Dopo quattro anni di onorato servizio, acceso 24 ore al giorno ininterrottamente (o quasi), il mio modem router ha mostrato segni di cedimento. Dopo averci lavorato sopra per un po’, facendo ricorso alla passata esperienza di “vecchio tecnico”, sono riuscito a rimetterlo in sesto. Qui le istruzioni e qualche foto delle operazioni.

I sintomi

Il modem router è dotato sia di funzioni di access point wireless che di switch Ethernet a quattro porte 10/100Mbit con autorilevamento e selezione automatica del tipo di cavo (se dritto o “cross”). Tutto sembra funzionare perfettamente, ma con l’arrivo della stagione calda tutto quello che è collegato via Ethernet inizia a comportarsi capricciosamente: connessioni e disconnessioni casuali, errori durante i trasferimenti di file grandi, lentezza nella navigazione Internet.

In realtà il problema può essere diagnosticato in modo specifico se si osservano due segnali:

1. un caratteristico spegnimento prolungato dei LED ambra di segnalazione link delle porte Ethernet: invece di lampeggiare rapidamente in presenza di attività, e solo le porte relative ai computer che effettivamente stanno comunicando, iniziano in un primo tempo a lampeggiare tutte quelle con un qualcosa collegato, indipendentemente dal traffico effettivo, per poi iniziare una seconda fase in cui iniziano a spegnersi per lunghi periodi, come se il cavo fosse scollegato o il computer connesso fosse spento. Il tempo in cui rimangono spente si allunga progressivamente da pochi secondi fino a parecchi minuti, per poi mostrare un rapido lampeggio e subito spegnersi di nuovo, condizione in cui le porte Ethernet sono del tutto inutilizzabili.
2. qualche tempo prima (settimane) del lampeggiamento, e molto prima dello spegnimento, il tasso di errore dei pacchetti ricevuti e trasmessi, rilevabile dalle statistiche della scheda Ethernet di qualsiasi computer connesso, aumenta sensibilmente fino a sfiorare il 5% dei pacchetti, condizione in cui anche solo navigare in Internet è una sofferenza.

Entrambi i problemi iniziano a verificarsi se la temperatura ambiente è piuttosto alta, sopra i 25°. Per non parlare di quando l’apparecchio è piazzato dentro un mobile o sopra un computer, per cui la sua temperatura interna supera facilmente i 50°.

Questi sono i sintomi del mio esemplare, ma, a seconda del componente “invecchiato”, i comportamenti anomali possono cambiare e andare da malfunzionamenti della parte wireless, a reboot improvvisi e senza motivo, a veri e propri blocchi, tali da richiedere lo spegnimento. In Rete si trovano parecchi messaggi in forum e mailing list in cui vengono lamentati problemi simili, o comunque facenti capo a modem router di varie marche, con problemi di vecchiaia.

La causa

La causa è l’invecchiamento e la conseguente “asciugatura” dei condensatori elettrolitici presenti sulla scheda elettronica che costituisce l’apparato. Nella foto sotto sono indicati con un punto rosso. In tutto sono 14 di varie capacità.

L'interno del modem router Zyxel Prestige 660

I condensatori impiegati nel mio esemplare sono di ottima qualità, ma l’essere acceso 24 ore al giorno e la non sufficiente aerazione a cui l’ho sottoposto hanno accelerato l’invecchiamento di cui sopra.

L’intervento

La sostituzione è relativamente banale, per chi ha dimestichezza con l’elettronica, ma c’è un problema di fondo: reperire i ricambi. I condensatori montati all’interno del modem, oltre ad essere di ottima qualità, hanno due caratteristiche particolari:

• Il campo di temperatura di impiego esteso: -40° ÷ +105° invece del normale -40° ÷ +85°
• Bassa ESR (Equivalent Series Resistence, resistenza serie equivalente)

Il campo di temperatura esteso non è, come può sembrare a prima vista, una esagerazione, ma va considerato che l’interno del modem router è piuttosto caldo, e la scheda del circuito stampato è progettata per funzionare da dissipatore di calore, distribuendolo per tutta la sua superficie. Non è difficile che la temperatura di tutti i componenti interni del router, dopo alcune ore di funzionamento, possa essere stabile sui 50°. I condensatori elettrolitici sono notoriamente molto vulnerabili a condizioni ambientali quali la temperatura ambiente elevata e la scarsa aerazione, per cui l’uso di modelli con campo di temperatura di impiego esteso significa allungarne la vita, e non di poco. Senza contare che l’effetto dell’invecchiamento è la diminuzione di capacità, l’aumento della corrente di perdita e l’aumento della ESR, queste ultime responsabili di un ulteriore effetto di riscaldamento del condensatore che innesca un processo di accelerazione del deterioramento. Un condensatore caldo è un condensatore rotto, o quasi.

Il discorso della bassa ESR è importante per via del tipo di circuito in cui sono impiegati. Nelle due figure che seguono notare che vicino ai gruppi di condensatori vi sono delle bobine, una delle quali piuttosto grande.

A destra dei condensatori si vede la bobina più grande

Segnate in rosso, le quattro bobine più piccole

E’ estremamente probabile che questi due gruppi di bobine facciano parte, insieme ai condensatori e ad una manciata di componenti attivi, di una serie di regolatori di tensione per far funzionare tutti i circuiti. Tenendo presente che l’alimentatore è a 12V, servono sicuramente i 3,3V ed i 5V, e non è escluso che servano tensioni negative, per cui i circuiti con bobine e condensatori non sono altro che convertitori/regolatori di tensione. Dato che questi circuiti funzionano a frequenze piuttosto elevate (da un minimo di 10kHz a 100kHz ed oltre) è importante che i condensatori abbiano una bassa resistenza interna equivalente (ESR), per impedire sia il cattivo funzionamento dei convertitori stessi che il riscaldamento dei condensatori per le perdite dovute appunto ad un valore di ESR non adeguato.

I condensatori che si trovano in commercio presso i rivenditori di componenti elettronici sono spesso con campo di temperature -40° ÷ +85° e certamente non a basso ESR. Ecco in figura sotto un campionario di esemplari presi dalla mia “collezione”.

Alcuni esemplari di condensatori

Quello col punto rosso è dissaldato dallo Zyxel. Quello piccolo in alto è con campo di temperatura fino a +105°, ma non a basso ESR, oltre ad essere “recuperato” da un differente apparato, quindi usato e non affidabile.

In tabella l’elenco dei condensatori da sostituire con i valori.

Sul circuito stampato, presso ogni condensatore c’è l’identificativo, la lettera “c” maiuscola seguita da un numero, ed è quello elencato in prima colonna per individuare di quale si tratta. L’unico valore che può variare, rispetto a quanto indicato, è la tensione di lavoro, che può essere però più alta, mai minore di quella indicata.

Nel mio caso mi sono servito di Distrelec, una società che commercia in componenti, attrezzature e accessori per l’elettronica civile e industriale. Ha un sito di e-commerce, spedisce via corriere la merce e si può pagare in vari modi. I prezzi non sono economici, ma data la presenza di un magazzino immenso e la possibilità di ordinare anche soltanto una singola resistenza (costo pochi centesimi di euro), il costo è ampiamente giustificato.

Ordinati i condensatori lunedì alle 14, sono stati consegnati dal corriere il giorno successivo intorno alle 17. Il problema maggiore sono le dimensioni, alcuni condensatori sono parecchio più grandi di quelli originali, ma installandoli in orizzontale e bloccandoli con un pezzetto di nastro biadesivo si ottiene comunque un buon risultato.

Ci sono volute 5-6 ore per organizzare il lavoro, dissaldare i condensatori vecchi, saldare i nuovi. Poi ho fatto un test di tre ore con temperatura ambiente sopra i 30° e tutto pare funzionare egregiamente. La temperatura dei componenti e del circuito stampato è salita ben oltre i 45 gradi, a conferma che il circuito stesso è progettato per funzionare da dissipatore di calore, intelligente soluzione. Peccato che questo significhi trasmettere calore a tutti i componenti, anche quelli che non dovrebbero scaldarsi durante il funzionamento.

Tre ore con temperatura ambiente sopra i 30°. Povero eeePC...

Visto che c’ero, ho ragionato un po’, trovando “a dito” i chip che si scaldavano di più, e con del profilato di alluminio ho costruito dei dissipatori, e li ho incollati con la colla cianoacrilica sui due chip più “calorosi”.

I due dissipatori in alluminio

Naturalmente ho fatto attenzione a non far toccare i dissipatori con altri componenti, ma è stato facile perché nei dintorni dei due chip in questione c’è spazio.

L'interno dello Zyxel con i dissipatori incollati sui chip più 'hot'

Risultati

Dopo qualche giorno di “cottura”, visto che le temperature massime in questo periodo sono costanti sui 36°, con le notturne che non scendono mai sotto i 23°, senza un alito di vento, il modem router non presenta problemi di sorta, soprattutto quello delle porte Ethernet che presentava prima dell’intervento.

Il puro costo materiale dell’operazione è di circa 15 euro, comprendendo gli 8 euro delle spese di spedizione di Distrelec. Il mio tempo non lo considero, altrimenti sarebbe stato molto più conveniente buttare il tutto e acquistare un Cisco 867W. Sì, non sono a buon mercato.

Riferimenti

• La pagina ufficiale del modem/router Zyxel Prestige 660HW
• Una raccolta di informazioni utili sullo Zyxel Prestige 660HW
• Un firmware non ufficiale che risolve il problema con DynDNS, ossia se si spegne e riaccende il router vengono perse le impostazioni relative al servizio DynDNS
• Il sito di Distrelec
• Un interessante articolo sui condensatori elettrolitici e su un problema che nel periodo 2000-2006 fece parecchi danni, conosciuta come “capacitor plague“. Qualcuno ci ha anche fatto affari, sull’incompetenza di altri.

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