ที่แผ่ออกมาในขั้นตอนการออกแบบขั้นสุดท้าย

บทสรุป

• การซ่อมเสร็จสิ้นเมื่อประมาณ 2 เดือนก่อน ตรงกับช่วงดอกไม้แรกของฤดูใบไม้ผลิในภาคตะวันออกเฉียงเหนือของสหรัฐฯ
• เลนส์ 45mm ยังคงถูกใช้งานต่อเพื่อถ่ายภาพรอบสวนและบันทึกโปรเจกต์อิเล็กทรอนิกส์อื่น ๆ
• เป็นกรณีที่ชิ้นส่วน 0603 ขนาดเล็กเพียงตัวเดียวสามารถทำให้เลนส์ที่เหลือปกติทั้งตัวหยุดทำงานได้
• การถอดเลนส์ทั้งตัวและเปลี่ยนฟิวส์ใช้เวลาไม่ถึง 1 ชั่วโมง
• การเขียนบันทึกงานซ่อมใช้เวลานานกว่าการซ่อมจริงมากกว่าหนึ่งลำดับขนาด

[GN⁺]

ความคิดเห็นจาก Hacker News

• ค่าหน่วงการแพร่กระจาย 30ns ของ TPS62140 นั้นไม่พอจะตัดฟิวส์ได้ หลักการข้อแรกของฟิวส์คือมันไม่ได้มีไว้เพื่อช่วยชีวิตชิ้นส่วน แต่มีไว้เพื่อ ป้องกันไฟไหม้ ซึ่งวิศวกรสมัยนี้จำนวนมากก็ยังไม่เข้าใจเรื่องนี้
  ต่อให้เป็นฟิวส์เร็วก็ยังช้ามากเมื่อเทียบกับสารกึ่งตัวนำ ผมเคยเห็นทรานซิสเตอร์พังก่อนเพื่อ “ปกป้อง” ฟิวส์เสียอีก ฟิวส์มีไว้แค่ป้องกันไฟไหม้และไม่ให้แบตเตอรี่เสียหายเท่านั้น

  • ถูกแค่บางส่วน ใน วงจรไมโครอิเล็กทรอนิกส์ ที่ออกแบบมาดี ฟิวส์สามารถป้องกันชิ้นส่วนได้
    วงจรมาตรฐานจะใช้ฟิวส์ ร่วมกับซีเนอร์แคลมป์แบบเร็ว และบางครั้งก็มีตัวต้านทานขนาดเล็กด้วย (เช่น 1Ω) หรือคาปาซิเตอร์ โดยออกแบบให้ตัวต้านทานจำกัดกระแสเพื่อไม่ให้ซีเนอร์พังก่อนฟิวส์
    ถ้าเป็นอุปกรณ์ USB 0.5W กระแสสูงสุดจะอยู่ราว 100mA และแรงดันตกคร่อมบน 1Ω ก็แค่ 100mV ซึ่งโดยมากมองข้ามได้ แต่ถ้าเป็นอุปกรณ์กำลังสูงก็จะซับซ้อนขึ้น
    สินค้าอุปโภคบริโภคไม่ได้ถูกซ่อมเพื่อใช้ต่อ การออกแบบป้องกันแบบนี้ก็ไม่ใช่จุดขาย และทุกคนก็ต้องประหยัดทุกสตางค์ เลยไม่มีแรงกดดันจากตลาดให้ทำให้ดีนัก ถึงอย่างนั้นสมัยก่อนก็ทำกันแบบนี้ และในงานสำคัญก็ยังทำกันอยู่ ถ้าเป็นงานประกอบเดี่ยวหรือผลิตจำนวนน้อย ผมจะใส่การป้องกันที่เหมาะสมแน่นอน
  • นี่เป็นเรื่องของ สเกล ในบริบทรถยนต์หรือโรงงาน ฟิวส์อาจถูกจัดให้ปกป้องชิ้นส่วนหรือเครื่องจักรได้ และหลายคนก็ได้เรียนหรือพบเจอแบบนั้นจริง
    แต่เมื่อย่อลงมาถึงระดับสารกึ่งตัวนำ วิธีคิดนั้นก็ใช้ไม่ค่อยได้
  • นี่เป็นการแก้ความเข้าใจผิดที่เหวี่ยงไปอีกฝั่งมากเกินไป มันผิดเพราะ ผลักไปในทิศตรงข้ามแรงเกินไป

• ถ้าใครไม่ได้ตามวงการกล้องมาสักพัก ทุกวันนี้ เลนส์มิเรอร์เลส อาจมี พอร์ต USB-C สำหรับรับการอัปเดตเฟิร์มแวร์ได้แล้ว
  ตัวอย่างเช่นเลนส์ Tamron สามารถสื่อสารกับแอปหรือคอมพิวเตอร์ผ่านสายหรือดองเกิลไร้สายเพื่อเปลี่ยนพฤติกรรมของเลนส์ รวมถึงเปลี่ยนหน้าที่ของปุ่มจริงและวงแหวนได้ด้วย และยังปรับค่าทีละขั้นเพื่อสร้างเอฟเฟ็กต์แบบสต็อปโมชัน ไทม์แลปส์ หรือสแตกกิงได้
  มันห่างไกลจากยุคที่เลนส์เป็นแค่โลหะกับกระจกมาก แม้จะมีข้อเสียชัดเจน แต่ผมมองว่านี่เป็นพัฒนาการครั้งใหญ่ เพราะช่างภาพแต่ละคนทำงานต่างกัน การปรับแต่งอุปกรณ์ได้ทั้งหมดจึงเป็นพรอย่างมาก โดยเฉพาะเมื่อความเร็วและความฉับไวสำคัญ
  แน่นอนว่ายังมีเลนส์ที่เน้นโลหะกับกระจกแบบเดิมอยู่มาก และจะยังมีการออกแบบและผลิตใหม่ต่อไป แต่ผมไม่คิดว่านั่นคือกระแสหลัก

  • ถ้าจะมองภาพรวมของช่วง 10-12 ปีที่ผ่านมา ผมกลับคิดว่าการกลับมาของ เลนส์แมนนวลโฟกัสคุณภาพสูง สำหรับภาพนิ่งเป็นเรื่องใหญ่กว่า ช่วงราวปี 2014 มันแทบไม่มีตัวตนในตลาดเลย
    กล้องมิเรอร์เลสได้ชุบชีวิตความมีประโยชน์ของเลนส์แมนนวลโฟกัสขึ้นมาอย่างมาก และความก้าวหน้าสำคัญด้านคุณภาพออปติกในทุกระดับราคาหลายอย่างก็เกิดในฝั่งแมนนวลโฟกัส คุณค่าของ คาแรกเตอร์ ของเลนส์ก็เริ่มกลับมาได้รับการยอมรับอีกครั้ง
    เรื่องนี้จะเป็นแค่สะพานให้ผู้ผลิตจีนก้าวไปสู่เลนส์ออโตโฟกัสหรือไม่ เวลาจะเป็นคนบอกเอง แน่นอนว่ามีองค์ประกอบนั้นอยู่ แต่ก็มีดีไซน์เลนส์ใหม่ยอดเยี่ยมจำนวนมากจาก Cosina-Voigtländer และแบรนด์ภาพนิ่งสายใกล้เคียงงานภาพยนตร์อีกหลายเจ้า
  • นี่ใช้ได้เฉพาะฝั่งภาพถ่ายเท่านั้น เลนส์ภาพยนตร์ส่วนใหญ่ยังคงเป็น ระบบกลไกล้วน
    ในงานภาพยนตร์และทีวี คนควบคุมกล้องส่วนใหญ่ก็ยังปรับโฟกัสด้วยมือ และมักควบคุมผ่านเฟืองที่ติดอยู่ภายนอกเลนส์
    ถ้าคุ้นกับอุปกรณ์ถ่ายภาพสมัยใหม่ การโฟกัสมืออาจทั้งไม่สะดวกและต้องฝึก แต่ เลนส์ cine มีสัมผัสที่ทั้งโบราณและเท่มาก ให้ความรู้สึกเวลาใช้งานดีด้วย
  • ไม่แน่ใจว่านี่เป็นเรื่องทั่วไปหรือเปล่า ผมเพิ่งซื้อ Canon RF 24-70 f/2.8 รุ่นค่อนข้างใหม่มา และมันไม่มีพอร์ต USB-C
  • นอกจากสิ่งน่าสนใจเล็กน้อยที่ Tamron ทำ ผมไม่ค่อยเข้าใจว่าทำไมเลนส์ถึงต้องมี การอัปเดตเฟิร์มแวร์
    แถมดูเหมือนว่ากล้องบอดี้น่าจะจัดการเรื่องแบบนี้ได้ง่ายกว่ามาก ถ้าจะทำอะไรแปลก ๆ อย่าง rack focus แบบสต็อปโมชัน ก็สงสัยว่าทำไมต้องปล่อยให้กล้องกับเลนส์แยกกันทำงาน มันดูยุ่งยากพอสมควร
  • ในอุดมคติ กล้องบอดี้ควรรองรับ การอัปเดตเฟิร์มแวร์ ของเลนส์ได้ทุกยี่ห้อโดยไม่เลือกปฏิบัติ แต่จนกว่าจะถึงวันนั้น ผมก็อยากให้ผู้ผลิตอย่างน้อยรองรับการอัปเดตผ่าน USB-C
    พูดจากประสบการณ์กับ Samyang Lens Station ผู้ใช้ไม่พอใจกันมากพอสมควร และดูเหมือนว่าเลนส์รุ่นใหม่เริ่มใส่ USB-C กันแล้ว

• การวางสกรูที่ถอดออกบน เทปกาวสองหน้า เป็นไอเดียที่ดีมาก ครั้งหน้าที่ผมแกะอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จะลองใช้ดู
  ก่อนหน้านี้ผมเอาทุกอย่างใส่ภาชนะรวมกัน แล้วเสียเวลาตอนประกอบกลับเพื่อหาสกรูขนาดเดิม

  • มีวัสดุคล้ายพัตตี้ที่ช่างซ่อมนาฬิกาใช้ชื่อ Rodico ซึ่งมีประโยชน์มากและใช้กับงานแบบนี้ได้ดี นอกจากนี้ยังใช้ช่วยจับสกรูให้ติดปลายไขควงโดยไม่ต้องพึ่งแม่เหล็กได้ด้วย
    ในงานซ่อมนาฬิกา การทำให้สกรูมีแม่เหล็กไม่ใช่เรื่องดี และผมเดาว่ากับกล้องก็น่าจะคล้ายกัน ถ้าแรงแม่เหล็กดึงชิ้นส่วนเข้าหากันก็อาจเพิ่มแรงต้านต่อการเคลื่อนไหวได้
    ผมยังเคยเห็นวิธีฉลาด ๆ คือวาดรูปชิ้นงานที่กำลังซ่อมลงบนกระดาษลูกฟูก แล้วปักสกรูลงตามตำแหน่งนั้นเพื่อจำว่าต้องกลับไปอยู่ตรงไหน
  • ผมไม่ใช้ของเหนียว แต่ถ้าเป็นของที่เปิดครั้งแรก ผมจะใช้อีกมุมหนึ่งของพื้นที่ทำงานเป็นเหมือน ผังวางสกรู
    วางตามตำแหน่งที่ถอดออกมาโดยประมาณ จากบนลงล่าง และแยกเป็นชั้นตามลำดับการถอด
    นี่เป็นนิสัยที่ติดมาจากตอนทำงานกับโน้ตบุ๊กในศูนย์ซ่อมตามประกัน แต่ก็น่าจะลองใช้เทปดูเหมือนกัน
  • หลังจากแกะเลนส์มาหลายตัวที่มีสกรูหลายความยาวและหลายระดับความเป็นแม่เหล็ก ผมว่า เทปดีที่สุด

• ผู้เขียนบอกว่าใช้ ไขควง PH กับสกรู JIS ได้ แต่จากประสบการณ์ของผม หัวสกรูพังทุกครั้ง
  ถึงอย่างนั้นงานซ่อมที่ทำก็น่าประทับใจอย่างเหลือเชื่อ

  • ไขควง JIS จำเป็น 100% ตอนแรก PH อาจดูเหมือนใช้ได้ แต่คลาดกันนิดเดียวก็พอจะทำให้เสียหายแล้ว JIS ปลายจะสั้นและเป็นเหลี่ยมมากกว่า
  • ไขควง iFixit ที่ลิงก์ไว้ใช้งานร่วมกับ JIS ได้

• เป็นเว็บไซต์ที่ดูเพลินดีมาก ผมชอบการซ่อมหรือดัดแปลง อุปกรณ์ที่ไม่ใช่ของใช้แล้วทิ้ง อย่างเครื่องมือแล็บ เครื่องมือวัด และอุปกรณ์ออปติกมาก และในนั้นก็มีบทความที่จัดทำไว้อย่างดีหลายชิ้น

• โชคดีที่ผมซ่อมแต่ เลนส์แมนนวลรุ่นเก่า เลนส์ยุค Nikon AI/AI-S น่ากลัวน้อยกว่า

  • เลนส์ยุค Nikon AI/AI-S ซ่อมสนุกจริง แต่ Sigma ตัวนี้ก็ไม่ได้แย่ขนาดนั้น ผมเคยซ่อมเลนส์ผู้บริโภค Panasonic/Olympus ที่ซับซ้อนกว่านี้มากด้วย

• ช่วงที่เว้นระหว่างงานเมื่อไม่นานมานี้ ผมได้ทำงานด้าน การออกแบบและประกอบเลนส์กล้อง อยู่พักหนึ่ง มันทั้งน่าสนใจและให้ความพึงพอใจมาก
  น่าเสียดายมากที่พวกเขาไม่มีงบพอจะจ่ายให้ผมอยู่ต่อ

  • ฟังดูน่าสนุกมาก ผมเคยลงเรียน ออปติก อยู่สองสามคอร์สเพราะอยากเข้าใจศิลปะของการผลิตเลนส์มากขึ้น มันน่าทึ่งจริง ๆ