Методы обнаружения неисправностей и операции проведения ремонта комбинированных электроизмерительных приборов. Методы отыскания неисправностей

При ремонте и регулировке радиоэлектронной аппаратуры применяются основные методы поиска неисправностей:

метод анализа монтажа - позволяет определить место дефекта или направление дальнейшего поиска с помощью органов чувств человека(зрения, слух, обоняние, осязание). Метод целесообразно применять на ранних этапах поиска неисправностей в аппаратуре, а также при аварийном режиме работы устройства. Анализ монтажа может производиться как при включенной, так и при выключенной аппаратуре;

метод измерений - основан на использовании различных контрольно - измерительных приборов в процессе нахождения неисправностей. Метод является наиболее эффективным, когда предварительно уже определен блок содержащий неисправность. Наиболее распространенными приборами являются тестер и осциллограф;

метод замены - позволяет достаточно быстро определить место неисправности в радиоэлектронной аппаратуре. Если имеется заведомо исправный эталонный блок, то им можно заменить сомнительный модуль ремонтируемой аппаратуры, если в результате проведенной замены работоспособность аппаратуры восстанавливается, то неисправность следует искать более детально в подозрительном модуле. Данный метод широко применяется в специальной аппаратуре построенной на электронных лампах;

метод эквивалентов - заключается в замене части схемы ремонтируемого изделия другим узлом или набором радиоэлементов оказывающих в результате такое же воздействие как и отсоединенная схема. Такой метод применяется например при проверке источников питания или оконечного каскада усилителей низкой частоты;

метод исключения - состоит в том, чтобы из схемы проверяемой аппаратуры изъять на некоторое время отдельные радиоэлементы или узлы и провести анализ работы устройства в целом;

метод механического воздействия (простукивания) - позволяет вывить дефекты монтажа если неисправности носят мерцающий характер. Причинами таких неисправностей может служить наличие «холодных» паек, замыкания близ расположенных радиоэлементов между собой, замыкания соседних дорожек каплями припоя или обрезками выводов элементов;

метод электрического воздействия - позволяет получить информацию о месте нахождения неисправностей в результате анализа реакции проверяемого устройства на манипуляции с характеристиками задаваемыми специалистом по ремонту;

метод электропрогона - применяют в тех случаях, когда производят проверку после окончания ремонта или неисправности носят неустойчивый характер. При электропрогоне аппаратура включается на время от 4 до 12 часов;

метод последовательного контроля - заключается в проверке прохождения электрического сигнала от блока к блоку и по каскадно до обнаружения неисправности. Этот метод целесообразно применять при поиске неисправностей в устройствах содержащих небольшое число каскадов выполненных на транзисторах и микросхемах. Обычно метод используют по принципу от конца к началу. То есть сначала контроль сигнала осуществляют в выходной части устройства, а затем перемещаются в сторону входа пока не будет обнаружен нормальный сигнал;

метод «черного» ящика - применяется, если в устройстве имеется большое количество интегральных микросхем выполняющих определенные функции.

Прочтите также:

Сети передачи дискретных сообщений
Техника передачи дискретных сообщений играет все большую роль в жизни человеческого общества. Без нее немыслимо создание современных автоматизированных систем управления для различных от...

Синтез устройства, производящего арифметическую операцию суммирования по модулю семь
Необходимо синтезировать устройство производящие арифметическую операцию суммирования по модулю семь двух чисел в двоичном коде. При выполнении данной операции для представления ка...

За последние годы резко увеличились темпы технического прогресса, научно-технической революции во многих областях современной техники и, прежде всего в радиоэлектронике и автоматике. ...

Практические методы поиска и устранения неисправностей в РЭА, приведены без привязки к конкретному оборудованию. Под причинами неработоспособности подразумеваются 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.

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.
• 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.

Схема описания методов: суть метода возможности метода, достоинства метода, недостатки метода, применение метода

1. Выяснения истории появления неисправности. Суть метода:

История появления неисправности много может рассказать о локализации неисправности, о том какой модуль является источником неработоспособности системы, а какие модули вышли из строя в следствие первоначальной неисправности, о типе неисправного элемента. Также знание истории появления неисправности позволяет сильно сократить время тестирование 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.

Примеры: если неисправность сначала проявлялась редко, а затем стала проявляться чаще в течение недели или нескольких лет), то скорее всего неисправен электролитические конденсатор, электронная лампа или силовой полупроводниковый элемент чрезмерный разогрев которого приводит к ухудшению 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.

Возможности метода: Метод позволяет очень оперативно выдвинуть гипотезу о локализации неисправности.

Достоинства метода: нет необходимости знать тонкости работы изделия; оперативность; не требуется наличие документации.

Недостатки метода: необходимость получить информацию о событиях растянутых во времени, при которых вы не присутствовали, неточность и недостоверность предоставляемой информации; в некоторых случаях велика вероятность ошибки, и неточность локализации; требует подтверждения и уточнения другими методами.

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. 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 воздействие, 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. Наличие загрязнений может являться причиной не работоспособности РЭА или индикатором причины неисправности (например вытекание электролита).

Во всех случаях следует обратить внимание на любые механические повреждения корпуса, электронных элементов, плат, проводников, экранов и пр. пр.

Возможности метода:

Метод позволяет оперативно выявить неисправность и локализовать ее с точностью до элемента.

Достоинства метода: оперативность; 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.

2. Прозвонка. Суть метода:

Хотя данная методика имеет определенные недостатки она очень широко применяется в условиях мелкосерийного производства, в связи со своей простотой и эффективностью. Суть метода в том что при помощи омметра, в том или ином варианте, проверяется наличие необходимых связей и отсутствие лишних соединений (замыканий). На практике как правило достаточно проверить наличие необходимых связей и отсутствие замыканий 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.

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.

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.

4. Снятие внешних рабочих характеристик. Суть метода.

При применении метода изделие включается в рабочих условиях или в условиях имитирующих рабочие. Проверяют характеристики сравнивая их с необходимыми, характеристиками исправного изделия или теоретически рассчитанными.

Возможности метода: позволяет достаточно оперативно диагностировать изделие; позволяет примерно оценить расположение неисправности, выявить функциональный блок работающий не правильно, в случае если изделие работает не правильно.

Достоинства метода: достаточная 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.

Применение метода:

Например: В телевизоре наличие изображения и его параметры, наличие звука и его параметры, энергопотребление, тепловыделение. В мобильном телефоне на тестере проверяют параметре RF тракта и по отклонению тех или иных параметров судят о исправности функциональных блоков. и т.д.

5. Наблюдение прохождения сигналов по каскадам.

Данный метод достаточно эффективен. К недостаткам следует отнести трудоемкость и неоднозначность результата.

Суть метода в том, что при помощи измерительной аппаратуры (осциллограф, тестер, анализатор спектра и др.) наблюдают правильность распространение сигналов по каскадам и цепям устройства. В цепях с обратными связями очень тяжело получить однозначные результаты, 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.

Возможности метода: оценка работоспособности изделия в целом; оценка работоспособности по каскадам и функциональным блоком.

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.

6. Сравнение с исправным блоком.

Сравнение с исправным блоком очень эффективный метод, потому что документированы не все характеристики изделия и сигналы не во всех узлах схемы. Суть метода заключается в том, что сравниваются различные характеристики заведомо исправного изделия и не исправного. 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.

Возможности метода: оперативная диагностика в комбинации с другими методами.

Достоинства метода: оперативный поиск неисправностей, нет необходимости использовать документацию.

Недостатки метода: необходимость в наличии исправного изделия, необходимость в комбинации с другими методами

7. Моделирование.

Суть метода в том, что 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.

При устранении периодический 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.

Возможности метода: оперативное и адекватное выдвижение гипотезы о локализации неисправности.

Достоинства метода: возможность работать с исчезающими неисправностями, адекватность оценки.

Недостатки метода: необходим высокая квалификация исполнителя, необходима комбинация с другими методами.

8. Разбиение на функциональные блоки.

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.

Возможности метода: позволяет оптимизировать применение других методов.

Достоинства метода: ускоряет процесс поиска неисправности

Недостатки метода: необходимо глубокое знание схемотехники изделия

9. Временная модификация схемы.

Частичное отключение цепей применяется в следующих случаях:

• когда цепи оказывают взаимное влияние и не ясно 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.

Возможности метода: локализация неисправности в цепях с ОС, точная локализация неисправности.

Достоинства метода: позволяет более точно локализовать неисправность.

Недостатки метода: необходимость модифицировать систему, необходимость знания тонкостей работы устройства.

10. Включение функционального блока вне системы, в условиях моделирующих систему. 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. При применении данного метода необходимо следить за корректностью создаваемых условий и применяемых тестов. Блоки могут быть плохо согласованный между собой на стадии разработки.

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

11. Предварительная проверка функциональных блоков.

Очень широко применяется для профилактики неисправностей системы в условиях производства новых изделий. Функциональный блок предварительно проверяется вне системы, на специально изготовленном стенде (рабочем месте ).

При ремонте, 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.

12. Метод замены.

Подозреваемый блок/компонент заменяется на заведомо исправный. И проверяется функционирование системый. По результатам проверки судят о правильности гипотезы в отношении неисправности. Возможны несколько случаев:

• когда поведение системы не изменилось, это означает что гипотеза не верна
• 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 строй в результате перенапряжения.

13. Проверка режима работы элемента.

Суть метода в том, что проверяют соответствие токов и напряжений в схеме предположительно правильным, отраженным в документации, рассчитанным при моделировании, полученным при исследовании исправного блока. На основании этого делают заключение о исправности элемента.

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).

14. Провоцирующие воздействие.

Повышение или понижение температуры, влажности механическое воздействие. Подобные воздействия очень эффективно для обнаружения пропадающих неисправностей.

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.

16. Выполнение тестовых программ.

Суть метода заключается в том, что 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. ).

Метод применим только для заключительного тестирования и устранения очень мелких недоработок.

Метод имеет существенные недостатки т.к. для исполнения тестовой программы ядро системы должно находиться в исправном состоянии, не правильный отклик не позволяет точно локализовать неисправность (может быть неисправна как периферия так и ядро системы, так и тест-программа ).

К достоинствам метода следует отнести очень быструю оценку по критерию работает — не работает.

17. Пошаговое исполнение команд.

Этот метод можно классифицировать как одну из разновидностей «метода исполнения тестовых программ», но применение метода возможно на почти не работоспособной системе. Метод очень эффективен для отладки микропроцессорных систем на стадии разработки.

К недостаткам метода следует отнести очень большую трудоемкость. К достоинствам очень низкую стоимость необходимого оборудования.

18. Тестовые сигнатуры.

19.«Выход на вход».

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.

20. Типовые неисправности.

21. Анализ влияния неисправности.

При разработке, производстве и эксплуатации радиоэлектронных устройств с применением электронной измерительной аппаратуры применяются различные методы измерений физических величин. Многие из таких измерений обеспечиваются переносными комбинированными электроизмерительными приборами.

Простота, удобство реализации и достаточно высокая точность измерений большинства физических величин с помощью комбинированных электроизмерительных приборов способствовало их распространению при эксплуатации вооружения, военной и специальной техники в воинских частях.

Комбинированными электроизмерительными приборами пользуется или начинает пользоваться широкий круг лиц, часто не обладающий специальными знаниями в области радиоэлектронных измерений. Так в процессе эксплуатации комбинированных приборов могут возникать различного вида неисправности, как вызванные износом и старением элементов системы, так и неправильными действиями личного состава .

Установление причин неисправностей в комбинированных приборах облегчает дефектацию и их последующий ремонт. Основными причинами возникновения неисправностей комбинированных электроизмерительных приборов являются:

1. Перегрузки. При перегрузках возникают как механические, так и электрические неисправности: нарушение изоляции, обрывы и короткие замыкания в цепях, потемнение шкал и стекол, повреждение указателя измерительного механизма, оплавление контактов, сгорание токоподводящих растяжек, заклинивание подвижных частей, выход из строя электрорадиоэлементов.
2. Естественный износ при длительной эксплуатации: изнашиваются концы осей (керны) измерительного механизма, стареют (теряют свойства) магниты, ослабевает крепёж и нарушается взаимное расположение деталей, окисляются металлические детали, расслаиваются печатные платы, изменяются упругие свойства токоподводящих растяжек, изменяется цвет шкал, отслаивается краска на стрелках и шкалах, отклеиваются стёкла, ломаются винты корректоров, деформируются ограничители движения стрелки, изменяются параметры электрорадиоэлементы.
3. Воздействие радиации на материалы и электрорадиоэлементы вызывает радиационные повреждения, приводящие к обратимым и необратимым изменениям их параметров. Под влиянием нейтронного облучения происходят изменения значений параметров металлов, таких как коэрцитивная сила, магнитная проницаемость и остаточное намагничивание. Радиационное облучение способствует коррозии металлов, изменяет технические характеристики электрорадиоэлементов.
4. Климатические факторы (температура, влажность, давление воздуха, солнечная радиация, ветер, пыль и песок) ускоряют старение комбинированных приборов.
5. Длительное хранение приборов, особенно в условиях, отличающихся от нормальных, также является причиной возникновения неисправностей приборов. При хранении концы осей (керны) измерительного механизма часто ржавеют, что порождает затирание подвижных частей, ржавлению и коррозии подвержены внутрирамочные магниты. Причиной появления неисправностей может служить плохое уплотнение корпусов, из-за чего внутрь прибора может попасть пыль, ферромагнитные частицы и влага.
6. Эксплуатационные факторы обусловлены действиями обслуживающего персонала, которые снижают работоспособность приборов или вызывают их отказы. Их причинами являются низкая квалификация личного состава, нарушение инструкций по эксплуатации, несвоевременная поверка приборов, неправильная регулировка, несоответствие условий эксплуатации рабочим условиям для данного прибора, отсутствие технического обслуживания, некачественно проведенный предыдущий ремонт прибора.

Обнаружение причин неисправностей комбинированных приборов (диагностика) – сложный и трудоемкий процесс, на который уходит до 70% от всего времени, затрачиваемого на ремонт прибора. Поэтому очень важно знать принцип действия, устройства, конструктивные особенности комбинированных приборов (ввиду их многообразия), правила их эксплуатации и наиболее часто встречающиеся неисправности.

Данные о действительном состоянии измерительных приборов ремонтник получает как путем непосредственного восприятия, так и с помощью технических средств – измерительных приборов. Наиболее целесообразной последовательностью сбора информации при поиске причин неисправности является постепенное сужение границ области неисправной части прибора до тех пор, пока неисправность не будет локализована до конкретного поврежденного элемента. Для этого используют ряд методов обнаружения неисправностей:

1. Внешний и внутренний осмотр. Преимуществом является простота и наглядность. Главный недостаток – ограниченность, обнаружить неисправности удается только при наличии явно выраженных внешних признаков.
2. Метод характерных признаков. Не требует глубоких знаний физических процессов в ремонтируемом приборе и повышает эффективность работы малоопытного ремонтника. Исправность прибора оценивается по перечню характерных неисправностей на основании признаков, характеризующих эти неисправности однозначно. Достоинство метода: не требуется специальная контрольно-измерительная аппаратура. Недостатки метода: таблицы не всегда обеспечивают однозначную связь между табличными признаками отказа и реально существующим отказом, часто различные отказы имеют одни и те же сходные внешние признаки, процесс поиска отказов не оптимизируется по времени, перечни не могут быть полными для новых приборов, поступающих в эксплуатацию.
3. Метод последовательной поэлементной проверки. Заключается в том, что подозреваемые в неисправности элементы прибора заменяются заведомо исправными. Если после замены элемента признаки нормальной работы восстанавливаются, считают, что причиной отказа был замененный элемент. Достоинство метода – простота заключения о неисправности прибора, недостаток – элементы, поставленные взамен неисправных, могут оказаться в ненормальных режимах и могут выйти из строя (вторичная неисправность). При этом причина отказа так и остается невыясненной.
4. Метод половинного разбиения (средней точки). При первой проверке схему прибора делят приблизительно на две равные части, либо по количеству элементов, либо по условной вероятности отказов элементов схемы. После первой проверки каждой части схемы выполняют вторую, при которой неисправная часть схемы разделена на две равные части. Процесс повторяют до тех пор, пока не будет обнаружен неисправный элемент. Удобно деление производить по функциональному признаку (схему измерения постоянного тока, схему измерения сопротивления, схему измерения емкости, схему измерения параметров транзисторов). Метод половинного разбиения позволяет минимизировать число проверок, необходимое для обнаружения неисправного элемента.
5. Метод сравнения. Режимы работы исследуемого неисправного участка сравниваются с реальными режимами работы однотипного заведомо исправного прибора. Данный метод может быть применим при наличии исправных однотипных приборов.
6. Промежуточные измерения. Один из широко распространенных способов на конечном этапе поиска неисправностей, когда границы сужены до участка и остается найти неисправный элемент. Он заключается в выявлении неисправного элемента путем произведения измерения сопротивления цепей, режимов питания и других параметров. Результаты сравниваются с контрольными картами сопротивлений и напряжений, таблицами режимов или рисунками на полях электрических схем. Там где отсутствуют карты сопротивлений (напряжений), целесообразно составить их самостоятельно, конкретно для каждого типа прибора .

Поиск неисправностей комбинированных приборов является процессом, требующим соответствующих теоретических знаний, практических навыков, многостороннего подхода, а зачастую и многократного повторения одних и тех же операций. Перед тем как приступить к поиску неисправностей, следует изучить эксплуатационную и ремонтную документацию на прибор. Необходимо твердо знать и строго соблюдать меры безопасности и правила обращения с элементами схем. Неисправности отыскивают в несколько этапов с постепенным сужением круга поиска, сочетая логический анализ с визуальным и инструментальным контролем.

Для обнаружения и устранения неисправностей поступившие в ремонт комбинированные приборы подвергаются: внешнему осмотру без вскрытия прибора; опробованию в режимах измерения силы тока, напряжения и сопротивления (измерения I, V, R); внутреннему осмотру после вскрытия прибора; проверке под током (напряжением); регулированию и настройке.

Внешний осмотр прибора проводится без снятия с прибора крышки или основания. При этом проверяют наличие и сохранность действующих мастичных клейм, состояние корпуса, работу корректора, уравновешенность подвижной части измерительного механизма, свободное перемещение указателя, отсутствие отсоединившихся деталей и посторонних предметов, герметичность и надежность крепления стекла, исправность соединительных проводников, исправность переключателей и клемм, плавность работы потенциометров, четкость надписей на передней и тыльной табличках (т.н. шильдиках). При проверке состояния корпуса следует обратить внимание на отсутствие трещин, сколов неплотного прилегания крышки к корпусу, измерительного механизма к крышке. Головка корректора должна свободно перемещаться вправо и влево с перемещением указателя в соответствующую сторону относительно нулевой отметки шкалы. Уравновешенность подвижной части измерительного механизма определяется путем наклона прибора в разные стороны на угол 5°. Если при этом смещение указателя от нулевого положения будет превышать значения основной допустимой погрешности, измерительный механизм подлежит ремонту – уравновешиванию подвижной части .

Исправность соединительных проводников проверяется с помощью омметра. При проверке обращается внимание на исправность наконечников проводников. Переключатель должен переключаться без больших усилий и четко фиксироваться в каждом положении. Ручки потенциометров должны вращаться плавно, без заеданий. Клеммы (зажимы) должны быть надежно закреплены, не иметь сколов, обеспечивать надежный контакт подсоединяемых проводников. Удостовериться в том, свободно ли перемещение подвижной части, можно поворотом корпуса прибора в горизонтальной плоскости. В силу инерции подвижная часть с указателем остаются на месте и указатель «проходит» всю шкалу .

Практически большинство комбинированных приборов поступают на ремонт от поверителей после забракования, т.е. выявления несоответствия требованиям метрологических характеристик. Однако причины, вызвавшие это несоответствие, могут быть не ясны. К тому же поверители прекращают поверку прибора, обнаружив первую неисправность. Поэтому ремонтнику для более полной дефектации прибора необходимо провести опробование прибора в разных режимах измерения I, V, R. После включения прибора в измерительную цепь, необходимо внимательно следить за его работой. При появлении искрения, чрезмерному нагреву или дыму необходимо немедленно выключить источник тока (напряжения), обезопасив остальные участки схемы от возможных зависимых повреждений.

При внутреннем осмотре проверяется возможность свободного перемещения подвижной части (обычно дуют на стрелку, и следят за ее перемещением вдоль шкалы), уточняют место обрыва цепи, состояние внутреннего монтажа, а также шунтов, катушек, резисторов, растяжек и магнитов.

Наиболее характерными неисправностями могут быть следующие:

Выход из строя одного или нескольких резисторов (катушек);

Неисправность измерительного механизма;

Выход из строя реостата установки нуля омметра;

Выход из строя переключателей рода работ, переключателя пределов измерений;

Выход из строя трансформаторов;

Нарушение контактов в местах соединений элементов;

Коррозия, загрязнение контактов (контактных пружин) в отсеке питания прибора.

Выход из строя любого резистора (катушки) зачастую можно выявить визуально. Они не должны иметь вздутостей, следов обугливания и подтеков, керамика не должна иметь сколов и трещин, выводы должны быть надежно закреплены.

В измерительном механизме могут быть следующие неисправности:

Обрыв растяжки;

Обрыв цепи рамки;

Нарушение уравновешенности подвижной части;

Затирание.

Обрыв растяжки обнаруживается при осмотре измерительного механизма. Обрыв в цепи рамки обнаруживается с помощью омметра. При данной неисправности измерительный механизм подлежит замене. Устранение неуравновешенности производится путем добавления или уменьшения количества припоя на противовесы стрелки. В том случае, если стрелка искривлена, перед уравновешиванием ее следует выпрямить. При затирании стрелка прибора будет возвращаться к нулевой отметке скачками или вовсе остановится в какой-то точке шкалы. Затирание может быть между рамкой и магнитом, между стрелкой и неровностями шкалы, возможно попадание металлической стружки или посторонних включений в зазор между рамкой и магнитом. Неисправность устраняется путем ликвидации причины, ее вызвавшей. Обрыв цепи реостата влечет за собой отсутствие показаний на всех пределах измерения сопротивления. Потенциометры и реостаты должны быть надежно закреплены, иметь целые лепестки или зажимы. Ползунок должен плотно прилегать к проводу и плавно перемещаться. Об исправности диодов выпрямителя (кнопка «~» переключателя не нажата) судят по выполнению условия

R обр / R пр > 10 , (1)

где R обр – показания омметра при измерении обратного сопротивления диода, R пр – показания омметра при измерении прямого сопротивления диода (R пр = 10 – 100 Ом).

Переключатели должны работать четко, без больших усилий и с надежной фиксацией в каждом положении, переходное сопротивление замкнутых контактов должно быть равно «0» , трансформаторы должны быть точно закреплены на шасси (плате), железо их должно плотно стянуто, выводы обмоток закреплены лепестками на изоляционных планках, надежно припаяны к монтажным проводам. Трансформаторы не должны иметь подтеков изоляционного лака, цвет катушек должен быть ровным, без значительных потемнений. Целостность цепей обмоток проверяют омметром. Неисправные трансформаторы как правило, подлежат замене.

Вероятными точками обрыва электрической цепи могут быть места спаивания катушек, резисторов, катушек, пружин, рамок и т. п. Изменение цвета изоляции проводов и характерный запах указывают на поврежденные участки цепи. Поврежденный участок можно определить, проводя ориентировочные измерения.

В приборах, в схеме измерения которых применяются микросхемы, необходимо, контролировать напряжения источников питания, обратив особое внимание на состояние контактов (контактных пружин) в отсеке питания прибора.

Проверка полупроводниковых приборов – диодов, транзисторов, интегральных микросхем путем внешнего осмотра затруднительна, поскольку большая часть неисправностей этих приборов на внешнем виде не отражается. Наиболее объективная оценка качества всех элементов проводится при проверке под напряжением путем измерения режимов (по напряжению или току). При включенном приборе неисправности определяют и по таким признакам, как пробой напряжения, искрение, чрезмерное нагревание трансформаторов, транзисторов, микросхем, электролитических конденсаторов и других.

Устранение неисправностей начинается с изъятия из прибора обнаруженного неисправного элемента частичной разборкой прибора. При изъятии элемента необходимо запомнить взаимное расположение деталей, а также промаркировать проводники распаиваемого монтажа.

Изъятый элемент внимательно осматривается, при необходимости испытывается, а потом либо вновь изготавливается, либо ремонтируется, либо заменяется исправным. При проведении ремонтных работ требуется постоянный самоконтроль, проверка качества выполняемых работ. Попадание припоя и канифоли в прибор, плохие контакты в пайках, непрочное соединение, слабое крепление деталей – все это может привести к появлению дополнительных погрешностей.

После ремонта или замены деталей, влекущих за собой изменение параметров прибора, необходима его регулировка и подстройка.

В диагностике неисправностей большое значение имеет опыт эксплуатации и ремонта комбинированных приборов, знание их слабых мест, характерных неисправностей и причин их возникновения. Поэтому необходимо постоянно накапливать статистический материал по неисправностям, приводить детальный анализ вызвавших их причин, составлять и постоянно дополнять перечни неисправностей по каждому типу приборов. Данные меры будут способствовать оперативности восстановления комбинированных приборов.

1. Кулаков Е.В. Переносные стрелочные комбинированные приборы. Справочник по измерительной технике. М.: NT Press, 2005 – 208 с.
2. Зайцев С.В., Потерпеев Ю.П. Методическое пособие по ремонту переносных комбинированных приборов. Тейково.: ЦБИТ РВСН, 1999 – 20 с.
3. ГОСТ 8.497-83 Амперметры, вольтметры, ваттметры, варметры. Методы и средства поверки. М.: Издательство стандартов, 1983 – 10 с.
4. ГОСТ 8.409-81 Омметры. Методы и средства поверки. М.: Издательство стандартов, 1981 – 20 с.
5. Прибор электроизмерительный комбинированный Ц4353. Паспорт 2.278.032 ПС.

Практические методы поиска и устранения неисправностей в РЭА, приведены без привязки к конкретному оборудованию. Под причинами неработоспособности подразумеваются 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.

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.

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.

Схема описания методов: суть метода возможности метода, достоинства метода, недостатки метода, применение метода

1. Выяснения истории появления неисправности. Суть метода:

История появления неисправности много может рассказать о локализации неисправности, о том какой модуль является источником неработоспособности системы, а какие модули вышли из строя в следствие первоначальной неисправности, о типе неисправного элемента. Также знание истории появления неисправности позволяет сильно сократить время тестирование 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.

Примеры: если неисправность сначала проявлялась редко, а затем стала проявляться чаще в течение недели или нескольких лет), то скорее всего неисправен электролитические конденсатор, электронная лампа или силовой полупроводниковый элемент чрезмерный разогрев которого приводит к ухудшению 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.

Возможности метода: Метод позволяет очень оперативно выдвинуть гипотезу о локализации неисправности.

Достоинства метода: нет необходимости знать тонкости работы изделия; оперативность; не требуется наличие документации.

Недостатки метода: необходимость получить информацию о событиях растянутых во времени, при которых вы не присутствовали, неточность и недостоверность предоставляемой информации; в некоторых случаях велика вероятность ошибки, и неточность локализации; требует подтверждения и уточнения другими методами.

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. 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 воздействие, 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. Наличие загрязнений может являться причиной не работоспособности РЭА или индикатором причины неисправности (например вытекание электролита).

Во всех случаях следует обратить внимание на любые механические повреждения корпуса, электронных элементов, плат, проводников, экранов и пр. пр.

Возможности метода:

Метод позволяет оперативно выявить неисправность и локализовать ее с точностью до элемента.

Достоинства метода: оперативность; 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.

2. Прозвонка. Суть метода:

Хотя данная методика имеет определенные недостатки она очень широко применяется в условиях мелкосерийного производства, в связи со своей простотой и эффективностью. Суть метода в том что при помощи омметра, в том или ином варианте, проверяется наличие необходимых связей и отсутствие лишних соединений (замыканий). На практике как правило достаточно проверить наличие необходимых связей и отсутствие замыканий 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.

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.

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.

4. Снятие внешних рабочих характеристик. Суть метода.

При применении метода изделие включается в рабочих условиях или в условиях имитирующих рабочие. Проверяют характеристики сравнивая их с необходимыми, характеристиками исправного изделия или теоретически рассчитанными.

Возможности метода: позволяет достаточно оперативно диагностировать изделие; позволяет примерно оценить расположение неисправности, выявить функциональный блок работающий не правильно, в случае если изделие работает не правильно.

Достоинства метода: достаточная 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.

Применение метода:

Например: В телевизоре наличие изображения и его параметры, наличие звука и его параметры, энергопотребление, тепловыделение. В мобильном телефоне на тестере проверяют параметре RF тракта и по отклонению тех или иных параметров судят о исправности функциональных блоков. и т.д.

5. Наблюдение прохождения сигналов по каскадам.

Данный метод достаточно эффективен. К недостаткам следует отнести трудоемкость и неоднозначность результата.

Суть метода в том, что при помощи измерительной аппаратуры (осциллограф, тестер, анализатор спектра и др.) наблюдают правильность распространение сигналов по каскадам и цепям устройства. В цепях с обратными связями очень тяжело получить однозначные результаты, 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.

Возможности метода: оценка работоспособности изделия в целом; оценка работоспособности по каскадам и функциональным блоком.

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.

6. Сравнение с исправным блоком.

Сравнение с исправным блоком очень эффективный метод, потому что документированы не все характеристики изделия и сигналы не во всех узлах схемы. Суть метода заключается в том, что сравниваются различные характеристики заведомо исправного изделия и не исправного. 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.

Возможности метода: оперативная диагностика в комбинации с другими методами.

Достоинства метода – оперативный поиск неисправностей, нет необходимости использовать документацию.

Недостатки метода: необходимость в наличии исправного изделия, необходимость в комбинации с другими методами

7. Моделирование.

Суть метода в том, что 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.

При устранении периодический 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.

Возможности метода: оперативное и адекватное выдвижение гипотезы о локализации неисправности.

Достоинства метода: возможность работать с исчезающими неисправностями, адекватность оценки.

Недостатки метода: необходим высокая квалификация исполнителя, необходима комбинация с другими методами.

8. Разбиение на функциональные блоки.

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.

Возможности метода: позволяет оптимизировать применение других методов.

Достоинства метода: ускоряет процесс поиска неисправности

Недостатки метода: необходимо глубокое знание схемотехники изделия

9. Временная модификация схемы.

Частичное отключение цепей применяется в следующих случаях:

Когда цепи оказывают взаимное влияние и не ясно 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.

Возможности метода: локализация неисправности в цепях с ОС, точная локализация неисправности.

Достоинства метода - позволяет более точно локализовать неисправность.

Недостатки метода: необходимость модифицировать систему, необходимость знания тонкостей работы устройства.

10. Включение функционального блока вне системы, в условиях моделирующих систему. 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. При применении данного метода необходимо следить за корректностью создаваемых условий и применяемых тестов. Блоки могут быть плохо согласованный между собой на стадии разработки.

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

11. Предварительная проверка функциональных блоков.

Очень широко применяется для профилактики неисправностей системы в условиях производства новых изделий. Функциональный блок предварительно проверяется вне системы, на специально изготовленном стенде (рабочем месте).

При ремонте, 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.

12. Метод замены.

Подозреваемый блок/компонент заменяется на заведомо исправный. И проверяется функционирование системый. По результатам проверки судят о правильности гипотезы в отношении неисправности. Возможны несколько случаев:

Когда поведение системы не изменилось, это означает что гипотеза не верна

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 строй в результате перенапряжения.

13. Проверка режима работы элемента.

Суть метода в том, что проверяют соответствие токов и напряжений в схеме предположительно правильным, отраженным в документации, рассчитанным при моделировании, полученным при исследовании исправного блока. На основании этого делают заключение о исправности элемента.

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).

14. Провоцирующие воздействие.

Повышение или понижение температуры, влажности механическое воздействие. Подобные воздействия очень эффективно для обнаружения пропадающих неисправностей.

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.

16. Выполнение тестовых программ.

Суть метода заключается в том, что 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.).

Метод применим только для заключительного тестирования и устранения очень мелких недоработок.

Метод имеет существенные недостатки т.к. для исполнения тестовой программы ядро системы должно находиться в исправном состоянии, не правильный отклик не позволяет точно локализовать неисправность (может быть неисправна как периферия так и ядро системы, так и тест-программа).

К достоинствам метода следует отнести очень быструю оценку по критерию работает - не работает.

17. Пошаговое исполнение команд.

Этот метод можно классифицировать как одну из разновидностей «метода исполнения тестовых программ», но применение метода возможно на почти не работоспособной системе. Метод очень эффективен для отладки микропроцессорных систем на стадии разработки.

К недостаткам метода следует отнести очень большую трудоемкость. К достоинствам очень низкую стоимость необходимого оборудования.

18. Тестовые сигнатуры.

19.«Выход на вход».

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.

20. Типовые неисправности.

21. Анализ влияния неисправности.

Существуют два метода тестирования для диагностики неисправности электронной системы, устройства или печатной платы: функциональный контроль и внутрисхемный контроль. Функциональный контроль обеспе­чивает проверку работы тестируемого модуля, а внутрисхемный контроль состоит в проверке отдельных элементов этого модуля с целью выяснения их номиналов, полярности включения и т. п. Обычно оба этих метода при­меняются последовательно. С разработкой аппаратуры автоматического контроля появилась возможность очень быстрого внутрисхемного кон­троля с индивидуальной проверкой каждого элемента печатной платы, включая транзисторы, логические элементы и счетчики. Функциональ­ный контроль также перешел на новый качественный уровень благодаря применению методов компьютерной обработки данных и компьютерного контроля. Что же касается самих принципов поиска неисправностей, то они совершенно одинаковы, независимо от того, осуществляется ли про­верка вручную или автоматически.

Поиск неисправности должен проводиться в определенной логической последовательности, цель которой - выяснить причину неисправности и затем устранить ее. Число проводимых операций следует сводить к минимуму, избегая необязательных или бессмысленных проверок. Пре­жде чем проверять неисправную схему, нужно тщательно осмотреть ее для возможного обнаружения явных дефектов: перегоревших элементов, разрывов проводников на печатной плате и т. п. Этому следует уделять не более двух-трех минут, с приобретением опыта такой визуальный кон­троль будет выполняться интуитивно. Если осмотр ничего не дал, можно перейти к процедуре поиска неисправности.

В первую очередь выполняется функциональный тест: проверяется работа платы и делается попытка определить неисправный блок и по­дозреваемый неисправный элемент. Прежде чем заменять неисправный элемент, нужно провести внутрисхемное измерение параметров этого эле­мента, для того чтобы убедиться в его неисправности.

Функциональные тесты

Функциональные тесты можно разбить на два класса, или серии. Тесты серии 1 , называемые динамическими тестами, применяются к законченному электронному устройству для выделения неисправного каскада или блока. Когда найден конкретный блок, с которым связана неисправность, применяются тесты серии 2, или статические тесты, для определения одного или двух, возможно, неисправных элементов (резисторов, конден­саторов и т. п.).

Динамические тесты

Это первый набор тестов, выполняемых при поиске неисправности в элек­тронном устройстве. Поиск неисправности должен вестись в направлении от выхода устройства к его входу по методу деления пополам. Суть этого метода заключается в следующем. Сначала вся схема устройства де­лится на две секции: входную и выходную. На вход выходной секции подается сигнал, аналогичный сигналу, который в нормальных условиях действует в точке разбиения. Если при этом на выходе получается нор­мальный сигнал, значит, неисправность должна находиться во входной секции. Эта входная секция делится на две подсекции, и повторяется предыдущая процедура. И так до тех пор, пока неисправность не будет локализована в наименьшем функционально отличимом каскаде, напри­мер в выходном каскаде, видеоусилителе или усилителе ПЧ, делителе частоты, дешифраторе или отдельном логическом элементе.

Пример 1. Радиоприемник (рис. 38.1)

Самым подходящим первым делением схемы радиоприемника является деление на ЗЧ-секпию и ПЧ/РЧ-секцию. Сначала проверяется ЗЧ-секция: на ее вход (регулятор громкости) подается сигнал с частотой 1 кГц через разделительный конденсатор (10-50 мкФ). Слабый или искаженный сигнал, а также его полное отсутствие указывают на неисправность ЗЧ-секции. Делим теперь эту секцию на две подсекции: выходной каскад и предусилитель. Каждая подсекция прове­ряется, начиная с выхода. Если же ЗЧ-секция исправна, то из громкоговорителя должен быть слышен чистый тональный сигнал (1 кГц). В этом случае неис­правность нужно искать внутри ПЧ/РЧ-секции.

Рис. 38.1.

Очень быстро убедиться в исправности или неисправности ЗЧ-секции мож­но с помощью так называемого «отверточного» теста. Прикоснитесь концом отвертки к входным зажимам ЗЧ-секции (предварительно установив регулятор громкости на максимальную громкость). Если эта секция исправна, будет отче­тливо слышно гудение громкоговорителя.

Если установлено, что неисправность находится внутри ПЧ/РЧ-секции, сле­дует разделить ее на две подсекции: ПЧ-секцию и РЧ-секцию. Сначала прове­ряется ПЧ-секция: на ее вход, т. е. на базу транзистора первого УПЧ подается амплитудно-модулированный (AM) сигнал с частотой 470 кГц 1 через раздели­тельный конденсатор емкостью 0,01-0,1 мкФ. Для ЧМ-приемников требуется частотно-модулированный (ЧМ) тестовый сигнал с частотой 10,7 МГц. Если ПЧ-секция исправна, в громкоговорителе будет прослушиваться чистый тональный сигнал (400-600 Гц). В противном случае следует продолжить процедуру разбиения ПЧ-секции, пока не будет найден неисправный каскад, например УПЧ или детектор.

Если неисправность находится внутри РЧ-секции, то эта секция по возмож­ности разбивается на две подсекции и проверяется следующим образом. АМ-сигнал с частотой 1000 кГц подается на вход каскада через разделительный конденсатор емкостью 0,01-0,1 мкФ. Приемник настраивается на прием радио­сигнала с частотой 1000 кГц, или длиной волны 300 м в средневолновом диапа­зоне. В случае ЧМ-приемника, естественно, требуется тестовый сигнал другой частоты.

Можно воспользоваться и альтернативным методом проверки - методом покаскадной проверки прохождения сигнала. Радиоприемник включается и на­страивается на какую-либо станцию. Затем, начиная от выхода устройства, с по­мощью осциллографа проверяется наличие или отсутствие сигнала в контроль­ных точках, а также соответствие его формы и амплитуды требуемым критериям для исправной системы. При поиске неисправности в каком-либо другом элек­тронном устройстве на вход этого устройства подается номинальный сигнал.

Рассмотренные принципы динамических тестов можно применить к любому электронному устройству при условии правильного разбиения системы и подбора параметров тестовых сигналов.

Пример 2. Цифровой делитель частоты и дисплей (рис. 38.2)

Как видно из рисунка, первый тест выполняется в точке, где схема делится при­близительно на две равные части. Для изменения логического состояния сигна­ла на входе блока 4 применяется генератор импульсов. Светоизлучающий диод (СИД) на выходе должен изменять свое состояние, если фиксатор, усилитель и СИД исправны. Далее поиск неисправности следует продолжить в делителях, предшествующих блоку 4. Повторяется та же самая процедура с использовани­ем генератора импульсов, пока не будет определен неисправный делитель. Если СИД не изменяет свое состояние в первом тесте, то неисправность находится в блоках 4, 5 или 6. Тогда сигнал генератора импульсов следует подавать на вход усилителя и т. д.

Рис. 38.2.

Принципы статических тестов

Эта серия тестов применяется для определения дефектного элемента в каскаде, неисправность которого установлена на предыдущем этапе про­верок.

1. Начать с проверки статических режимов. Использовать вольтметр с чувствительностью не ниже 20 кОм/В.

2. Измерять только напряжение. Если требуется определить величину тока, вычислить его, измерив, падение напряжения на резисторе из­вестного номинала.

3. Если измерения на постоянном токе не выявили причину неисправно­сти, то тогда и только тогда перейти к динамическому тестированию неисправного каскада.

Проведение тестирования однокаскадного усилителя (рис. 38.3)

Обычно номинальные значения постоянных напряжений в контрольных точках каскада известны. Если нет, их всегда можно оценить с прие­млемой точностью. Сравнив реальные измеренные напряжения с их но­минальными значениями, можно найти дефектный элемент. В первую очередь определяется статический режим транзистора. Здесь возможны три варианта.

1. Транзистор находится в состоянии отсечки, не вырабатывая никакого выходного сигнала, или в состоянии, близком к отсечке («уходит» в область отсечки в динамическом режиме).

2. Транзистор находится в состоянии насыщения, вырабатывая слабый искаженный выходной сигнал, или в состоянии, близком к насыщению («уходит» в область насыщения в динамическом режиме).

$11.Транзистор в нормальном статическом режиме.

Рис. 38.3. Номинальные напряжения:

V e = 1,1 В, V b = 1,72 В, V c = 6,37В.

Рис. 38.4. Обрыв резистора R 3 , транзистор

находится в состоянии отсечки: V e = 0,3 В,

V b = 0,94 В, V c = 0,3В.

После того как установлен реальный режим работы транзистора, вы­ясняется причина отсечки или насыщения. Если транзистор работает в нормальном статическом режиме, неисправность связана с прохождением переменного сигнала (такая неисправность будет обсуждаться позже).

Режим отсечки транзистора, т. е. прекращение протекания тока, имеет место, когда а) переход база-эмиттер транзистора имеет нулевое напря­жение смещения или б) разрывается путь протекания тока, а именно: при обрыве (перегорании) резистора R 3 или резистора R 4 или когда не­исправен сам транзистор. Обычно, когда транзистор находится в состо­янии отсечки, напряжение на коллекторе равно напряжению источника питания V CC . Однако при обрыве резистора R 3 коллектор «плавает» и теоретически должен иметь потенциал базы. Если подключить вольт­метр для измерения напряжения на коллекторе, переход база-коллектор попадает в условия прямого смещения, как видно из рис. 38.4. По це­пи «резистор R 1 - переход база-коллектор - вольтметр» потечет ток, и вольметр покажет небольшую величину напряжения. Это показание полностью связано с внутренним сопротивлением вольтметра.

Аналогично, когда отсечка вызвана обрывом резистора R 4 , «плавает» эмиттер транзистора, который теоретически должен иметь потенциал ба­зы. Если подключить вольтметр для измерения напряжения на эмиттере, образуется цепь протекания тока с прямым смещением перехода база-эмиттер. В результате вольтметр покажет напряжение, немного большее номинального напряжения на эмиттере (рис. 38.5).

В табл. 38.1 подытоживаются рассмотренные выше неисправности.

Рис. 38.5. Обрыв резистора R 4 , транзистор

находится в состоянии отсечки:

V e = 1,25 В, V b = 1,74 В, V c = 10 В.

Рис. 38.6. Короткое замыкание пе­рехода

база-эмиттер, транзистор на­ходится в

состоянии отсечки: V e = 0,48 В, V b = 0,48 В, V c = 10 В.

Отметим, что термин «высокое V BE » означает превышение нормального напряжения прямого смещения эмиттерного перехода на 0,1 – 0,2 В.

Неисправность транзистора также создает условия отсечки. Напря­жения в контрольных точках зависят в этом случае от природы неис­правности и номиналов элементов схемы. Например, короткое замыкание эмиттерного перехода (рис. 38.6) приводит к отсечке тока транзистора и параллельному соединению резисторов R 2 и R 4 . В результате потенци­ал базы и эмиттера уменьшается до величины, определяемой делителем напряжения R 1 – R 2 || R 4 .

Таблица 38.1. Условия отсечки

Потенциал коллектора при этом, очевидно, ра­вен V CC . На рис. 38.7 рассмотрен случай короткого замыкания между коллектором и эмиттером.

Другие случаи неисправности транзистора приведены в табл. 38.2.

Рис. 38.7. Короткое замыкание между коллектором и эмиттером, транзистор находится в состоянии отсечки: V e = 2,29 В, V b = 1,77 В, V c = 2,29 В.

Таблица 38.2

Как объяснялось в гл. 21, ток транзистора определяется напряжением прямого смещения перехода база-эмиттер. Небольшое увеличение этого напряжения приводит к сильному возрастанию тока транзистора. Ко­гда ток через транзистор достигает максимальной величины, говорят, что транзистор насыщен (находится в состоянии насыщения). Потенциал

Таблица 38.3

коллектора уменьшается при увеличении тока и при достижении насыще­ния практически сравнивается с потенциалом эмиттера (0,1 – 0,5 В). Вооб­ще, при насыщении потенциалы эмиттера, базы и коллектора находятся приблизительно на одинаковом уровне (см. табл. 38.3).

Совпадение измеренных и номинальных постоянных напряжений и от­сутствие или низкий уровень сигнала на выходе усилителя указывают на неисправность, связанную с прохождением переменного сигнала, на­пример на внутренний обрыв в разделительном конденсаторе. Прежде чем заменять подозреваемый на обрыв конденсатор, убедитесь в его неис­правности, подключая параллельно ему исправный конденсатор близкого номинала. Обрыв развязывающего конденсатора в цепи эмиттера (C 3 в схеме на рис. 38.3) приводит к уменьшению уровня сигнала на выходе усилителя, но сигнал воспроизводится без искажений. Большая утечка или короткое замыкание в этом конденсаторе обычно вносит изменения в режим транзистора по постоянному току. Эти изменения зависят от статических режимов предыдущих и последующих каскадов.

При поиске неисправности нужно помнить следующее.

1. Не делайте скоропалительных выводов на основе сравнения измерен­ного и номинального напряжений только в одной точке. Нужно запи­сать весь набор величин измеренных напряжений (например, на эмит­тере, базе и коллекторе транзистора в случае транзисторного каскада) и сравнить его с набором соответствующих номинальных напряжений.

2. При точных измерениях (для вольтметра с чувствительностью 20 кОм/В достижима точность 0,01 В) два одинаковых показания в разных контрольных точках в подавляющем большинстве случаев указывают на короткое замыкание между этими точками. Однако бывают и исключения, поэтому нужно выполнить все дальнейшие про­верки для окончательного вывода.

Особенности диагностики цифровых схем

В цифровых устройствах самой распространенной неисправностью явля­ется так называемое «залипание», когда на выводе ИС или в узле схемы постоянно действует уровень логического 0 («константный нуль») или ло­гической 1 («константная единица»). Возможны и другие неисправности, включая обрывы выводов ИС или короткое замыкание между проводни­ками печатной платы.

Рис. 38.8.

Диагностика неисправностей в цифровых схемах осуществляется пу­тем подачи сигналов логического импульсного генератора на входы про­веряемого элемента и наблюдения воздействия этих сигналов на состо­яние выходов с помощью логического пробника. Для полной проверки логического элемента «проходится» вся его таблица истинности. Рассмотрим, например, цифровую схему на рис. 38.8. Сначала записываются логические состояния входов и выходов каждого логического элемента и сопоставляются с состояниями в таблице истинности. Подозрительный логический элемент тестируется с помощью генератора импульсов и логи­ческого пробника. Рассмотрим, например, логический элемент G 1 . На его входе 2 постоянно действует уровень логического 0. Для проверки эле­мента щуп генератора устанавливается на выводе 3 (один из двух входов элемента), а щуп пробника - на выводе 1 (выход элемента). Обращаясь к таблице истинности элемента ИЛИ-НЕ, мы видим, что если на одном из входов (вывод 2) этого элемента действует уровень логического 0, то уровень сигнала на его выходе изменяется при изменении логического со­стояния второго входа (вывод 3).

Таблица истинности элемента G 1

Например, если в исходном состоянии на выводе 3 действует логический 0, то на выходе элемента (вывод 1) присутствует логическая 1. Если теперь с помощью генератора изменить логическое состояние вывода 3 к логической 1, то уровень выходного сиг­нала изменится от 1 к 0, что и зарегистрирует пробник. Обратный резуль­тат наблюдается в том случае, когда в исходном состоянии на выводе 3 действует уровень логической 1. Аналогичные тесты можно применить к другим логическим элементам. При этих тестах нужно обязательно пользоваться таблицей истинности проверяемого логического элемента, потому что только в этом случае можно быть уверенным в правильности тестирования.

Особенности диагностики микропроцессорных систем

Диагностика неисправностей в микропроцессорной системе с шинной структурой имеет форму выборки последовательности адресов и данных, которые появляются на адресной шине и шине данных, и последующего сравнения их с хорошо известной последовательностью для работающей системы. Например, такая неисправность, как константный 0 на линии 3 (D 3) шины данных, будет указываться постоянным логическим нулем на линии D 3 . Соответствующий листинг, называемый листингом состояния, получается с помощью логического анализатора. Типичный листинг со­стояния, отображаемый на экране монитора, показан на рис. 38.9. Как альтернатива может использоваться сигнатурный анализатор для сбора потока битов, называемого сигнатурой, в некотором узле схемы и сравнения его с эталонной сигнатурой. Различие этих сигнатур указывает на неисправность.

Рис. 38.9.

В данном видео рассказывается о компьютерном тестере для диагностики неисправностей персональных компьютеров типа IBM PC: