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

Недостатки метода:

• 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.

Поиск неисправного элемента занимает треть времени ремонта. Поскольку количество элементов в объектах средств автоматизации велико, то прямой перебор элементов для оценки их состояния невозможен. При выполнении работ по поиску, устранению неисправностей необходимо придерживаться определенных правил. Технология поиска может быть разбита на основные операции, указанные на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 – Технология поиска отказов (неисправностей)

Процесс поиска неисправностей сводится к проведению различных проверок и принятию решения о дальнейшем развитии поиска на основе результатов проверки.

Процесс поиска неисправностей имеет две стадии: выбор последовательности проверки элементов; выбор способа проведения отдельных операций проверки.

Поиск может проводиться по заранее определенной последовательности проверок или ход каждой последующей проверки определяется результатом предыдущей. В зависимости от этого различают следующие методы проверок :

- последовательных поэлементных;

- последовательных групповых;

Комбинационных.

Выбор последовательности проверок зависти от конструкции изделий, и может изменяться в процессе накопления информации по надежности и трудоемкости проверки элементов.

3.2.1 Метод последовательных поэлементных проверок заключается в том, что элементы изделий при поиске неисправности проверяются поодиночке в определенной, заранее установленной последовательности. Если очередной проверяемый элемент оказался исправным, то переходят к проверке следующего элемента. При обнаружении неисправного элемента поиск прекращается, и элемент заменяется (ремонтируется). Затем объект проверяется на работоспособность. Если при этом объект (система) не функционирует нормально, то приступают к дальнейшей проверке. Причем проверка начинается с той позиции, на которой был обнаружен неисправный элемент. При обнаружении второго неисправного элемента он также заменяется или ремонтируется (восстанавливается), и объект вновь проверяется на работоспособность. И так до тех пор, пока объект или система не будут функционировать нормально.

ПРИМЕР Простейшим примером использования такого метода может служить поиск неисправности в системе автоматического регулирования одного из параметров технологического процесса. Сначала проверяется регулирующий орган, затем исполнительный механизм, затем усилитель и т.д. Таким образом, устанавливается объект, неисправность которого послужила причиной нарушения нормального функционирования САР (рисунок 3.2).

Рисунок 3.2 – Структурная схема системы автоматического регулирования типа “Кристалл”

При обнаружении, например, неисправности в исполнительном механизме, рассматривается поэлементная структура этого устройства (рисунок 3.3).

Рисунок 3.3 – Структурная схема исполнительного механизма

Здесь можно установить следующую последовательность проверки элементов: 1-2-3-4-5-6-7-8. наиболее уязвимыми из них могут оказаться элементы 1,2,4,7 и 8. Поэтому при использовании поэлементного метода проверки возможны два способа очередности контроля элементов.

При поиске неисправности в устройстве, сначала устанавливается объект, неисправность которого послужила причиной нарушения нормального функционирования устройства. Затем рассматривается поэлементная структура неисправного объекта устройства.

При использовании поэлементного метода проверки возможны два способа очередности контроля элементов .

1) Если в изделии используются элементы, длительность проверки которых примерно одинакова, то проверку надо начинать с элементов, обладающих наименьшей надежностью.

2) Если надежность элементов данного изделия примерно одинакова, то целесообразно начинать проверку с элемента, для проверки которого требуется наименьшее время.

Для успешного использования этих правил необходимо знать не только функциональные и принципиальные схемы объектов и систем, но иметь четкое представление о надежности их элементов.

Недостаток метода – сравнительно большое количество проверок. Объясняется это тем, что в этом методе при поиске не используются функциональные связи элементов, хотя это делает метод универсальным, т.к. он не зависит от функциональной схемы системы.

3.2.2 Метод последовательных групповых проверок состоит в том, что все элементы объекта с учетом их функциональных связей разбиваются на отдельные группы и контролируется исправность каждой группы в целом. Последовательность проведения проверок определяется результатом предыдущей проверки. По мере проведения проверок численность подлежащих проверке элементов уменьшается. На последнем этапе контроля в группе должен быть один элемент.

ПРИМЕР проведения поиска неисправности по такому методу приведен в функциональной схеме системы на рисунке 3.4 одной из видов САУ.

Рисунок 3.4 – Пример структурной схемы САУ

Схема разбивается на группы I-VIII. Затем структура разбивается на две подгруппы и т.д. При этом последовательность проверок будет следующая:

а) Контролируется сигнал в точке 4. Если он нормальный, то переходят к точке 6, т.к. при этом предполагается, что неисправный элемент находится в группе V, VI, VII, VIII. Если сигнал в точке 4 не соответствует норме, то проверяется сигнал в точке 2, т.к. неисправен один из элементов I, II, III, IV. Если сигнал в точке 2 в норме, то элементы I, II исправны, и следует проверять точку 3. При этом выявляется, какой из элементов III или IV неисправен.

б) Если при контроле точек 4 и 6 сигнал соответствует требуемым параметрам, то контролируется точка 5, в результате чего определяется неисправный элемент V или VIII.

При таком методе поиска неисправностей необходимо знать параметры сигналов в контрольных точках.

Если в объекте (системе) будет несколько неисправностей, то схема поиска неисправностей не изменится. Двигаясь по одной из ветвей структуры, неизбежно приходят к одному из неисправных элементов. После устранения этой неисправности (восстановления элемента) проверяется работоспособность объекта. При наличии неисправности процесс поиска продолжается, что должно привести ко второму неисправному элементу и т.д.

Такой метод еще называется методом средней точки. Однако, в общем случае число, на которое разбивается структурная схема объекта (системы), может быть и не равна двум. Разбивать систему нужно, учитывая функциональные связи отдельных элементов и надежность их работы.

При групповом методе проверок различают проверки “с исключением ” и “без исключения ”.

Проверка “с исключением” состоит в том, что заключение о работоспособности одной из групп элементов делается на основании проверки других групп. Например , имеем три группы элементов. По результатам проверки установили исправность групп 1 и 2. Не делая проверок, заключаем, что неисправный элемент находится в 3-й группе.

При проверках “без исключения” контролируется работоспособность всех групп. На конечном этапе всегда проводится проверка “без исключения”, что устраняет возможность ошибки.

Достоинство последовательности проверок – значительное сокращение времени поиска неисправности.

Этот метод требует знания функциональных связей отдельных элементов и их надежности.

3.2.3 Сущность комбинационного метода проверок заключается в одновременном измерении нескольких параметров. По результатам измерений всех параметров делается заключение о неисправном элементе.

Для удобства пользования таким методом составляют таблицы состояния контролируемых параметров. В качестве элементов в этом случае следует выбирать блок, узел, последовательную неразветвленную группу каскадов.

В первом вертикальном столбце таблицы указывают элементы структурной схемы, а в первой строке – их параметры. Таблицу заполняют по стрелкам в соответствии со следующими правилами.

Поочередно предполагается неисправность только в данном элементе. Данная неисправность приводит к выводу соответствующих параметров за пределы допусков. Против этих параметров в таблице ставится «0». Если же заданная неисправность не влияет на какой-то параметр, то против этого параметра ставится «1».

ПРИМЕР В структурной схеме (рисунок 3.5) измеряем параметры А, В, С, Д.

Полагаем, что элемент 1 неисправен. Тогда, очевидно, что все параметры А, В, С и Д выйдут за пределы допусков. Против этих параметров в таблице 3.2 ставится «0», т.е. первая строка таблицы будет состоять из одних нулей. Затем предполагаем, что неисправен элемент 2, при этом параметры А, В и С будут не соответствовать нормам, а параметр Д будет в норме. Во вторую строку следует записать «0001». Таким образом, перебирают все элементы и анализируют состояние параметров. Одинаковые строки (7 и 8 таблицы 3.2) говорят о не различении данной системой параметров неисправностей элементов 7 и 8. В этом случае элементы объединяются в один или вводят дополнительный параметр для их различения.

Рисунок 3.5 – К использованию комбинационного метода проверок.

Таблица 3.2 – График состояний

Элементы	Параметры
А	В	С	Д

Для обнаружения неисправного элемента с помощью такой таблицы, поступают следующим образом. Оператор записывает значения параметров в виде числа, состоящего из нулей и единиц, по указанному правилу. Для определения неисправного элемента сравнивают полученное число с числами в строках таблицы. С какой строкой таблицы совпадают результаты измерения параметров, тот элемент и неисправен. Если результат измерения параметров (числа) не совпадает ни с одной строкой таблицы, неисправны несколько элементов.

Достоинство этого метода – относительно малое время поиска неисправности, однако реализация его трудна.

3.2.4 Последовательность процесса поиска неисправностей носит название программы поиска . Определенная последовательность проверок, обеспечивающая минимальное значение математического ожидания времени проверок, просчитывается с помощью создания математической модели процесса поиска отказавшего элемента.

Объект, в котором появилась неисправность, состоит из n элементов. Отказы элементов независимы. При отказе любого из элементов отказывает объект. Для контроля исправности элемента имеется возможность подать на вход контрольный сигнал и проверить на выходе реакцию на этот сигнал. Известны интенсивности отказов элементов q и потребное время τ на проверку их исправности. Определяют последовательность проверок элементов, обеспечивающих наименьшее время поиска неисправности.

Оптимальная последовательность должна обладать следующим свойством

, (3.1)

где τ – среднее время проверки исправного элемента;

q – условная вероятность отказа элемента.

Если время контроля исправности всех элементов равны, то оптимальная последовательность принимает вид

q 1 >q 2 >…>q n -1 . (3.2)

Т.е. контроль исправности элемента следует производить в порядке убывания условной вероятности отказов элементов.

Последовательность (3.2) можно записать в более удобном виде

λ 1 >λ 2 >…> λ n-1 , (3.3)

Среднее время поиска неисправностей по программе вычисляют по формуле

, (3.4)

где τ ИЗ. i – время, расходуемое на измерения при отказе i-го элемента.

В свою очередь

где τ R – время, расходуемое на измерения в точке R схемы;

r i – число измерений по программе для выявления отказа i-го элемента.

С учетом (3.5)

, (3.6)

Порядок построения программ можно рассмотреть на примерах.

Пример 3.1

Рисунок 3.6 – Структурная схема изделия А.

Имеется схема, представленная на рисунке 3.6. Интенсивности отказов элементов: λ 1 =0,1 ч -1 ; λ 2 =0,2 ч -1 ; λ 3 =0,2 ч -1 ; λ 4 =0,5 ч -1 . Время измерения в точках схемы: τ 1 =5 мин.; τ 2 =8 мин.; τ 3 =12 мин.; τ 4 =18 мин. Требуется составить оптимальную схему программы поиска неисправности при условии, что один из элементов изделия А отказал.

Определяются условные вероятности отказов. Для метода последовательных поэлементных проверок условные вероятности отказов q по значению соответствуют λ. Тогда q 1 =0,1; q 2 =0,2; q 3 =0,2; q 4 =0,5. Определяют частные: τ 1 /q 1 =50; τ 2 /q 2 =40; τ 3 /q 3 =60; τ 4 /q 4 =36;

Согласно (3.1) первое измерение необходимо производить на выходе четвертого (IV) элемента. Если сигнал нужного вида на выходе элемента IV, то следует продолжать поиск и очередные измерения производить на выходе второго (II) элемента и т.д.

Для аналитического представления процесса поиска неисправности, как правило, применяют его графическое изображение в виде программы поиска неисправностей. Условное обозначение элемента производят в виде прямоугольника, а измерение в виде круга внутри с номерами элемента, за которым производится измерение. Тогда программа поиска неисправности будет представлена ветвящейся схемой, состоящей из кружков с двумя выходами, обозначающих результат измерения (есть нужный сигнал или нет – “да” или ”нет”) и оканчивающейся прямоугольниками, обозначающими неисправный элемент.

Программа поиска для примера 3.1 приведена на рисунке 3.7.

Рисунок 3.7 – Программа поиска неисправностей в изделии А

Среднее время поиска неисправностей по программе вычисляется по формуле (3.6). Тогда:

Т ПН =q 1 (τ 4 +τ 2 +τ 1)+q 2 (τ 4 +τ 2)+q 3 (τ 4 +τ 2 +τ 1)+q 4 τ 4 =0.1(18+8+5)+0.2(18+6)+0.2(18+8+5)+0.5*18=23.5 мин.

Пример 3.2.

Имеется схема, представленная на рисунке 3.8. Интенсивности отказов элементов: λ 1 =0,56*10 -4 ч -1 ; λ 2 =0,48*10 -4 ч -1 ; λ 3 =0,26*10 -4 ч -1 ; λ 4 =0,2*10 -4 ч -1 ; λ 5 =0,32*10 -4 ч -1 ; λ 6 =0,18*10 -4 ч -1 . Время измерения во всех точках одинаково и составляет 2 мин. Требуется составить оптимальную программу поиска неисправности при условии, что один из элементов отказал.

Рисунок 3.8 – Структурная схема изделия Б

Для сокращения времени поиска неисправности используется метод последовательной погрупповой проверки, т.е. измерение реакции на контрольный сигнал производится в точке схемы, которая делит предполагаемую неисправную схему по вероятности (интенсивности) пополам.

Отсюда условная вероятность отказов соответствует значению интенсивности с коэффициентом 0,5 (половинной величине).

Тогда условные вероятности отказов: q 1 =0,28; q 2 =0,24; q 3 =0,13; q 4 =0,10; q 5 =0,16; q 6 =0,09.

Схема состоит из последовательно соединенных элементов. Можно использовать один контрольный сигнал, подаваемый на вход первого элемента. В этом случае первое измерение необходимо производить после второго элемента, ибо q 1 +;q 2 =0,52, ближе всего к делению схемы по вероятности пополам. Если нужного сигнала нет после второго элемента, то делается вывод о неисправности первого или второго элемента и измерение производится после первого элемента. Если после второго элемента есть нужный сигнал, то делается вывод о неисправности правой части схемы, которая по вероятности лучше всего делится пополам в точке измерения после четвертого элемента и т.д.

Программа поиска неисправности в этой схеме приведена на рисунке 3.9.

Рисунок 3.9 – Программа поиска неисправностей в изделии Б.

Среднее время поиска неисправности по программе:

Т П.Н. =0,28(2+2)+0,24(2+2)+0,13(2+2+2)+0,20(2+2+2)+0,16(2+2+2)+0,9(2+2+2)=5,56 мин.

3.2.5 При поиске неисправностей, кроме выбора метода и программы поиска неисправности объекта (системы), необходимо выбрать методику (способы) проверки исправности отдельных элементов. Наиболее распространенные способы проверок исправности элементов :

Внешний осмотр;

Контрольные переключения и регулировки;

Промежуточные измерения;

Сравнение;

Характерные неисправности;

Изоляция блока или каскада, узла;

Тест – сигналы.

Внешний осмотр обычно подразумевает использование зрения и слуха. Они позволяют контролировать состояние монтажа СА, кабелей, отдельных элементов, печатных плат и т.п., а также проверять работу ряда агрегатов, реже на слух.

Преимущество этого вида проверок в простоте.

Недостаток – возможности определения неисправного элемента ограничены. Неисправность может быть определена только при явно выраженных внешних признаках: изменение цвета элемента под воздействием температуры, искрения, появление дыма и запаха от горения изоляции проводов и т.д. Такие признаки возникают редко. Кроме того, на практике часто встречаются взаимозависимые отказы, поэтому даже если внешним осмотром обнаружен неисправный элемент, необходимо провести дополнительные проверки для выявления истинных причин отказа (например, при выходе из строя предохранителя, перегоревшую нить которого видно “на глаз”).

Способ контрольных переключений и регулировок требует оценки внешних признаков неисправностей путем анализа схем и использованием органов переключения, регулировок, текущего контроля (сигнальные лампочки, встроенные приборы, автоматы защиты и т.п.). При этом определяется неисправный узел, блок или тракт схемы объекта (системы), т.е. совокупность элементов, выполняющих определенную функцию объекта (преобразовательный, индикаторный блоки, блок защиты или коммутации, передающий тракт и т.д.).

Достоинство способа в быстроте и простоте проверки предположения о состоянии участков схемы объекта.

Недостаток – ограниченность, т.к. позволяет определить участки, а не конкретное место повреждения.

Способ промежуточных измерений является наиболее распространенным и основным для электрических и электронных устройств. Параметры системы, блока, узла или элемента определяются с помощью ручной портативной или автоматизированной встроенной контрольно – измерительной аппаратуры (КИА) или специальных измерительных устройств, систем автоматического контроля.

При этом измеряются режимы питания, параметры линий связи, проводятся измерения в контрольных точках. Быстроту отыскания неисправности в немалой мере обеспечивает умение обслуживающего персонала грамотно проводить измерения. Полученные значения параметров сравнивают с их значениями из технической документации, с таблицами режимов данного изделия.

Способ замены заключается в том, что вместо подозреваемого в неисправности элемента (узла, блока и т.п.) устанавливают аналогичный заведомо исправный элемент. После замены проверяют объект (систему) на функционирование. Если при этом параметры системы лежат в пределах нормы, то делается вывод о том, что замененный элемент неисправен. Преимущество данного способа – простота. Но на практике этот способ имеет ограничения, во-первых, из-за отсутствия запасных элементов, во-вторых, из-за необходимости проведения регулировок вследствие недостаточной взаимозаменяемости.

Зависимые отказы могут привести к выходу их строя вновь установленного элемента, поэтому этот вид проверки используют, когда подозреваемый элемент легко съемный и недорогой.

Способ сравнения – режим неисправного участка (узла, блока) объекта или системы сравнивается с режимом однотипного участка исправного объекта. Достоинство способа в отсутствии необходимости знаний абсолютных значений, измеряемых величин и параметров. В то же время этот способ позволяет определять довольно сложные неисправности. Недостаток способа – необходимость запасного (стендового) комплекта оборудования и, как следствие, возможность применения этого способа только в условиях лаборатории.

При способе характерных неисправностей отказ отыскивается на основании известных характерных признаков. Такие неисправности и их признаки представляются в виде таблиц в инструкции по эксплуатации СА.

Таблицы характерных неисправностей обладают рядом недостатков, из которых наиболее существенны следующие:

Таблицы не обеспечивают однозначной связи между признаками отказа и возможными неисправностями: к одному признаку привязываются несколько различных неисправностей и обычно без каких-либо указаний на особенности их появления;

В таблицах часто отсутствует указания о проведении испытаний, направленных на уточнение причины отказов. Отдельный внешний признак не может указать на конкретную причину отказа, а для ее отыскания необходимо логическое сопоставление целого ряда внешних признаков, включая показания устройств контроля и результаты испытаний;

Действия по поиску отказа, рекомендуемые таблицами, не содержат причинно-следственных связей и не распределяются в порядке их следования, в то время как реальный поиск представляет собой четкую последовательность различных проверок (испытаний).

Тест-сигналы широко применяются в различных вычислительных машинах, в счетно-решающих устройствах. При этой проверке на вход контролируемого устройства подается сигнал с определенными характеристиками. Анализ выходного сигнала позволяет определять место неисправного элемента.

Изоляция блока (узла, участка, каскада) обоснована тем, что в ряде случаев блок или каскад связан большим числом функциональных связей с другими частями объекта. При отказе такого блока трудно определить, где возникла неисправность – в самом блоке или в функционально связанных с ним частях изделия. Отсоединение некоторых функциональных связей позволяет иногда локализовать местонахождение неисправного элемента.

Каждый из рассмотренных частных способов поиска неисправностей имеет существенные ограничения, поэтому в практике ремонта КИП и СА обычно применяют совместно несколько частных способов. Такое совмещение способов позволяет сократить общее время поиска и тем самым способствует его успеху.

При отыскании неисправности в аппаратуре пользуются различными методами и способами. Различают следующие методы отыскания неисправностей:

1. Последовательных поэлементных проверок.

2. Групповых проверок.

3. Комбинационный.

Метод последовательных поэлементных проверок заключается в проверке элементов системы по одному в определенной последовательности, заранее заданной.

В результате испытания каждого элемента устанавливается его состояние. Если проверенный элемент исправен, то проверяется следующий по порядку. (Можно проверять последовательно по тракту прохождения сигнала, либо в другом заранее установленном порядке). Выявленный неисправный элемент восстанавливается, затем проводится комплексная проверка аппаратуры.

Метод групповых проверок заключается в том, что путем измерения одного или нескольких параметров определяется группа элементов, в которой имеются неисправности. Затем проводится другая серия измерений, позволяющая выделить подгруппу элементов, включающую неисправный.

В результате последовательной серии проверок постепенно сужается область неисправной части до тех пор, пока не будет установлен конкретный неисправный элемент.

Комбинационный метод состоит в том, что в процессе поиска неисправностей проводится измерение определенного набора параметров. По результатам этих измерений определяется неисправный элемент. Анализ состояния системы производится после проведения полной группы проверок.

При применении любого метода поиска неисправностей может использоваться несколько способов проверок состояния аппаратуры (элементов, узлов, аппаратуры):

Способ внешнего осмотра заключается в осмотре блоков (узлов), в которых предполагается отказ. Основное внимание при этом обращается на состояние электрического монтажа (повреждения изоляции, обрывы, замыкания, следы пробоя и т. д.), на внешний вид резисторов, конденсаторов, трансформаторов, на контактные системы переключателей, реле и т. д.

Способ замены заключается в том, что отдельные элементы системы (блоки, съемные детали), предполагаемые неисправными, заменяются заведомо работоспособными. Если после замены нормальная работа восстанавливается, то делается вывод о неисправности замененного элемента.

Способ сравнения применяется в тех случаях, когда в технической документации отсутствуют карты напряжений, сопротивлений и т. д. Тогда режим проверяемых элементов при поиске неисправностей сравнивается с режимом исправного однотипного устройства.

Способ контрольных переключений и проверок заключается в использовании органов управления, измерительных и индикаторных приборов для определения неисправного тракта или блока путем последовательного переключения аппаратуры в различные режимы работы.

Способ промежуточных измерений применяется для проверки узлов, блоков, элементов аппаратуры, которые невозможно проверить другими способами.

Для проверки состояния в контрольных точках аппаратуры проводится измерение напряжений, частот и других параметров сигналов. Результаты измерений сравнивают с данными технической документации.

Отремонтированные изделия подвергаются испытаниям на соответствие измерения основных технических характеристик и доведения их (путем регулировок) до норм, установленных ТУ.

Последовательность операций при отыскании неисправностей

Прежде чем приступить к ремонту, надо хорошо изучить принципиальную схему аппаратуры, органы управления на ее передней панели и методику проверки работоспособности. Необходимо также изучить приборы, применяемые при ремонте.

Все неисправности аппаратуры можно условно разделить на три группы:

1. Аппаратура вообще не работает. В таких случаях реальная вероятность неисправности заложена или в источниках питания или в общих узлах аппаратуры. Не исключена возможность, что аппаратура не работает по какой-то одной и, может быть, простой причине: перегорел предохранитель, обрыв или короткое замыкание цепи, замкнулся электролитический конденсатор фильтра питания и т. д. Эта “простая” причина при длительно включенной аппаратуре может привести к выходу из строя других деталей и вызвать более сложные неисправности. Неисправность такого рода проста в том отношении, что если ее обнаружить и устранить, то аппаратура начнет нормально работать и не потребует дополнительных регулировок. Не всегда аппаратура не работает из-за выхода из строя единичных деталей. Бывают случаи, когда замена неисправной детали не возвращает ее к нормальной работе и требуются более сложные регулировки.

2. Аппаратура работает не полностью. Например, работает только тракт передачи или тракт приема. Неисправность также может быть сопряжена, как и в первом случае, с выходом из строя единичных деталей и узлов неисправного тракта.

3. Аппаратура работает, но нормам ТУ не соответствует. Например, искажения сигнала, завышение или занижение уровней. В таких случаях следует предположить, что изменился режим транзисторов, изменились параметры радиодеталей и т. д.

Следовательно, надо серьезно исследовать состояние аппаратуры. Это исследование может заключаться в замере режимов питания транзисторов, снятии диаграммы уровней и т. д.

Появление неисправностей в аппаратуре возможно при ее включении или в процессе работы. В основу проведения ремонта в лабораторных условиях положен первый вариант, когда по каким-либо причинам (длительное хранение, транспортировка, некачественное проведение профилактических работ и т. п.) возможно появление нескольких неисправностей. Аппаратура, находящаяся на каждом рабочем месте, имеет искусственно введенные неисправности. Причины неисправностей, как правило, способом внешнего осмотра не определяются. Однако, в общем случае поиск неисправностей следует вести в следующей последовательности:

1. Произвести внешний осмотр, для того чтобы собрать первую информацию о признаках неисправностей и избежать потерь времени на поиск ложных неисправностей. При внешнем осмотре необходимо:

убедиться в правильности подачи питающего напряжения и установки переключателей питания, надежности подсоединения соединительных кабелей, плотности вставления блоков в упаковки;

проверить правильность установки переключателей, коммутационных колодок, целостность предохранителей.

Если уже при включении аппаратуры проявились признаки неисправностей, то, прежде всего, следует проанализировать показания приборов сигнализации и контроля. Полученной при этом информации, как правило, достаточно, чтобы определить, где искать неисправность. Устройства звуковой и оптической сигнализации аппаратуры срабатывают при следующих видах неисправностей:

пропадании напряжения на выходах блоков питания и перегорании предохранителей;

неисправности системы дистанционного питания;

пропадании токов линейных контрольных частот и нарушении нормальной работы АРУ;

пропадании токов несущих и контрольных колебаний на выходе генераторного оборудования.

Внешний осмотр является обязательным и в том случае, когда неисправность определена уже до блока, узла. В этом случае внешним осмотром определяются перегоревшие детали, неисправность монтажа, контактов реле и переключателей, целостность паек, отсутствие касаний, надежность крепления, работа мотора МРУ и т. д.

Способ отыскания неисправностей внешним осмотром наиболее эффективен при неисправностях, носящих аварийный характер (появление дыма, резкого запаха, искрение контактов).

2. Проверкой работоспособности аппаратуры установить неисправные участки трактов или неисправность отдельных упаковок либо блоков.

3. Измерением диаграммы уровней в контрольных гнездах определить неисправный блок, если он не был определен при проверке работоспособности. На этом этапе иногда целесообразно использовать способ замены, например, замену блока на заведомо исправный из упаковки ЗИП.

4. Подключив к аппаратуре неисправный блок с помощью ремонтных шлангов и измеряя уровни в различных точках, определить неисправный узел. При этом не всегда следует стремиться к большой точности измерения. Достаточно лишь убедиться в наличии или отсутствии сигнала. При снятии диаграммы уровней первую точку измерений следует выбирать с таким расчетом, чтобы можно было убедиться в том, что измерительный сигнал на вход проверяемого участка подается правильно. Точку каждого последующего измерения нужно выбирать так, чтобы проверяемый участок делился бы в ней на две равнонадежные части, и чтобы обеспечивалась доступность подключения измерительных приборов к выходу узла. При таком методе затрачивается меньше времени на проверку.

5. Отыскание повреждения в узле следует начинать с внешнего осмотра, затем проверить напряжения питания в режиме работы, при необходимости – проверить и исправность отдельных элементов. При отсутствии необходимых данных о режимах работы узла (в эксплуатационной документации не для всех узлов указаны напряжения на электродах транзисторов) целесообразно использовать способ сравнения с параметрами заведомо исправного узла либо способ замены.

6. Отказавшую деталь заменить исправной. После этого произвести контрольные измерения в узле, подвергшемся ремонту, а затем в блоке. В некоторых случаях (например, при ремонте усилителей, ПКК) производится настройка и доводка ремонтируемого узла до полного соответствия с данными эксплуатационной документации.

Тема 1.18. Монтажные работы с кабелем. Подготовка кабеля к монтажу. Вязка жгута.

Подготовка кабеля в пластмассовой оболочке и с полиэтиленовой изоляцией жил в основном ничем не отличается от подготовки кабелей в свинцовой оболочке. Все виды проверок (на герметичность оболочки, обрыв и сообщение жил с экраном, обрыв экрана, сопротивление изоляции жил) выполняют так же, как и для кабелей в свинцовой оболочке, но учитывают, что в качестве земли используют голую медную жилу. Убедившись в исправности оболочек и жил, кабель временно укрепляют на консолях проволочными бандажами и приступают к разделке.

Подготовку кабеля к прокладке начинают с того, что развозят барабаны с кабелем по трассе на автомашинах или специальных тележках. Если трасса проходит в непосредственной близости от железнодорожного полотна, кабель развозят на железнодорожных платформах, с которых его сразу укладывают в траншею. Перед укладкой кабеля в грунт проверяют герметичность его оболочки, сопротивление изоляции жил и отсутствие в них замыканий и обрывов.

Для подготовки монтажа сперва необходимо закрепить оба конца кабеля, либо по форме колодца, если сращивание производится в колодце, либо в произвольной форме. Затем на оба конца кабеля необходимо установить термоусаживаемые трубки, при этом диаметр данной трубки должен быть немного больше диаметра кабеля. Сверху термоусаживаемых трубок надеваются части полиэтиленовой муфты.

Далее необходимо на обоих концах кабеля закрепить специальные зажимы, предназначенные для организации экранной шины кабеля. После закрепления зажимов очищают полиэтиленовую оболочку и алюминиевую ленту. Длина зачистки должна равняться 15 мм с обоих краев. Данная длина выбрана для того, чтобы в результате получилась ровная муфта. Установить зажимы на алюминиевую ленту и с помощью отвертки закрепить их на конце кабеля. Далее необходимо соединить оба зажима временным проводом для обеспечения экранной шины. Теперь нужно разбить пары кабеля на повивы и прозвонить их. Прозвонка необходима для выявления неисправностей в жилах. Разбитие на повивы помогает в будущем быстро и самое главное правильно скрутить оба участка кабеля.

Для проверки кабеля на «обрыв» и "сообщение" с его концов удаляют участки оболочки длиной от 150 до 400 мм, поясную изоляцию обрезают и удаляют с сердечника.

Нити и ленты, скрепляющие пучки и повивы, обрезать не рекомендуется. На одном из концов кабеля со всех жил удаляют изоляцию на участках длиной от 20 до 25 мм, затем жилы собирают в пучки по 10-50 пар. Все жилы каждого пучка закорачивают, плотно обматывая их зачищенные участки голой медной жилой. Все пучки соединяют между собой одним отрезком медной зачищенной жилы. Связку пучков соединяют с экраном или металлической оболочкой кабеля.

Проверку на «обрыв» выполняют на противоположном конце кабеля. Провода микротелефонной трубки (или гарнитуры) последовательно соединяют с батареей и экраном (или металлической оболочкой) кабеля. Свободным проводом от трубки поочередно касаются каждой жилы кабеля (рисунок 11.6). Если в трубке при касании слышен щелчок, то проверяемая жила исправна. При касании оборванной жилы щелчка не будет.

Проверяемые жилы не зачищаются. Контакт достигается благодаря тому, что при обрезании кабеля ножовкой или секторными ножницами кончики жил выступают за край изоляции.

Для удобства действий свободный провод от трубки соединяют с кусачками-бокорезами и ими касаются концов жил. При необходимости изоляцию проверяемой жилы зачищают или прокусывают.

Первым шагом при определении неисправностей в схемах компараторов является проверка соответствия изменения выходного напряжения требуемому по

Детектор пересечения нуля для преобразования синусоидального сигнала в прямоугольный

техническим условиям изменению входного напряжения. При отсутствии такого соответствия необходимо настроить рабочие параметры схемы согласно ее описанию.

Если проблема не решается при помощи подстроечных процедур (либо они не предусмотрены в данной схеме), нужно с помощью измерительного прибора или осциллографа проследить прохождение сигнала от входа (обычно задается определенный уровень напряжения) до выхода (наблюдаются, как правило, либо скачкообразные изменения уровня выходного напряжения, либо сигнал в виде меандра или импульса прямоугольной формы). Произведите измерения напряжений и/или сопротивЛений в каждой точке исследуемой схемы.

Если в схеме на рис. 6.37 состояние выхода не изменяется при периодическом освещении фотодиода Dl и его затемнении, необходимо проверить наличие изменений напряжения на выводе 2 ИС LM111. Хотя они будут незначительными (фототок Dl равен примерно 1 мкА), их все же можно зафиксировать. При отсутствии изменений напряжения на выводе 2 ИС LM111 причина неисправности зак- тючается в фотодиоде Dl. Если же изменения зафиксированы на выводе 2, но отсутствуют на выводе 7, несправна микросхема LM111.

В схемах на рис. 6.39 и 6.40 необходимо проверить наличие скачкообразного изменения выходного напряжения от нулевого уровня до приблизительно 15 В при изменении входного напряжения от 5 до 10 В. Схемы срабатывают при противоположных направлениях изменения входного напряжения (схема на рис. 6.39 – инвертирующая, а на рис. 6.40 – неинвертирующая), что и показано стрелками на петлях гистерезиса. Если на выходе ИС не наблюдается изменений при заданных изменениях входного сигнала, проблема связана с ИС LM139 (естественно, если не считать случая, когда схема подключена неверно и поэтому не дает ожидаемого результата).

Если в схеме на рис. 6.41 лампа L1 остается постоянно включенной или выключенной при значениях входного напряжения U BX выше и ниже пороговых уровней U A и Ug, необходимо проверить наличие изменений на базе транзистора Q1. Если они наблюдаются, но состояние лампы не меняется, неисправность, скорее всего, связана с транзистором Q1.

Например, при снижении напряжения на базе Q1 до нуля лампа должна погаснуть, и наоборот. Если же она постоянно выключена, проблема может быть связана с исправностью самой лампы (хотя это первое, что необходимо проверить). Следует помнить, что значение напряжения, при котором происходит включение лампы, задается резисторами Rl, R2 и R3. При условии, что V cc равно 10 В, а сопротивления Rl, R2 и R3 равны между собой, лампа L1 выключится, если U BX будет выше 6,6 В или ниже 3,3 В. Она остается включенной, когда U BX больше 3,3 В, но меньше 6,6 В.

В схеме на рис. 6.42 в случае отсутствия на выходе меандра при синусоидальном входном сигнале следует предположить неисправность ИС LMl39 (при условии правильного подключения ИС и правильном выборе значений сопротивлений). Еще одной причиной может стать большой ток утечки (пробой) диода Dl, при котором входной сигнал не поступает на LM139. Уровень напряжения порядка 700 мВ в точке соединения резисторов Rl и R2 указывает на то, что, скорее всего, диод Dl исправен.

Надо помнить, что нулевой уровень срабатывания устанавливается значениями сопротивлений R4 и R5. При Rl + R2 = R5 напряжение VI = V2 в том случае, когда U BX = 0. Выходной сигнал будет скачкообразно переключаться из одного состояния в другое в те моменты, когда входной синусоидальный сигнал пересекает нулевой уровень. Для указанных на схеме номиналов резисторов напряжение на обоих входах LM139 при отсутствии входного сигнала равно примерно 1,5 В.

После того как вы закончили собирать ваше устройство, запаяли последний элемент в плату, не торопитесь сразу же его включать. Приготовьте мультиметр, откройте принципиальную схему и описание схемы.

Сначала нужно проверить правильность монтажа, проверить на КЗ (короткое замыкание). Если вы считаете что все элементы запаяны верно, и КЗ после прозвонки вы не обнаружили, то можно очистить дорожки от остатков канифоли, и подавать питание, но сначала стоит проверить сопротивление цепи питания, если оно подозрительно большое, и если это не оговорено в собираемой вами схеме, то не торопитесь включать схему, перепроверьте еще раз. Правильно ли собрали диодный мост, соблюдена ли полярность при запаивании конденсаторов в цепи питания и т.д.. Если собираемое вами устройство потребляет большой ток, от 1 ампера и выше это говорит о КЗ или неправильно запаянных элементах, бывают и исключения, например преобразователи напряжения кушают 2-3 ампера на холостом ходу. Можно последовательно цепи питания включить маломощный постоянный резистор на несколько ОМ, это может спасти устройство от выхода из строя. Если в схеме стоят мощные транзисторы или микросхемы, которые крепятся на радиатор, не забудьте их изолировать друг от друга. При первоначальном включении устройств соблюдайте осторожность, так как диоды и электролитические конденсаторы при неправильном включении или превышении напряжения могут взорваться. Причем конденсаторы обычно взрываются не сразу, а сначала некоторое время греются. Не оставляйте без присмотра включенные и еще не настроенные устройства.

Поиск неисправностей

Прежде чем приступить к поиску неисправностей, если прибор который ремонтируете вам не знаком, нужно в первую очередь получить как можно больше информации об этом устройстве, что за устройство, или что за узел (БП, усилитель, или иное устройство), и нужно достать описание и схему этого устройства. Прежде чем доставать и начинать откручивать плату, приглядитесь, нету ли ничего лишнего внутри корпуса, оторвавшегося куска, осколка и пр. Не забывайте проверять даже такие элементы схемы как выключатель или разъем питания.

Прежде чем начать ковырять плату, разрядите все конденсаторы в том числе и высоковольтные керамические, разряжать нужно резистором примерно в 100 Ом. Если вы забудете это сделать, то при случайном КЗ, или даже во время прозвонки, отпаивания радиодеталей, последствия могут быть ужасными, могут полететь еще элементы, да и сами можете пострадать. Это очень важно!

Проверку всегда начинают с питания и проверки напряжений, проверьте напряжение в сети, предохранитель, далее блок питания. Проверьте напряжения на выходе блока питания и по возможности ток на выходе. Бывает что напряжение в норме, а если подключить лампочку или резистор, напряжение резко проседает или вовсе, БП уходит в защиту. Если окажется что напряжение ниже чем нужно или его нет вовсе, то проверяем диодные мосты, далее стабилизатор напряжения – если такой стоит, транзисторы, если они в схеме имеются. Иногда даже самым простым мультиметром удается найти неисправность в схеме. Проверку и поиск неисправностей нужно всегда проводить с отключенным от устройства питанием! Обратите внимание на провода, не оторваны, не оголены ли они. Если платы между собой соединяются разъёмами или проводами, которые закрепляются в винтовых зажимах, попробуйте переподключить их. Винтовые зажимы не надежны, со временем может пропадать контакт. Попробуйте снова включить плату, внимательно следите, пощупайте транзисторы, резисторы, на нагрев.

Итак, лежит перед нами голая плата с запаянными радиодеталями, берем лупу и начинаем внешний осмотр радиоэлементов, попутно можно даже принюхиваться, и это не шутка, сгоревший радиоэлемент можно вычислить сразу. Бывает что внешним осмотром такой элемент не обнаружить. При осмотре обратите внимание на потемнение резисторов и транзисторов, если заметили такой элемент то немедленно отпаиваем его с платы и прозваниваем, если даже элемент рабочий, лучше его заменить. Бывает что транзисторы даже после того как выйдут из строя прозваниваются тестером. Прозванивать резисторы и другие радиодетали нужно выпаивая с платы.

После осмотра радиодеталей переворачиваем плату, и начинаем осмотр со стороны дорожек, нет ли перегоревших или короткого замыкания (например если вывода радиоэлементов длинные, они могут замкнуть, так что при обратной сборке аппаратуры будьте аккуратнее). Потрогайте элементы, если чувствуете что резистор пошатывается на плате, вполне возможно что пропал электрический контакт, перепаяйте его. Если на плате имеются тонкие дорожки, их следует проверить на обрыв и микротрещины.

Если устройство собрано вами, то проверьте, все ли радиодетали запаяны правильно? У разных транзисторов разная цоколевка, у диодов обозначения тоже могут различаться. Откройте справочник к каждому запаянному элементу (если на память не помните цоколевки) и начинайте проверять. К сожалению, часто бывает так, что при выходе радиоэлемента из строя, сам элемент внешне может ничем не отличаться от исправного. Если вам так и не удалось найти неисправность схемы, придется отпаивать и прозванивать все транзисторы и элементы. Вообще говоря, можно проверять цепи и не отпаивая элементы, но нужен для этого как минимум осциллограф и хороший мультиметр. Углубляться в методику и технику работы с осциллографом в этой статье я не буду. Если схема простая, неисправные элементы как правило обнаруживаются очень быстро.

Микросхемы на неисправность проверяют обычно путем замены на другую, при сборке схем советую ставить специальные панельки под микросхемы, это очень удобно, в случае если вдруг понадобится снять ее. Но если микросхема стоит без панельки, и она запаяна в плату, то советую проверить напряжение на выводах питания микросхемы, прежде чем начинать отпаивать ее.

В схемах где применен микроконтроллер, если после включении схема не подает признаков жизни, а монтаж правильный и радиодетали запаяны правильно, в первую очередь нужно попробовать перепрошить его. Если при программировании вышла ошибка или залита "левая" прошивка, такой МК работать в схеме не будет.

Если вам не хочется выпаивать с платы к примеру резистор, диод, или конденсатор, (чтобы дорожки лишний раз не греть, иначе могут отвалиться) а вы грешите как раз на него, можно параллельно ему попробовать припаять аналогичный элемент. Так можно поступить с конденсаторами, резисторами, и диодами, только помните, что если вы запараллелите два резистора, у вас общее сопротивление уменьшится в два раза, так что один вывод резистора с платы все таки придется отпаять, а с конденсаторами наоборот, при параллеливании емкость увеличиться, например если в схеме стоит конденсатор на 220мкФ, припаяйте параллельно ему 100мкФ, от этого ничего не будет, если вы включите устройство на короткое время. Как правило конденсаторы с резисторами очень редко выходят из строя. Что касается транзисторов, их обязательно нужно выпаивать, параллельно условно неработающему транзистору ставить такой же ни в коем случае нельзя.

В схемах где используются катушки или миниатюрные трансформаторы с большим количеством выводов, пусть даже с отводом от середины, нужно соблюдать начало и конец витков, если после запуска такой схемы устройство не хочет работать, поменяйте местами вывода.

Если вы считаете что нашли причину, из-за которой ваше устройство не хотело работать, и заменили этот элемент на плате, перед подачей питания проверьте плату в местах пайки на предмет КЗ. Уберите в сторону все металлические предметы, отвертки, резисторы, куски проводов и т.п. не дай бог во время подачи питания и проверки устройства под плату закатится резистор, и коротнет.

Задача

Теперь предлагаю вам решить небольшую задачку, ниже дана схема достаточно простого блока питания, я специально в этой схеме допустил ошибки и некоторые элементы нарисовал неправильно, попробуйте найти все ошибки. Представьте, что это ваше устройство, которые вы сами собрали, но после включения оно не заработало, или некоторые элементы вышли из строя.

Будьте очень внимательны, ошибок здесь много, представьте, что это реальное устройство, если вы не найдете всех ошибок, при очередном включении прибора, что то может снова выйти из строя.