Методы поиска и устранения неисправностей. А также причин неработоспособности электронных устройств
Каждый человек формирует свой круг общения, так случилось и со мной, что в контакте и в реальной жизни меня преимущественно окружают люди, имеющие то или иное отношение к технике. Случается такое, что пишет Вконтакте порой человек и просит помочь отремонтировать какое-либо устройство. Отвечаешь бывает стандартно, что ты уже прозвонил на плате и слышишь в ответ, что он мол не в курсе как это делается, но направить устройство, ну очень нужно).
Проверка радиодеталей мультиметром на плате
Можно конечно, послать человека учить учебник физики, электротехники, гуглить по сайтам посвященным тематике электроники, сказав, что ты рубишь сук не по плечу, но решил попытаться раскрыть некоторые нюансы ремонтов для всех этих людей, которые, видимо, прогуливали или просиживали уроки физики и электротехники, а теперь вдруг решили наверстать упущенное. Вспомнив, что электронщиками не рождаются, а становятся...
Измерение постоянного тока тестером
Итак, у нас есть мультиметр и с его помощью можно измерять различные величины, например такие как ток, переменный и постоянный, что потребуется нам при ремонтах не так часто, как другие величины. Хотя на схемах существуют контрольные точки, в которых нужно разрывать цепь и измерять текущие токи или же напряжения. В таких случаях прямо на схеме указывается, какое напряжение или ток должно присутствовать в этой точке.
Контрольная точка измерение тока на схеме
Напряжение мы измеряем на плате намного чаще, чем токи, потому что если в схеме, например на разъеме питания отсутствует какое-то напряжение, то это явный признак, что схема функционирует не правильно. Такие измерения называются “на горячую” или без снятия питания, и должны производиться с соблюдением обычных мер безопасности при работе с электрическим током. Так как на платах, например импульсных блоков питания, в некоторых частях схемы, у нас присутствует высокое напряжение. Другие измерения, в частности измерения сопротивления или звуковая прозвонка, осуществляются только в обесточенном устройстве!
Это важное правило, достаточно один раз ошибиться, и измерить сопротивление вместо напряжения, или тоже самое на звуковой прозвонке, и в лучшем случае придется искать схему на мультиметр и менять резисторы, которые чаще всего идут в планарном корпусе и имеют маленькие размеры, например 0805 или даже 0603. В худшем случае вы попалите АЦП прибора - ту самую черную каплю, и прибор ремонту подлежать не будет, или ремонт его будет как минимум нерентабельным.
Микросхема АЦП мультиметра
Когда мы измеряем напряжение на плате в незнакомом месте не зная точно, какое именно по величине у нас оно должно быть, ставьте всегда заведомо большее значение на мультиметре. Например, если блок питания выдает 35 вольт и меряете на выходе - выбирайте 200 вольт, если 5 вольт - то 20 вольт. Тоже самое и с сопротивлением: если резистор промаркирован не цветными кольцами, а например типа МЛТ и расшифровать маркировку не получается - выбирайте на мультиметре режим 2 МегаОма, с последующим уменьшением предела измерений, для обеспечения необходимой точности.
Конденсатор фильтра БП
Всегда при ремонте импульсных блоков питания имеющих в своей схеме, например, электролитические конденсаторы на напряжение 400 - 450 вольт и номинал 100 - 150 микрофарад, разряжайте конденсатор замыкая выводы между собой отверткой с изолированной ручкой. Это же относится и к ремонту блоков питания ATX - там напряжение электролитических конденсаторов поменьше, всего 200 вольт, но щиплет надо признать все-равно неслабо.
Плата кинескопного телевизора
Иногда, например на платах кинескопных телевизоров, таких конденсаторов имеющих высокое рабочее напряжение бывает несколько, а не только один конденсатор фильтра. Обычно они имеют несколько меньшие размеры по сравнению с конденсатором фильтра. На чем основана проверка радиодеталей, с помощью омметра, и звуковой прозвонки? Вспомним закон Ома: чем меньше сопротивление при неизменном напряжении - тем больше ток.
Закон Ома - рисунок
Если вдруг сопротивление какой-то одной детали, стало вдруг очень маленьким, то по закону Ома в участке той цепи, потекут токи, сильно превышающие допустимые, резисторам например это может сильно не понравится - они перегреются, почернеют, а в особо тяжелых случаях даже сгорят. Это в полной мере относится и к любым полупроводникам.
Максимальная температура видеокарты
Все мы знаем, например, по термопрофилю видеокарт, что температура порядка 75 - 85 градусов является обычно предельной для кремния, при длительной работе, и видеокарта у нас в итоге выдает артефакты, а например чипсет на материнской плате начинает аномально греться, и в результате в лучшем случае компьютер будет работать не стабильно, а в худшем - вообще не будет включаться. Так вот, транзисторы и диоды, как и любые микросхемы, это все те-же полупроводники, которые при появлении сверх токов и увеличения температуры просто сгорят.
Сгоревший резистор обычный
Как же можно определить, что деталь сгорела с помощью мультиметра? Резисторы очень часто уходят в обрыв при сгорании, если резистор не звонится даже на пределе два МегаОма - скорее всего он сгорел. Что означает сгорел резистор с физической точки зрения? Это значит у него стало очень большое сопротивление между выводами, а раз так, то по закону Ома там условно текут микроскопические токи. Что можно считать как разрыв цепи. Любые полупроводники напротив, очень часто уходят в короткое замыкание или низкое сопротивление, но это не всегда так. Почему этот параметр, сопротивление радиодетали так важен, для работы схемы, мы разобрали.
Резистор в планарном корпусе
Теперь мы можем вообще в принципе любой предмет оценить с точки зрения его проводимости для электрического тока. Разберем например, такую ситуацию - почему телевизор принесенный из гаража с холода нельзя сразу включать в сеть, а нужно дать постоять минут 30-40 в тепле, и дать выравняться температурам.
Пыль в блоке питания
Дело в том, что на выводах радиодеталей, могут образоваться капельки воды, от инея, а вода у нас хороший проводник и сопротивление между близко расположенными выводами микросхемы, содержащей например силовой транзистор, включающий устройство, у нее оказываются замкнуты, два или даже все три вывода, транзистора или микросхемы, между собой. К чему это приводит?
Обозначение выводов транзистора
Те выводы микросхемы или например базовый вывод транзистора, они соединены с низковольтной частью данного прибора, и подача на них высокого напряжения приведет к их обязательному пробою, уменьшению сопротивления, либо даже к короткому замыканию, и при этом может прихватить с собой еще какие либо детали на схеме. С какой целью нужно регулярно счищать пыть с плат устройства? Первое - пыль, это теплоизолятор, он мешает отвести тепло от радиодеталей, которые при работе греются, их температура повышается и они выходят из строя.
Подгоревшая плата
Вторая причина - пыль на плате между выводами, это конечно не проводник, но и нельзя сказать, что очень хороший изолятор. В нормальных условиях по пыли может и не пробьет, а вот после внесения техники с мороза - все может быть, потому что напитавшаяся влагой пыль имеет более низкое сопротивление, чем сухая, а сохнет она, скорее всего дольше, чем просто небольшой иней на плате.
Плата блока питания импульсного
Умея анализировать схему и печатную плату, вы будете знать, какое примерно сопротивление, в сумме, всех параллельно подключенных деталей, должно быть в той или иной точке. Даже когда мы прозваниваем мультиметром на звуковой прозвонке не полупроводники - мы измеряем тоже самое сопротивление между теми или иными участками цепи.
Звуковая прозвонка мультиметра
Если у нас раздается звуковой сигнал - значит сопротивление между точками в которых мы проводим измерение, ниже чем 50 Ом, цифры конечно примерные, но принцип думаю понятен. Зная какое сопротивление имеет та или иная деталь в рабочем, и в нерабочем состоянии, мы можем проанализировать устройство на работоспособность не имея принципиальной схемы. Со схемой конечно все куда проще, но существует техника, например малоизвестные китайские бренды, на которые схем вы не найдете нигде. В таком случае нам поможет только анализ работы схемы, принцип ее действия, опыт в работе с подобными схемами, либо поиск аналога нашей схемы, пусть и с другими позиционными обозначениями на схеме.
Позиционное обозначение на схеме и номинал
В таком случае, потребуется отслеживать каждый узел по дорожкам, но это конечно лучше, чем вообще отсутствие всякой документации.
Подведём итог
Цель написания данной статьи - показать начинающим электротехникам, что знание не только интересно, но и в наше нелегкое в финансовом плане время, может помочь радиолюбителям и электронщикам, сэкономить часть средств на самостоятельном ремонте. А в перспективе, по мере прокачивания своего уровня - регулярно подрабатывать в этой сфере. Это сейчас становится особенно актуально, так как люди теперь все чаще обращаются за ремонтом, а не просто выбрасывают старую и покупают новую бытовую технику, как раньше. Всем удачных ремонтов! AKV.
Повреждение в электросхемах кранов
Электрооборудование башенного крана состоит из большого числа , электрических аппаратов и приборов, связанных между собой электропроводкой, длина которой достигает нескольких тысяч метров. В процессе работы крана могут возникать повреждения в электрических схемах. Эти повреждения могут быть вызваны выходом из строя элементов машин и аппаратов, обрывом электропроводки и повреждением изоляции.
Методы устранения неисправностей в электрических схемах кранов
Неисправности устраняют в два этапа. Сначала ищут неисправный участок схемы, а затем восстанавливают его. Наиболее сложный первый этап. Умение выявить место неисправности в наиболее короткий срок и с наименьшими затратами труда имеет очень важное значение, так как позволяет значительно сократить простои крана. Восстановление поврежденного участка обычно сводится к замене неисправного элемента (контакта, провода) или соединению оборванной электропроводки.
Неисправности электрических схем можно разделить на четыре группы: обрыв электрической цепи; ; замыкание на корпус (пробой изоляции); возникновение обходной цепи при замыкании между собой проводов. Все эти неисправности могут иметь различные внешние проявления в зависимости от особенностей крана. Поэтому при устранении неисправности следует тщательно проанализировать работу схемы во всех режимах, выявить отклонения в работе отдельных механизмов крана и только после этого приступить к поиску повреждений в той части схемы, которая может вызвать эти отклонения.
Нельзя дать методику, пригодную для поисков любого случая неисправности, поскольку даже одинаковые схемы привода для разных механизмов крана имеют свои особенности. Однако некоторые общие правила могут быть использованы при анализе любой крановой электросхемы.
В первую очередь определяют, в какой цепи - силовой или управления - возникла
неисправность.
Рассмотрим пример неисправности электрической схемы привода механизма поворота крана С-981А. Неисправность заключается в том, что механизм поворота не включается в направлении Влево. Все остальные механизмы, в том числе и механизм поворота в направлении Вправо, работают.
Если при пробном включении рукоятки командоконтроллера в первое положение Влево не включается К2 (рис 1, а), неисправность следует искать в цепи управления, т. е. этого пускателя (цепь: провод 27, контакт В1-3 пускателя К2 и перемычки между главными контактами пускателя К2 и пускателя К1.
Рис. 1. Поиск места неисправности в электрической схеме привода поворота
крана С-981А;
А - принципиальная электрическая схема привода поворота крана; б - монтажная электрическая схема реверсивного магнитного пускателя; /, //, ///, IV - последовательность включения вольтметра при проверке цепи
Место обрыва можно определить, проверяя цепь с помощью вольтметра или контрольной лампы, которые включают, как показано на рисунке. Первое включение служит для контроля работы самого вольтметра (контрольной лампы). Допустим, что при подключении вольтметра к клемме 31 он показывает напряжение (лампа горит), а при подключении к клемме 51 не показывает. Следовательно, обрыв находится между этими клеммами. На рисунке видно, что в этот участок входит конечный выключатель ВК2 и провода, соединяющие его с клеммами шкафа управления.
Пользуясь этим способом для выявления места обрыва цепи необходимо строго
соблюдать : работать в диэлектрических перчатках и
галошах или, стоя на изолирующей подставке, не прикасаться к контактам и
оголенным проводникам.
При использовании для проверки контрольной лампы
принимают меры против включения магнитного пускателя К2 и механизма поворота
крана. Для этого закрепляют якорь магнитного пускателя в положении Выключено.
Лампа в холодном состоянии имеет небольшое сопротивление (в несколько раз
меньшее, чем уторящей лампы) и при подключении ее к клемме 31 образуется
замкнутая цепь (провод 27, контрольная лампа, катушка К2, провод 28), что
вызывает срабатывание пускателя К2. При пользовании вольтметром пускатель не
может включиться, так как обмотка вольтметра имеет большое сопротивление.
Проверяя цепь для определения места обрыва, следует помнить, что у многих кранов часть цепи работает на переменном токе, а часть - на постоянном. При проверке клеммы вольтметра (лампы) подключают к источнику постоянного тока, а при проверке цепи переменного тока - к фазе переменного тока. Во время работы следует обязательно пользоваться электрическими схемами, так как ошибочное включение лампы в фазу переменного тока при проверке цепи, работающей на постоянном токе, может привести к повреждению выпрямительных устройств.
При поиске места замыкания на корпус (пробоя изоляции) участок (с предполагаемым пробоем) отсоединяют от источника тока, а вольтметр (лампу) подключают к источнику тока и проверяемому участку. В нормальном состоянии отсоединенный участок изолирован от металлоконструкции крана и вольтметр (лампа) ничего не покажет. При пробое вольтметр показывает напряжение, а лампа горит. Последовательно отсоединяя отдельные части проверяемого участка цепи, можно найти поврежденное место.
Если, например, в катушке К2 (см. рис. 1) пробило изоляцию, то при отключении катушки от привода 28 и присоединении вольтметра к клеммам 27 и 51 (контакт В1-3 командоконтроллера разомкнут) вольтметр покажет напряжение.
Значительно эффективней и безопасней производить проверку цепи с помощью омметра или пробника. Пробник состоит из милливольтметра с пределом измерения 0-75 мВ, последовательно соединенного с резистором R = 40 - 60 Ом и батарейкой 4,5 В от карманного фонарика. Выводы пробника А и В служат для подключения к клеммам проверяемой цепи. Методика поиска места неисправности аналогична описанной выше, но кран отключают от внешней сети, так как у омметра и пробника имеются свои источники тока.
При использовании омметра или пробника полностью исключается возможность поражения током, кроме того, с их помощью можно обнаружить место короткого замыкания в проводах.
Цепи управления (цепи защиты) у кранов различных типов
выполнены по общему принципу, отличаются они только количеством последовательно
включенных аппаратов и имеют общие признаки неисправности. Любую цепь защиты
можно условно разделить на три участка: участок с нулевыми контактами
контроллеров и кнопкой включения линейного контактора; участок, блокирующий
нулевые контакты контроллеров и кнопку при включении контактора и замыкании его
блок-контактов (цепь блокировки); общий участок, в который включены аварийные
выключатели, контакты максимальных реле и .
Внешним признаком обрыва цепи каждого участка служит определенный характер работы линейного контактора. При обрыве цепи на первом участке линейный контактор не включается, когда нажимают кнопку, но включается, когда поворачивают вручную подвижную часть контактора до замыкания блок-контактов. При пробном включении контактора -вручную необходимо принять следующие меры безопасности: все контроллеры установить в нулевое положение; поворачивать подвижную часть контактора либо с помощью монтерского инструмента с изолированными ручками, либо в диэлектрических перчатках.
Если цепь оборвана на втором участке, линейный контактор включается при нажатии кнопки, но отпадает, когда кнопка возвращается в нормальное положение.
Когда цепь оборвана на третьем участке, линейный не включается ни от кнопки, ни при переводе его во включенное положение вручную.
Неисправности электродвигателей
Из разнообразных остановимся на наиболее распространенных.
Короткое замыкание в обмотке ротора. Признак неисправности: включение происходит рывком, обороты двигателя не зависят от позиции контроллера. Для проверки отсоединяют ротор двигателя от пускорегулирующего сопротивления. Если при включении статора двигатель будет работать, обмотка ротора закорочена.
Короткое замыкание в обмотке статора. Признак неисправности: двигатель при включении не вращается, срабатывает максимальная защита.
Обрыв одной из фаз статора при соединении двигателя звездой. Признаки неисправности: двигатель не создает вращающего момента и, следовательно, механизм не проворачивается. Чтобы обнаружить неисправность, двигатель отсоединяют от сети и каждую фазу в отдельности проверяют контрольной лампой. Для проверки используют низкое напряжение (12 В). Если обрыва нет, лампа будет гореть полным накалом, а при проверке фазы, имеющей обрыв, лампа гореть не будет.
Обрыв в цепи одной фазы ротора. Признак неисправности: двигатель вращается с половинной скоростью и сильно гудит. При обрыве фазы статора или ротора у грузовой и стреловой лебедок возможно падение груза (стрелы) независимо от направления включения контроллера.
Здесь я планирую описать практические методы поиска и устранения неисправностей в электронике, по возможности, без привязки к конкретному оборудованию. Под причинами неработоспособности подразумеваются выход из строя элемента, ошибки разработчиков, монтажников и т.д. Методы являются взаимосвязанными между собой, и почти всегда необходимо их комплексное применение. Порой поиск очень тесно связан с устранением. В процессе работы над текстом стало выясняться, что методы очень взаимосвязаны и зачастую имеют схожие черты. Может быть, можно сказать, что методы дублируют друг друга. Тем не менее, было принято решение не объединять схожие методы в один, чтобы осветить проблемы с разных сторон и более полно описать процесс поиска и устранения неисправности.
Основные концепции поиска неисправностей.
1.Действие не должно наносить вреда исследуемому устройству.
2.Действие должно приводить к прогнозируемому результату: - выдвижение гипотезы о исправности или неисправности блока, элемента и пр. - подтверждение или опровержение выдвинутой гипотезы и, как следствие, локализации неисправности;
3. Необходимо различать вероятную неисправность и подтвержденную (обнаруженную неисправность), выдвинутую гипотезу и подтвержденную гипотезу.
4. Необходимо адекватно оценивать ремонтопригодность изделия. Например, платы с элементами в корпусе BGA имеют очень низкую ремонтопригодность вследствие невозможности или ограниченной возможности применения основных методов диагностики.
5. Нужно адекватно оценивать выгодность и необходимость ремонта. Зачастую ремонт не выгоден с точки зрения затрат, но необходим с точки зрения отработки технологии, изучения изделия или по каким-то иным причинам.
Схема описания методов:
- Суть метода
- Возможности метода
- Достоинства метода
- Недостатки метода
- Применение метода
1. Выяснения истории появления неисправности.
Суть метода: История появления неисправности очень много может рассказать о локализации неисправности, о том, какой модуль является источником неработоспособности системы, а какие модули вышли из строя вследствие первоначальной неисправности, о типе неисправного элемента. Также знание истории появления неисправности позволяет сильно сократить время тестирования устройства, повысить качество ремонта, надежность исправленного оборудования. Выяснение истории позволяет выяснить, не является ли неисправность результатом внешнего воздействия, как то: климатические факторы (температура, влажность, запыленность и пр.), механические воздействия, загрязнение различными веществами и пр.
Возможности метода: Метод позволяет очень оперативно выдвинуть гипотезу о локализации неисправности.
Достоинства метода:
- Нет необходимости знать тонкости работы изделия;
- Сверхоперативность;
- Не требуется наличие документации.
Недостатки метода:
- Необходимость получить информацию о событиях, растянутых во времени, при которых вы не присутствовали, неточность и недостоверность предоставляемой информации;
- Требует подтверждения и уточнения другими методами; в некоторых случаях велика вероятность ошибки и неточность локализации;
Применение метода:
- Если неисправность сначала проявлялась редко, а затем стала проявляться все чаще (в течении недели или нескольких лет), то, скорее всего, неисправен электролитический конденсатор, электронная лампа или силовой полупроводниковый элемент, чрезмерный разогрев которого приводит к ухудшению его характеристик.
- Если неисправность появилась в результате механического воздействия, то, вполне вероятно, ее удастся выявить внешним осмотром блока.
- Если неисправность появляется при незначительном механическом воздействии, то ее локализацию следует начать с использования механических воздействий на отдельные элементы.
- Если неисправность появилась после каких-либо действий (модификация, ремонт, доработка и др.) над прибором, то следует обратить особое внимание на часть изделия, в которой производились действия. Следует проконтролировать правильность этих действий.
- Если неисправность появляется после климатических воздействий, воздействия влажности, кислот, паров, электромагнитных помех, бросков питающего напряжения, необходимо проверить соответствие эксплуатационных характеристик изделия в целом и его компонентов условиям работы. При необходимости - принять соответствующие меры. (изменение условий работы или изменения в изделии, в зависимости от задач и возможностей)
- О локализации неисправности очень много могут рассказать проявления неисправности на разных этапах ее развития.
2. Внешний осмотр.
Суть метода: Внешним осмотром зачастую пренебрегают, но именно внешний осмотр позволяет локализовать порядка 50% неисправностей, особенно в условиях мелкосерийного производства. Внешний осмотр в условиях производства и ремонта имеет свою специфику.
Возможности метода:
- Метод позволяет сверхоперативно выявить неисправность и локализовать ее с точностью до элемента при наличии внешнего проявления.
Достоинства метода:
- Сверхоперативность;
- Точная локализация;
- Требуется минимум оборудования;
- Не требуется наличие документации (или наличие в минимальном количестве).
Недостатки метода:
- Позволяет выявлять только неисправности, имеющие проявление во внешнем виде элементов и деталей изделия;
- Как правило, требует разборки изделия, его частей и блоков;
- Требуется опыт исполнителя и отличное зрение.
Применение метода:
- В условиях производства особое внимание необходимо уделять качеству монтажа. Качество монтажа включает в себя: правильность размещение элементов на плате, качество паянных соединений, целостность печатных проводников, отсутствие инородных включений в материал платы, отсутствие замыканий (порой замыкания видны только под микроскопом или под определенным углом), целостность изоляции на проводах, надежное крепление контактов в разъемах. Иногда неудачный конструктив провоцирует замыкания или обрывы.
- В условиях ремонта следует выяснить, работало ли устройство когда-нибудь правильно. Если не работало(случай заводского дефекта), то следует проверить качество монтажа.
- Если же устройство работало нормально, но вышло из строя (случай собственно ремонта), то следует обратить внимание на следы тепловых повреждений электронных элементов, печатных проводников, проводов, разъемов и пр. Также при осмотре необходимо проверить целостность изоляции на проводах, трещины от времени, трещины в результате механического воздействия, особенно в местах, где проводники работают на перегиб (например, слайдеры и флипы мобильных телефонов). Особое внимание следует обратить на наличие загрязнений, пыли, вытекания электролита и запах(горелого, плесени, фекалий и пр.). Наличие загрязнений может являться причиной неработоспособности РЭА или индикатором причины неисправности (например, вытекание электролита).
- Осмотр печатного монтажа требует хорошего освещения. Желательно применение увеличительного стекла. Как правило,замыкания между пайками и некачественные пайки видны только под определенным углом зрения и освещения.
Естественно, во всех случаях следует обратить внимание на любые механические повреждения корпуса, электронных элементов, плат, проводников, экранов и пр. пр.
3. Прозвонка.
Суть метода: Суть метода в том, что при помощи омметра, в том или ином варианте, проверяется наличие необходимых связей и отсутствие лишних соединений (замыканий).
Возможности метода:
- Предупреждение неисправностей при производстве, контроль качества монтажа;
- Проверка гипотезы о наличии неисправности в конкретной цепи;
Достоинства метода:
- простота;
- не требуется высокая квалификация исполнителя;
- высокая надежность;
- точная локализация неисправности;
Недостатки метода:
- высокая трудоемкость;
- ограничения при проверке плат со смонтированными элементами и подключенных жгутов, элементов в составе схемы.
- необходимость получить прямой доступ к контактам и элементам.
Применение метода:
- На практике, как правило, достаточно проверить наличие необходимых связей. Отсутствие замыканий проверяется только по цепям питания.
- Отсутствие лишних связей также обеспечивается технологическими методами: маркировка и нумерация проводов в жгуте.
- Проверку на наличие лишних связей проводят в случае, когда есть подозрение на конкретные проводники, или подозрение на конструкторскую ошибку.
- Проводить проверку на наличие лишних связей чрезвычайно трудоемко. В связи с этим ее проводят, как один из заключительных этапов, когда возможная область замыкания (например, нет сигнала в контрольной точке) локализована другими методами.
- Очень точно локализовать замыкание можно при помощи миллиомметра, с точностью до нескольких сантиметров.
- Хотя данная методика имеет определенные недостатки, она очень широко применяется в условиях мелкосерийного производства, в связи со своей простотой и эффективностью.
- Прозванивать лучше по таблице прозвонки, составленной на основании схемы электрической принципиальной. В этом случае исправляются возможные ошибки конструкторской документации и обеспечивается отсутствие ошибок в самой прозвонке.
4. Снятие рабочих характеристик
Суть метода. При применении этого метода изделие включается в рабочих условиях или в условиях, имитирующих рабочие. И проверяют характеристики, сравнивая их с необходимыми характеристиками исправного изделия или теоретически рассчитанными. Также возможно и снятие характеристик отдельного блока, модуля, элемента в изделии.
Возможности метода:
- Позволяет оперативно диагностировать изделие в целом или отдельный блок;
- Позволяет примерно оценить расположение неисправности, выявить функциональный блок, работающий неправильно, в случае, если изделие работает неправильно;
Достоинства метода:
- Достаточно высокая оперативность;
- Точность, адекватность;
- Оценка изделия в целом;
Недостатки метода:
- Необходимость специализированного оборудования или, как минимум, необходимость собрать схему подключения;
- Необходимость стандартного оборудования;
- Необходимость достаточно высокой квалификации исполнителя;
- Необходимо знать принципы работы прибора, состав прибора, его блок-схему (для локализации неисправности).
Применение метода: Например:
- В телевизоре проверяют наличие изображения и его параметры, наличие звука и его параметры, энергопотребление, тепловыделение. По отклонению тех или иных параметров судят о исправности функциональных блоков.
- В мобильном телефоне на тестере проверяют параметры RF тракта и по отклонению тех или иных параметров судят о исправности функциональных блоков.
- Естественно, необходимо быть уверенным в исправности всех внешних блоков и правильности входных сигналов. Для этого работу изделия (элемента, блока) сравнивают с работой исправного в этих же условиях и в этой схеме включения. Имеется в виду не теоретически такая же схема, а практически это же «железо». Или нужно сравнить все входные сигналы.
5. Наблюдение прохождения сигналов по каскадам.
Суть метода: При помощи измерительной аппаратуры (осциллограф, тестер, анализатор спектра и др.) наблюдают правильность распространения сигналов по каскадам и цепям устройства. Для этого проводят измерения характеристик сигналов в контрольных точках.
Возможности метода:
- оценка работоспособности изделия в целом;
- оценка работоспособности по каскадам и функциональным блокам;
Достоинства метода:
- высокая точность локализации неисправности;
- адекватность оценки состояния изделия в целом и по каскадам;
Недостатки метода:
- большая затрудненность оценки цепей с обратной связью;
- необходимость высокой квалификации исполнителя;
- трудоемкость;
- неоднозначность результата при неправильном использовании;
Применение метода:
- В схемах с последовательным расположением каскадов пропадание правильного сигнала в одной из контрольных точек говорит о возможной неисправности либо выхода, либо замыкания по входу, либо о неисправности связи.
- В начале вычленяют встроенные источники сигналов (тактовые генераторы, датчики, модули питания и пр.) и последовательно находят узел, в котором сигнал не соответствует правильному, описанному в документации или определенному при помощи моделирования.
- После проверки правильности функционирования встроенных источников сигналов на вход (или входы) подают испытательные сигналы и вновь контролируют правильность их распространения и преобразования. В ряде случаев для более эффективного применения метода требуется временная модификация схемы, т.е. если необходимо и возможно - разрыв цепей обратной связи, разрыв цепей связи входа и выхода подозреваемых каскадов
Рис.1 Временная модификация устройства для устранения неоднозначности нахождения неисправности. Крестиками обозначен временный обрыв связей.
- В цепях с обратными связями очень тяжело получить однозначные результаты.
6.Сравнение с исправным блоком.
Суть метода: Заключается в том, что сравниваются различные характеристики заведомо исправного изделия и неисправного. По отличиям внешнего вида, электрических сигналов, электрического сопротивления судят о локализации неисправности. Возможности метода:
- Оперативная диагностика в комбинации с другими методами;
- Возможность ремонта без документации.
Достоинства метода:
- Оперативный поиск неисправностей;
- Нет необходимости использовать документацию;
- Исключает ошибки моделирования и документации;
Недостатки метода:
- Необходимость в наличии исправного изделия;
- Необходимость в комбинации с другими методами
Применение метода: Сравнение с исправным блоком - очень эффективный метод, потому что документированны не все характеристики изделия и сигналы не во всех узлах схемы. Необходимо начать сравнение со сравнения внешнего вида, расположения элементов и конфигурации проводников на плате, отличие в монтаже говорит о том, что конструктив изделия был изменен и, вполне вероятно, допущена ошибка. Затем сравнивают различные электрические характеристики. Для сравнения электрических характеристик смотрят сигналы в различных точках схемы, работу прибора в различных условиях, в зависимости от характера проявления неисправности. Достаточно эффективно измерять электрическое сопротивления между различными точка (метод периферийного сканирования).
7.Моделирование.
Суть метода: Моделируется поведение исправного и неисправного устройства и на основе моделирования выдвигается гипотеза о возможной неисправности, и затем гипотеза проверяется измерениями. Метод применяется в комплексе с другими методами для повышения их эффективности.
Возможности метода:
- Оперативное и адекватное выдвижение гипотезы о расположении неисправности;
- Предварительная проверка гипотезы о расположении неисправности.
Достоинства метода:
- Возможность работать с исчезающими неисправностями,
- Адекватность оценки.
Недостатки метода:
- необходима высокая квалификация исполнителя,
- необходима комбинация с другими методами
Применение метода: При устранении периодически проявляющейся неисправности необходимо применять моделирование для выяснения - мог ли заменяемый элемент провоцировать данную неисправность. Для моделирования необходимо представлять принципы работы оборудования и порой знать даже тонкости работы.
8.Разбиение на функциональные блоки.
Суть метода: Для предварительной локализации неисправности весьма эффективно разбить устройство на функциональные блоки. Надо учитывать, что зачастую конструкторское разбиение на блоки не является эффективным с точки зрения диагностики, так как один конструктивный блок может содержать несколько функциональных блоков или один функциональный блок может быть конструктивно выполнен в виде нескольких модулей. С другой стороны, конструктивный блок гораздо проще заменить, что позволяет определить, в каком конструктивном блоке находится неисправность.
Возможности метода:
- Позволяет оптимизировать применение других методов;
- Позволяет быстро определить область расположения неисправности;
- Позволяет работать со сложными неисправностями
Достоинства метода:
- Ускоряет процесс поиска неисправности;
Недостатки метода:
- Необходимо глубокое знание схемотехники изделия;
- Необходимо время для тщательного анализа прибора
Применение метода: Возможны два варианта:
- Если изделие состоит из блоков(модулей, плат) и возможна их быстрая замена, то, по очереди меняя блоки, находят тот, при замене которого неисправность пропадает;
- В другом варианте – анализируя документацию, составляют функциональную схему прибора, на основе функциональной схемы моделируют (как правило, мысленно) работу изделия и выдвигают гипотезу о расположении неисправности.
9. Временная модификация схемы.
Суть метода: Для исключения взаимного влияния и для устранения неоднозначности в измерениях иногда приходится изменять схему изделия: обрывать связи, подключать дополнительные связи, выпаивать или впаивать элементы.
Возможности метода:
- Локализация неисправности в цепях с ОС;
- Точная локализация неисправности;
- Исключение взаимного влияния элементов и цепей.
Достоинства метода:
- Позволяет уточнить расположение неисправности.
Недостатки метода:
- Необходимость модифицировать систему
- Необходимость знания тонкостей работы устройства
Применение метода: Частичное отключение цепей применяется в следующих случаях:
- когда цепи оказывают взаимное влияние и неясно, какая из них является причиной неисправности;
- когда неисправный блок может вывести из строя другие блоки;
- когда есть предположение, что не правильная/неисправная цепь блокирует работу системы.
Следует с особой осторожностью отключать цепи защиты и цепи отрицательной обратной связи, т.к. их отключение может привести к значительному повреждению изделия. Отключение цепей обратной связи может приводить к полному нарушению режима работы каскадов и в результате не дать желаемого результата. Размыкание цепе ПОС в генераторах естественно приводит к срыву генерации, но может позволить снять характеристики каскадов.
10. Включение функционального блока вне системы, в условиях, моделирующих систему.
Суть метода: По сути метод является комбинацией методов: Разбиение на функциональные блоки и Снятие внешних рабочих характеристик. При обнаружении неисправностей «подозреваемый» блок проверяется вне системы, что позволяет либо сузить круг поиска, если блок исправен, либо локализовать неисправность в пределах блока, если блок неисправен.
Возможности метода:
- проверка гипотезы о работоспособности той или иной части системы
Достоинства метода:
- возможность испытания и ремонта функционального блока без наличия системы.
Недостатки метода:
- необходимость собирать схему проверки.
Применение метода: При применении данного метода необходимо следить за корректностью создаваемых условий и применяемых тестов. Блоки могут быть плохо согласованный между собой на стадии разработки.
11.Предварительная проверка функциональных блоков.
Суть метода: Функциональный блок предварительно проверяется вне системы, на специально изготовленном стенде (рабочем месте). При ремонте данный метод имеет смысл,если для блока требуется не слишком много входных сигналов или, иначе говоря, не слишком трудно имитировать систему. Например, этот метод имеет смысл применять при ремонте блоков питания. Возможности метода:
- Проверка гипотезы о работоспособности блока;
- Предупреждение возможных неисправностей при сборке больших систем.
Достоинства метода:
- Возможность проверки основных характеристик блока без мешающих воздействий;
- Возможность предварительной проверки блоков.
Недостатки метода:
- Необходимость собирать схему проверки
Применение метода: Очень широко применяется для профилактики неисправностей системы в условиях производства новых изделий.
12. Метод замены.
Суть метода: Подозреваемый блок/компонент заменяется на заведомо исправный, и проверяется функционирование системы. По результатам проверки судят о правильности гипотезы в отношении неисправности.
Возможности метода:
- Проверка гипотезы о исправности или не исправности блока или элемента.
Достоинства метода:
- Оперативность.
Недостатки метода:
- Необходимость наличия блока для замены.
Применение метода: Возможны несколько случаев: когда поведение системы не изменилось, это означает, что гипотеза неверна; когда все неисправности в системе устранены, значит. неисправность действительно локализована в замененном блоке; когда исчезла часть дефектов, это может означать, что устранена только вторичная неисправность и исправный блок вновь сгорит под воздействием первичного дефекта системы. В этом случае, возможно, лучшим решением будет вновь поставить замененный блок (если это возможно и целесообразно) и продолжить поиск неисправностей с тем. чтобы устранить именно первопричину. Например, неисправность блока питания может привести к неудовлетворительной работе нескольких блоков, один из которых выйдет из строя в результате перенапряжения.
13. Проверка режима работы элемента.
Суть метода: Сравнивают значения токов и напряжений в схеме с предположительно правильными. Их можно найти в документации, рассчитать при моделировании, измерить при исследовании исправного блока. На основании этого делают заключение о исправности элемента.
Возможности метода:
- Локализация неисправности с точностью до элемента.
Достоинства метода:
- Точность
Недостатки метода:
- Медленность
- Требуется высокая квалификация исполнителя;
Применение метода:
- Проверяют правильность логических уровней цифровых схем (соответствие стандартам, а также сравнивают с обычными, типичными уровнями);
- проверяют падения напряжений на диодах, резисторах (сравнивают с расчетным или со значениями в исправном блоке);
- Измеряют напряжения и токи в контрольных точках.
14. Провоцирующие воздействие.
Суть метода: Повышение или понижение температуры, влажности, механическое воздействие. Использование подобных воздействий очень эффективно для обнаружения пропадающих неисправностей.
Возможности метода:
- Обнаружение пропадающих неисправностей.
Достоинства метода:
- Соломинка для утопающего. :-)
- В некоторых случаях достаточно воздействовать руками или отверткой.
Недостатки метода:
- Зачастую необходимо специальное оборудование.
Применение метода: Как правило, следует начать с постукивания по элементам. Попробовать прикоснуться к элементам и жгутам. Нагреть плату под лампой. В более сложных случаях применяют специальные методы охлаждения или климатические камеры.
15. Проверка температуры элемента.
Суть метода проста, любым измерительным прибором (или пальцем) нужно оценить температуру элемента, или сделать вывод о температуре элемента по косвенным признакам (цвета побежалости, запах горелого и пр.). На основании этих данных делают вывод о возможной неисправности элемента.
Применение метода: В общем, все просто и понятно, сложность возникает при оценке высоковольтных цепей. И не всегда бывает понятно, находится ли элемент в штатном режиме или перегревается. В этом случае нужно сравнить с исправным изделием.
16. Выполнение тестовых программ.
Суть метода: На работающей системе выполняется тестовая программа, которая взаимодействует с различными компонентами системы и предоставляет информацию о их отклике, либо система под управлением тестовой программы управляет периферийными устройствами, и оператор наблюдает отклик периферийных устройств, либо тестовая программа позволяет наблюдать отклик периферийных устройств на тестовое воздействие (нажатие клавиши, реакция датчика температуры на изменение температуры и пр.).
Достоинства метода: К достоинствам метода следует отнести очень быструю оценку по критерию работает - не работает.
Недостатки метода: Метод имеет существенные недостатки, т.к. для исполнения тестовой программы ядро системы должно находиться в исправном состоянии, неправильный отклик не позволяет точно локализовать неисправность (может быть неисправна как периферия, так и ядро системы, так и тест-программа).
Применение метода: Метод применим только для заключительного тестирования и устранения очень мелких недоработок.
17. Пошаговое исполнение команд.
Суть метода: Применяя специальное оборудование, микропроцессорную систему переводят в режим потактного (пошагового) исполнения инструкций (машинных кодов). При каждом шаге проверяют состояние шин (данных, адресов, управления и пр.) и, сравнивая с моделью или с исправной системой, делают выводы о работе узлов устройства. Этот метод можно классифицировать как одну из разновидностей «метода исполнения тестовых программ», но применение метода возможно на почти неработоспособной системе.
Достоинства метода:
- Возможна отладка почти неработающей системы;
- Низкая стоимость необходимого оборудования.
Недостатки метода:
- Очень большая трудоемкость.
Применение метода: Метод очень эффективен для отладки микропроцессорных систем на стадии разработки.
18. Тестовые сигнатуры.
Суть метода: При помощи специального оборудования определяют состояние шин микропроцессорного устройства в штатном режиме работы на каждом шаге программы (или тестовой программы). Можно сказать, что это вариант пошагового выполнения программ, только более быстрый (за счет применения специального оборудования).
Достоинства метода:
- Возможна отладка почти неработающей системы
Недостатки метода:
- Большая трудоемкость.
- Высокая квалификация исполнителя.
Применение метода: Метод очень эффективен для отладки микропроцессорных систем на стадии разработки.
19.«Выход на вход».
Суть метода: Если изделие/система имеет выход (множество выходов) и имеет вход (множество входов) и вход/выход могут работать в дуплексном режиме, то возможна проверка системы,в которой сигнал с выхода через внешние связи подается на вход. Анализируется наличие/отсутствие сигнала, его качество и по результатам дается оценка о работоспособности соответствующих цепей.
Достоинства метода:
- Очень высокая скорость оценки работоспособности
- Минимум дополнительного оборудования
- Недостатки метода:
- Ограниченность применения
Применение метода:
- Применяется для заключительной проверки систем управления. Может, где-то еще.
20.Типовые неисправности.
Суть метода: На основании прошлого опыта ремонта конкретного изделия составляется список проявления неисправности и соответствующего неисправного элемента. Метод основан на том, что в массовых изделиях имеются слабые места, недоработки, которые, как правило, и приводят к выходу изделий из строя. Так же к этому методу стоит отнести и предположение о выходе того или иного элемента из строя на основании показателей надежности.
Достоинства метода:
- Высокая скорость
- Не слишком высокая квалификация исполнителя
Недостатки метода:
- Не применим при отсутствии статистики неисправностей;
- Требует подтверждения гипотезы другими методами.
Применение метода: Большинство специалистов держат статистику и симптомы неисправностей в голове. Я встречал попытки систематизированного изложения в «Сервис мануалах» (в документации по ремонту) фирмы Нокиа.
21. Анализ влияния неисправности.
Суть метода: На основании имеющейся информации о проявлении неисправности и предпосылки о том, что все проявления вызваны одной неисправностью, проводят анализ устройства. В этом анализе строят «дерево» взаимных влияний блоков (элементов) и находят блок (элемент), неисправность которого могла вызвать все (большинство) проявления. Если решения нет, собирают дополнительную информацию.
Достоинство и недостатки: По мере сбора и получения информации ее необходимо постоянно анализировать с точки зрения этого метода. Метод необходим как воздух. Без него - никуда.
Применение метода: Например, простейший случай - устройство совсем не включается. Нет нагрева, посторонних звуков, нет запаха горелого. При выдвижении гипотезы необходимо предполагать минимальную причину и минимальный вред - это сгоревший предохранитель. Проверяем предохранитель. В случае исправности предохранителя продолжаем собирать информацию. Ключевой принцип - это предположение о минимальности причины.
22. Периферийное сканирование.
Суть метода: Измеряют сопротивление между контрольными точками. От прозвонки отличается тем, что нас интересует значение сопротивления, а не только наличие или отсутствие связи. Термин «Контрольная точка» применен в широком смысли. Контрольные точки может выбирать сам исполнитель.
Достоинства метода:
- Возможность автоматизированного контроля по критерию «годен - не годен»
- Возможность внутрисхемной проверки элементов
- Необходим образец или база данных о сопротивлениях в исправном блоке
- Теоретическое предположение о правильном значении сопротивления высказать трудно, особенно если схема сложная и развлетвленная.
Применение метода: Для измерения сопротивления необходимо применять оборудование, исключающее выход из строя устройства, в результате измерений. Можно применять как тестер в условиях ремонта, так и автоматы в составе большой производственной линии.
Вот ты на радостях идешь к чайнику с мыслью хлопнуть кружку чая с баранкой в честь только что собранного устройства, но оно вдруг перестало работать. При этом видимых причин нет: конденсаторы целы, транзисторы вроде бы не дымятся, диоды тоже. Но при этом устройство не работает. Как быть? Можно воспользоваться вот таким простым алгоритмом поиска неисправности:
Монтажные "сопли"
"Сопли" -- это небольшие капли припоя, которые создают короткое замыкание между двумя разными дорожками на печатной плате. Во время домашней сборки такие неприятные капли припоя приводят к тому, что устройство либо просто не запускается, либо работает неправильно, либо, что хуже всего, после включения тут же сгорают дорогие детали.
Чтобы не допускать таких неприятных последствий перед включением собранного прибора следует внимательно проверить печатную плату на наличие замыканий между дорожками.
Приборы для диагностики устройств
Минимальный набор приборов для наладки и ремонта радиолюбительских конструкций состоит из , мультиметра и . В некоторых случаях можно обойтись только мультиметром. Но для более удобной отладки устройств желательно все же иметь осциллограф .
Для простых устройств такого набора хватает за глаза. Что касается, к примеру, отладки различных усилителей, то для их правильной настройки желательно иметь ещё и генератор сигналов .
Правильное питание -- залог успеха
Прежде, чем делать какие-либо выводы и работоспособности деталей, входящих в твою радиолюбительскую конструкцию, следует проверить правильное ли питание подаётся. Иной раз окажется, что проблема была в неверном питании. Если начинать проверку устройства с его питания, то можно сэкономить много времени на отладке, если причина была в нём.
Проверка диодов
Если в схеме есть диоды, то их следует один за одним внимательно проверить. Если они внешне целые, то следует выпаять один вывод диода и проверить его с помощью мультиметра, включенного в режим измерения сопротивления. При этом если полярность клем мультиметра совпадает с полярностью выводов диода (+ клемма к аноду, а - клемма к катоду), то мультиметр покажет приблизительно 500-600 Ом, а в обратном включении (- клемма к аноду, а + клемма к катоду) не покажет вообще ничего, будто там обрыв. Если же мультиметр показывает что-либо другое, то скорее всего диод вышел из строя и негоден.
Проверка конденсаторов и резисторов
Сгоревшие резисторы видно сразу -- они чернеют. Поэтому найти сгоревший резистор достаточно легко. Что касается кондесаторов, то их проверка сложней. Во-первых, как и в случае с резисторами, надо првоести их осмотр. Если они внешне не вызывают подозрений, тогда ихследует выпаять и проверить с помощью LRC-метра. Обычно выходят из строя электролитические конденсаторы. При этом они раздуваются, когда сгорают. Другая причина их выхода из строя -- время. Поэтому в старых приборах часто заменяют все электролитические конденсаторы.
Проверка транзисторов
Транзисторы проверяются аналогично диодам. Сначала проводится внешний осмотр и если он не вызывает подозрений, то транзистор проверяется с помощью мультиметра. Только клемы мультиметра включаются поочерёдно между базой-коллектором, базой-эммитером и коллектором-эммитером. Кстати, у транзисторов бывает интересная неисправность. При проверке транзистор в норме, но когда включается в схему и на неё подается питание, то через некоторое время схема перестает работать. Оказывается, что транзистор нагрелся и в нагретом состоянии ведёт себя как поломанный. Такой транзистор следует заменить.
Данная статья посвящена проверке радиодеталей (транзисторов, диодов, конденсаторов и т.д.) и опубликована в связи со многими обращениями ко мне по этому поводу.
Как проверить радиодетали
Для проверки исправности радиодеталей потребуется измерительный прибор – мультиметр. Приобретать лучше не дешевый китайский ширпотреб, который не только быстро выходит из строя, но и существенно ограничен в возможностях за счет слабого тока. В идеале мультиметр должен питаться от батарейки типа «крона».
Резистор
Невооруженным взглядом можно определить сгоревший резистор – он почернеет. Даже если на нем остается нужное сопротивление, его следует заменить.
Для проверки мультиметр ставится в режим омметра. Затем подсоединяем щупы (полярность не имеет значения) к выводам резистора и сравниваем замеренное сопротивление с номинальным. Номинал указывается либо на плате, либо на самом резисторе. Некоторые резисторы маркируются не цифрами, а разноцветными полосками, расшифровываемыми по нехитрой схеме. Отклонения в пределах 5% от номинала считаются нормой.
Конденсатор
Так же, как и резистор, может визуально сигнализировать о неисправности. Конденсатор может вздуться или вообще взорваться и вытечь. Заметить это легко. В таком случае измерения не требуются – деталь подлежит безоговорочной замене.
Еще один нехитрый тест конденсатора – проверка целостности контактов. Для этого «ножки» конденсатора нужно слегка согнуть, после чего попытаться повернуть их или вытащить. Если наблюдается хотя бы минимальный люфт – конденсатор неисправен.
В других случаях конденсатор проверяют омметром. Значение сопротивления должно равняться бесконечности. Если нет – замена.
Диод
Диод проводит ток в одном направлении и не проводит в обратном. Стрелочным мультиметром это легко проверить в режиме омметра. Положительный щуп – к аноду, отрицательный – к катоду. В таком положении ток должен проходить. Если поменять щупы местами, то результат замера будет равноценен обрыву цепи.
Цифровой мультиметр ставится в специальный режим проверки диодов. Фиксируемое напряжение на германиевом диоде должно быть в районе 200-300мВ, на кремниевом – 550 – 700. Если напряжение зашкаливает за 2000мВ – диод неисправен.
Транзистор
Биполярный
Проще всего представить транзистор в виде двух «встречных» диодов. Проверка должна быть соответствующей: база-эмиттер и база-коллектор. Ток должен идти в одном направлении, а в другом – нет.
Переход эмиттер-коллектор не должен прозваниваться вообще! Если ток проходит при отсутствии напряжения на базе, транзистор необходимо выбросить.
Полевой
Перед проверкой необходимо замкнуть между собой все контакты, чтобы разрядилась емкость затвора. После этого омметр должен фиксировать сопротивление, равное бесконечности на всех выводах. В противном случае деталь подлежит замене.
Стабилитрон
Проверка стабилитрона – процесс более деликатный. Цифровым мультиметром здесь пользоваться не рекомендуется – он запросто может «пробить» исправную деталь в обоих направлениях. Если есть аналоговый тестер, то проверить можно так же, как диод. Если нет – есть различные способы проверки. Опишем простейший.
Понадобится блок питания с регулировкой подаваемого напряжения. Подключаем к аноду резистор сопротивлением 300-500 Ом, затем подключаем блок питания. Замеряем напряжение на стабилитроне, поднимая его значение на блоке питания. Достигнув определенного значения (лучше, если оно известно заранее – напряжение стабилизации), напряжение должно перестать расти. Если продолжает – меняем стабилитрон.
Тиристор
Положительный щуп омметра – к аноду, отрицательный – к катоду. Сопротивление должно равняться бесконечности. Если коснуться управляющим электродом анода, то должно зафиксироваться сопротивление порядка 100 Ом. При отсоединении УЭ это значение должно остаться фиксированным. Если результат на любом из этих этапов отличается от описанного, тиристор необходимо заменить.
