Analiza awarii: czujnik drzwi Halla

Objawy i kody błędów

• Fałszywe raportowanie stanu „zamknięte” mimo drzwi otwartych — błędne zbocza sygnału.
• Zawieszanie MCU w trybie blokady przy przejściach H→L.
• Opóźnienia w reakcji ≥120 ms przy otwieraniu/zamykaniu.
• Kody: E:DR-07 (door_state_conflict), E:DR-12 (signal_loss), W:EMI-05 (edge_noise), W:BTH-02 (beta_drift), W:TIM-03 (latency_high).

Stanowisko i metodyka

Magnes ferrytowy 25–45 mT, oscyloskop 500 MHz, analizator logiczny 100 MHz, sonda Halla 2,5 mT/div, komora 0–70°C, generator zakłóceń EMI 150 kHz–10 MHz. Procedury: test brzegów otwarcia/zamknięcia, analiza jittera TIE, badanie histerezy Bh, pomiary autokalibracji MCU i odporności na zakłócenia w polu magnetycznym 50 Hz i 300 kHz.

Wyniki i obserwacje

1. Zakłócenia EMI: przy indukcji 300 kHz (200 mVpp) obserwowano fałszywe zbocza ≤8µs na wyjściu czujnika; flaga W:EMI-05. Dodanie RC 1kΩ/220pF i debounce 5ms wyeliminowało błędy.
2. Dryft progów Bop: w 4 egzemplarzach po 18 miesiącach ΔBop=+1,4–1,8mT — czujnik „trzymał zamknięte” przy otwartych drzwiach; logowano W:BTH-02.
3. Opóźnienia reakcji: dla ustawień FW debounce 8ms i próbkowania 2Hz rejestrowano latencję 120–140ms; flaga W:TIM-03; po zwiększeniu próbkowania do 10Hz czas spadł do 24–36ms.
4. Utrata zboczy: luźne złącze JST wywołało E:DR-12 przy braku sygnału 7,3s; dodanie testu rezystancji pętli wykrywa przerwy <1kΩ.
5. Eksperyment z temperaturą: w 55°C szum pola wzrósł o 35%, pojawiły się fluktuacje ±0,7mT; filtr FIR 3-tap przywrócił stabilność detekcji.

LOG START [HALL-DOOR-25-366]
t[s]  B[mT] State Out[V] EMI_pulses Latency[ms] Flags
0     4.2   CLOSED 0.02   0          5          OK
52    3.9   OPEN   3.3    0          7          OK
86    3.7   OPEN   0.02   4          11         W:EMI-05
118   3.5   OPEN   0.02   0          138        W:TIM-03
193   4.4   CLOSED 3.3    0          6          RECOVER
LOG END

Hipotezy przyczynowe (ranking)

1. EMI/RC/SHIELD: brak filtracji → fałszywe zbocza (priorytet: wysoki).
2. DRYFT Bop: starzenie sensora → przesunięcia progów (wysoki).
3. FW/próbkowanie: zbyt wolne odczyty → opóźnienia detekcji (średni).
4. MECHANIKA ZŁĄCZ: luźne styki → chwilowa utrata sygnału (średni).
5. TEMPERATURA: wzrost szumu pola przy T>50°C (średni).

Wycinek procedury serwisowej

1. Sprawdź filtry RC: R=1kΩ, C=220pF blisko sensora; EMI <100mVpp przy LISN=150kHz–10MHz.
2. Pomiar Bop/Brl sondą Halla ±5mT, tolerancja ±0,8mT; ΔBop>1,2mT → wymiana sensora.
3. W firmware włącz debounce 5ms, próbkowanie ≥10Hz i filtr FIR 3-tap na wejściu czujnika.
4. Dodaj detekcję przerwy pętli: rezystancja<1kΩ OK, powyżej → E:DR-12.
5. Przy temperaturze pracy>55°C: rekomendowany ekran ferrytowy i kompensacja offsetu FW.
6. Test końcowy: cykl 100× otwarcie/zamknięcie; brak E:DR-07/E:DR-12, jitter<±4ms.