Платформа серии S: устройство S6 и тракт сигнала этого аппарата

Определить, какой портативный SonoScape перед вами, назвать платы и узлы S6 и задачу каждого, проследить эхо от элемента датчика до пикселя и понимать, чем это семейство отличается от обобщённого сканера из us-l1.

Одно семейство, одна опорная машина

Портативные SonoScape серии S — S2, S6, S8 и S9 — это цветные допплеровские сканеры в формате ноутбука, которые стоят на тележке-доке или ездят в кейсе. Опорная машина курса — S6, потому что у нас есть именно её сервисный мануал. Остальные модели семейства и более новые линейки SonoScape построены по той же идее: ультразвуковой фронтенд формирует лучи, компьютерная часть исполняет ПО сканера с жёсткого диска, а между ними идёт канал данных. Названия плат, размер экрана, версия операционной системы и схема питания от модели к модели различаются, поэтому, работая не с S6, берите подробности из документации этой модели, а из курса — метод.

В us-l1 вы разобрали, как устроен любой сканер и как датчик превращает напряжение в звук и обратно. Здесь это не повторяется. Курс добавляет то, что свойственно именно этому аппарату: какая плата за что отвечает, как они связаны между собой, что может рассказать встроенное тестовое ПО и как эти машины на самом деле ломаются в поле.

Любую работу начинайте с точного определения аппарата. Прочитайте на шильдике модель и серийный номер. Затем откройте в системном меню System Information: там видны версия ПО и контрольный номер. Контрольный номер у каждого аппарата свой, и мануал связывает его с серийным номером платы DBF. Запишите оба. Файлы обновления выпускаются под модель, версию и контрольный номер, поэтому без них никакую работу с ПО не спланировать. Отметьте также датчики, установленные опции (например, функцию, активируемую USB-ключом внутри аппарата), принтеры, подключение к сети или рабочей станции и то, стоит ли аппарат на тележке.

Фронтенд: плата датчиков и ультразвуковой модуль

Датчик подключается к плате MPC, которую мануал называет также платой датчиков. На ней два разъёма датчиков и реле, выбирающие активный: подключить можно два датчика, но сканирует только один. Через свои крупные разъёмы плата MPC передаёт сигналы элементов и код идентификации датчика на плату DBTR, а питание для реле и логики получает со стороны питания. Это разделение важно при поиске неисправностей, как будет видно в уроке 4: плохой сигнальный контакт даёт тёмные полосы или нераспознанный датчик, плохой силовой — датчик, который не определяется или не переключается.

За платой MPC находится ультразвуковой модуль: три платы стопкой в одном кронштейне под металлическим экраном. Плата DBTR — аналоговая плата передачи и приёма. Она формирует импульсы излучения, возбуждающие элементы, и несёт приёмные предусилители и ВРЧ (TGC). Плата DBF переводит эхо в цифру, выполняет цифровое формирование луча с динамической фокусировкой на приёме, демодулирует, выделяет допплеровскую информацию и содержит контроллер сканирования и контроллер фронтенда. На ней же USB-интерфейс, связывающий весь фронтенд с компьютером. Плата DBHV вырабатывает высокое напряжение для генератора импульсов и низкие напряжения для аналоговых и цифровых цепей модуля; на S6 на ней также ЭКГ и привод мотора механического 4D-датчика.

Представляйте стопку как цепочку: DBHV питает, DBF командует и оцифровывает, DBTR излучает и усиливает, MPC коммутирует. Большинство неисправностей изображения на этом аппарате сводится к вопросу, какое звено цепочки отказало, и тестовое ПО производителя построено именно вокруг этого вопроса.

Бэкенд: компьютер, который управляет сканером

Материнская плата ПК — центральный узел управления. Она исполняет системное ПО на базе Linux с жёсткого диска SATA (на S6 — 160 ГБ), получает обработанные эхо-данные от платы DBF по USB 2.0, строит изображение, ведёт дисплей и звук, читает клавиатуру и трекбол и по той же USB-связи отправляет настройки пользователя обратно во фронтенд. Ethernet и внешние USB-порты тоже на стороне ПК. Модули памяти, вентилятор процессора и SATA-соединение — обычные компьютерные детали, и отказывают они так же, как в любом компьютере.

Плата KEAA — распределительный узел. Она разводит питание и сигналы между материнской платой, клавиатурой, вентиляторами, боковой панелью разъёмов, педалью и управлением видеопринтером. Разъёмы на ней похожи друг на друга, и мануал предупреждает, что их легко перепутать: фотографируйте их, прежде чем что-то отключать.

Дисплей — 15-дюймовый медицинский ЖК-монитор, подключённый к материнской плате кабелем LVDS, с отдельной платой инвертора, которая даёт высокое напряжение для подсветки. На боковой панели — аудиовыход, S-Video, два USB, Ethernet и VGA; на задней — два порта датчиков, порт управления видеопринтером, гнездо педали, видеовыход, гнездо ЭКГ, клемма выравнивания потенциалов, сетевой выключатель и сетевой ввод. Внешний VGA-монитор — самый дешёвый диагностический инструмент для этого аппарата: за минуту он отделяет неисправность дисплея от неисправности компьютера.

Питание: один медицинский блок и одна высоковольтная плата

На S6 всё питание идёт от медицинского импульсного блока питания формата ATX, который выдаёт 12 В и 5 В постоянного тока остальной системе. Плата DBHV уже из них делает то, что нужно фронтенду, включая 90 В постоянного тока для генератора импульсов излучения. Блок питания и сетевой выключатель снимаются одним узлом. Компьютер запускается боковой кнопкой питания, провода которой идут на материнскую плату; сетевой выключатель сзади выключает весь аппарат, но для работы внутри ещё и вынимают вилку из розетки, как описано в уроке 5.

Ток всего ультразвукового модуля проходит через два силовых разъёма на плате DBHV. Мануал выделяет их особо: плохой контакт повышает сопротивление, снижает напряжение на модуле и может сжечь разъём. Снимайте их за корпус, никогда за провода, и осматривайте каждый раз, когда модуль снят.

Сервисный мануал S6 описывает аппарат с сетевым питанием и встроенного аккумулятора не описывает. Часть более поздних портативных аппаратов серии S и новых линеек SonoScape может иметь литий-ионный аккумулятор. Если он есть у вашего аппарата, тип, поведение при заряде, хранение и замену берите из документации этой модели и относитесь к аккумулятору как ко второму источнику энергии, который остаётся под напряжением после отключения сетевой вилки.

Мануал также требует подключать клемму выравнивания потенциалов сзади к заземлению — не только ради безопасности, но и потому, что без этого страдает качество изображения. Аппарат, который шумит только в одном кабинете, от одной розетки, — это сначала вопрос заземления, а уже потом вопрос платы.

Органы управления и тележка

Клавиатурный узел собран на плате KBD с небольшой вспомогательной платой, трекболом, ползунками ВРЧ, перекидными переключателями, ручками, силиконовыми клавишными матами и двумя динамиками, воспроизводящими допплеровский звук. Для компьютера клавиши и трекбол — обычные устройства ввода. Поэтому неисправность клавиатуры на этом аппарате может выглядеть как что угодно: мануал предупреждает, что необычный экран при старте или самопроизвольный вход в диагностический режим обычно означают залипшую или неисправную кнопку, и требует проверить клавиатуру, прежде чем искать дальше. Случай в конце урока показывает, насколько далеко это может зайти.

Тележка-док в повседневной жизни — часть системы. Колёса на тормозе во время работы; перед перемещением аппарат выключен и отключён от сети, датчики отсоединены и уложены, периферия снята — это правила мануала и одновременно самая дешёвая защита от неисправностей соединений, которые собирает часто перевозимый портативный аппарат.

От элемента до пикселя и что здесь своё

Проследите одну строку изображения. Плата DBF хранит последовательность излучения и передаёт её на DBTR, которая через реле MPC возбуждает выбранные элементы высоким напряжением от DBHV. Эхо возвращается тем же путём, на DBTR предварительно усиливается и проходит ВРЧ, затем на DBF оцифровывается, формируется в луч и демодулируется. Данные уходят в компьютер по USB, ПО выполняет преобразование развёртки и выводит изображение, а компьютер по той же связи отправляет вниз следующий набор управляющих параметров.

По сравнению с обобщённым сканером из us-l1 своё здесь — пять вещей, которые стоит запомнить. Первое: фронтенд и компьютер соединены каналом USB 2.0, поэтому плохое соединение фронтенда часто выглядит как сбой ПО, самопроизвольное выключение или зависание при загрузке. Второе: ПО и его конфигурация привязаны к аппарату через контрольный номер, а жёсткие диски разных моделей не взаимозаменяемы. Третье: плата DBF снова и снова встречается в таблице неисправностей мануала, потому что на ней цифровая обработка и канал связи. Четвёртое: клавиатура — это вход компьютера, и она может нарушать загрузку и изображение. Пятое: у аппарата есть собственное тестовое ПО, проверяющее цепочку по платам, — это тема урока 2.

Чек-лист на объекте

• Модель и серийный номер записаны с шильдика
• Версия ПО и контрольный номер записаны из System Information
• Датчики переписаны с серийными номерами и привычным портом каждого
• Опции и внутренний USB-ключ, если есть, отмечены; периферия и сетевые подключения переписаны
• Клемма выравнивания потенциалов подключена, сетевая розетка проверена
• Колёса тележки тормозят; аппарат перевозится выключенным, датчики уложены
• Под рукой сервисная документация на конкретную модель (S6 или другую серии S)

Проверьте себя