Roomba 600–960, i/j – szczotka boczna obraca się podczas ładowania: zwarcie MOSFET, diagnostyka

Pytanie

dlaczego podczas ładowania Roomba obraca się szczotka boczna

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• Obracanie się szczotki bocznej podczas ładowania nie jest normalne; w 90 % przypadków oznacza zwarcie (przebicie) tranzystora MOSFET lub innego elementu mostka H sterującego silnikiem szczotki, rzadziej – błąd firmware lub skutek zawilgocenia/corozji.
• Skutkiem zwarcia układ stale podaje napięcie na silnik niezależnie od poleceń mikrokontrolera, dlatego szczotka kręci się nawet w trybie ładowania.

Szczegółowa analiza problemu

1. Jak powinno być
   • Podczas dokowania mikrokontroler Roomby przełącza wszystkie linie sterujące silnikami w stan „LOW”, a sekcja mocy zostaje odłączona od akumulatora. Napięcie na zaciskach silnika szczotki ≈ 0 V.
   • Silnik bocznej szczotki (6 – 9 V DC w zależności od modelu) zasilany jest przez dwutranzystorowy mostek H (MOSFET-N + MOSFET-P lub 4 × N). Sterowanie odbywa się sygnałem PWM z µC.

2. Dlaczego szczotka kręci się podczas ładowania
   a) Zwarcie dren-źródło w tranzystorze MOSFET (typowe Q3/Q36 w seriach 600–960, Q801 w serii i/j). Po zwarciu tranzystor przewodzi cały czas, podając prąd na silnik.
   b) Ścieżka przewodzenia na PCB (korozja po zalaniu lub nadtopiona ścieżka po przepięciu) omija tranzystor.
   c) Błąd firmware → linia sterująca pozostaje w stanie wysokim po rozpoczęciu ładowania (spotykane incydentalnie, naprawia to pełny reset).
   d) Zakłócenia / brown-out mikrokontrolera – pojedyncze przypadki podczas wpinania gorącej ładowarki; reset również pomaga.
   e) Błędny montaż po nieautoryzowanej naprawie (zamiana wtyczek, lut “na krótko”).

3. Diagnostyka inżynierska krok po kroku

   1. Soft-reset: przytrzymaj CLEAN 10–20 s → jeśli objaw ustąpi, powodem był glitch firmware.
   2. Hard-reset: wyjmij baterię na 5 min, rozładuj kondensatory (CLEAN 15 s) → ponownie test.
   3. Pomiar napięcia na silniku podczas ładowania:
      – 0 V = elektronika ok, szukaj błędu firmware;
      – >1 V = zwarcie w obwodzie mocy → konieczna naprawa hardware.
   4. Oględziny PCB pod lupą: ślady przegrzania, zielonkawa korozja, spuchnięte kondensatory.
   5. Test z odłączonym silnikiem bocznym: jeśli napięcie na padach wciąż obecne, MOSFET przebity.
   6. Dla elektronika: wylutuj MOSFET, sprawdź w układzie testerem LCR; rezystancja DS < 5 Ω przy bramce w powietrzu = uszkodzony.

4. Naprawa
   • Modele serii 500–900 – typowy MOSFET AO4407, AO4416 lub 4435 (p-kanał) – wymiana elementu koszt kilku złotych.
   • Seria i/j – zintegrowany mostek H (ROHM BD6211 lub TI DRV8800) – wymiana układu scalonego lub całej płyty.
   • Przy braku doświadczenia w lutowaniu SMD – bezpieczniej wymienić całą płytę w serwisie iRobot.

Aktualne informacje i trendy

• W nowych konstrukcjach (Roomba Combo j9, seriia s) silniki szczotek bocznych zasilane są przez wysoko-side’owe driver-y z funkcją „load disconnect”, minimalizując ryzyko stałego zwarcia.
• Producenci wprowadzają autodiagnostykę: jeśli po zadokowaniu wykryją prąd > 20 mA w linii szczotki, zgłaszany jest błąd serwisowy 2-9-1.
• Trend rynkowy: moduły szczotek jako wtykowe plug-in (łatwa wymiana przez użytkownika) zamiast lutowanych przewodów.

Wspierające wyjaśnienia i detale

• Przebity MOSFET działa jak zwarte styki przekaźnika – tłumaczy niekontrolowane zasilanie.
• Zanieczyszczenia na szczotce same w sobie nie włączą silnika, ale dodatkowe obciążenie termiczne może przyspieszyć awarię tranzystora.
• Analogia: w samochodzie zwarcie przekaźnika wycieraczek spowoduje ich pracę po wyjęciu kluczyka – mechanizm identyczny.

Aspekty etyczne i prawne

• Gwarancja: samodzielne rozbieranie i lutowanie = utrata gwarancji iRobot.
• Bezpieczeństwo: kręcąca się szczotka może wciągnąć przewód ładowarki lub oparcie dziecięcej dłoni – zaleca się nie pozostawiać urządzenia bez nadzoru.
• Utylizacja: wymieniane PCB z uszkodzonym MOSFET podlega recyklingowi jako e-odpad.

Praktyczne wskazówki

• Do czasu naprawy: odłącz wtyczkę silnika bocznej szczotki – umożliwia bezpieczne ładowanie.
• Zawsze czyść styki ładowania alkoholem izopropylowym, aby uniknąć przepięć kontaktowych.
• Po wymianie części wykonaj pełny autotest (kombinacja CLEAN+SPOT+DOCK w starszych modelach).

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• Niewielki, pojedynczy „obrót” szczotki tuż po zadokowaniu jest normalny w najnowszych modelach i/j – to 3-sekundowy test enkodera. Ciągła praca > 5 s to już usterka.
• Przy wylutowaniu tylko uszkodzonego MOSFET-P należy dobrać element o R_DS(on) ≤ 20 mΩ i Id ≥ 10 A ciągłego.

Sugestie dalszych badań

• Wprowadzenie w przyszłych generacjach wyłączników low-side z detekcją zwarcia do masy (patent na poziomie SoC).
• Analiza statystyki awaryjności MOSFET-ów vs. profile termiczne użytkowania robotów.
• Badania nad samoregenerującymi się driverami FET-ów opartymi na GaN (mniejsza wrażliwość na przebicie).

Krótkie podsumowanie

Obracanie się szczotki bocznej podczas ładowania jest niemal zawsze objawem przebitego MOSFET-a w obwodzie silnika; rzadziej to chwilowy glitch firmware lub efekt korozji. Reset urządzenia może pomóc tylko wtedy, gdy przyczyną jest błąd programowy. Jeśli po resetach szczotka nadal działa, konieczna jest diagnostyka elektroniczna i wymiana uszkodzonego elementu lub całej płyty – najlepiej w autoryzowanym serwisie iRobot.