Диагностика электронных систем Структура курса 42

Диагностика электронных систем Структура курса • • 42 лекції 13 лабораторних заняття (13 робіт) 14 тематичних заліків 1 екзамен

Тематика курса Змістовий модуль 1. Несправності електронних компонентів та їх діагностика 1. Вступ. 2. Несправності пасивних елементів, методи їх діагностики. 3. Несправності активних елементів, методи їх діагностики. Змістовий модуль 2. Ремонт ЕС 1. Види несправностей ЕС та методи їх знаходження і усунення. 2. Діагностика та ремонт різноманітних ЕС. Змістовий модуль 3. Діагностика та ремонт МПС 1. Особливості діагностики та ремонту МПС. 2. Відшукання програмних та апаратних збоїв. 3. Технічне обслуговування та регулювання МПС.

Балы Вид работы за одно всего Посещение лекций 1 9 Посещение лаб. зан. 1 9 Подготовленность к выполнению лаб. работы 2 8 Выполнение лаб. работы вовремя 1 4 Качество оформление отчёта по лаб. работе 2 8 Защита лаб. работы 5 20 Контрольная работа (1, 2, 3 модуль) 14 42 100

Базовая литература 1. Куликов Г. В. Ремонт и обслуживание: Учебное пособие – М. : ДМК Пресс, 2001. – 320 с. : ил. (Серия « Учебник» ) 2. Пис Р. А. Обнаружение неисправностей в аналоговых схемах. – М. : Техносфера, 2007. – 192 с. 3. Мидлтон Р. Г. Наладка и ремонт радиоэлектронных устройств, не имеющих технического описания: Пер. с англ. /Под ред. Ф. Н. Покровського – М. : Энергоатомиздат, 1994. – 304 с. 4. Поиск неисправностей в электрических схемах: Пер, с нем, — СПб. : БХВ-Петербург, 2010. — 256 с: ил.

Базовая литература 5. Поиск неисправностей в электрических схемах: Пер, с нем, — СПб. : БХВ-Петербург, 2010. — 256 с: ил. 6. Гомер Л. Дэвидсон Поиск неисправностей и ремонт электронной аппаратуры без схем – М. : ДМК Пресс, 2002. – 544 с.

Обнаружение неисправностей • У каждого отказа есть своя хитрость, к каждому нужен свой ключ • У каждого отказа есть своя причина, следовательно, она и в другой схеме может привести к отказу

Вопросы на которые надо дать ответ перед диагностикой системы 1. Работала ли эта система когда-нибудь правильно? 2. Что указывает на то, что она работает неправильно? 3. Когда она стала плохо работать или перестала работать? 4. Что происходило с системой до этого момента, после этого момента и непосредственно в момент отказа?

Поиск неисправности Необходимо всегда составлять подробный и оптимальный алгоритм поиска неисправности или использовать уже готовый, составленный ранее (можно найти в servicemanual) Пример. Отсутствует напряжение на выходе делителя: +2. 5 В 0 В +5 В R 1 R 2 R 3 R 64 R 65 R 66 R 127 R 128 Неоптимальный алгоритм: проверка подряд всех резисторов, начиная с R 1. Оптимальный: методом половинного деления. Т. е. проверяем напряжение посредине неисправной ветки (R 31 -R 32), потом посредине найденной и т. д. )

Общий алгоритм поиска • Сначала делается предположение, что же могло сломаться. • Затем проводится проверка или серия проверок, которые помогут определить неисправность, исходя из предположения. • Все проверки(тесты) должны быть выполнимы. • Если тест не выполним или трудно выполним, то иногда проще вместо него сделать серию более простых тестов. • Если положительных результатов по намеченному алгоритму, после прохождения всех тестов, не получено, то составляется другой алгоритм, как правило более подробный.

Примеры потенциальных опасностей • Малое расстояние между дорожками в высоковольтных цепях. • Расположение электролитических конденсаторов рядом с сильно нагревающимися элементами (радиаторами, мощными резисторами и т. д. ). • Не закреплённые дополнительно, кроме как пайкой, тяжелые элементы. • Применение режимов работы элементов на гране допустимых. • В программе возможны зависание и зацикливание при некорректных действиях пользователя, некорректных данных или в результате помех. • и т. д.

Оборудование для диагностики и ремонта электронных систем

1. Оборудование для разборки/сборки РЕА • Отвёртки, пассатижи, тиски, наборы ключей, скальпель, молоток, зубило и т. д.

2. Монтажно-демонтажное оборудование • Паяльники, паяльные станции, фены, флюсы, припои и т. д.

3. Измерительное оборудование • Вольтметры, амперметры, комбинированные приборы (тестеры, мультиметры), осциллографы, генераторы и т. д.

4. Системы питания • Источники тока, напряжения, стабилизированные, с регулировкой, многоканальные, трансформатор гальванической развязкой, ЛАТР и т. д.

5. Специализированные тестовые стенды

• 6. Ремкомплекты или аналогичная исправная РЭА (резисторы, конденсаторы и т. д. ) • 7. Принципиальные схемы и другая документация на системы. • 8. Правильно организованное рабочее место • 9. Специализированное программное обеспечение для диагностики и прошивки.

Неисправности на уровне компонентов Пассивные компоненты

Резисторы

Неисправности резисторов • • • Перегорание резистивного слоя (обугливание) Изменение сопротивления Обрыв Нарушение контакта ползунка у переменных и подстроечных резисторов Износ резистивного слоя у переменных резисторов Диагностика Внешний осмотр Измерение сопротивления омметром Измерение падения напряжения на резисторе при известном токе Измерение тока через резистор при известном напряжении

Бестрансформаторный сетевой блок питания с гасящим конденсатором

Бестрансформаторный сетевой блок питания с гасящим конденсатором

Конденсаторы

Неисправности конденсаторов Пробой Потеря ёмкости (особенно у электролитических) Обрыв Утечка Диагностика • Внешний осмотр (трещины, вздутие, протечка электролита) • Измерение ёмкости • Измерителем иммитанса (импеданса, ESR) • Измерение сопротивления утечки мегаомметром • Присоединением параллельно заведомо исправного конденсатора Осторожно! Конденсатор может быть заряжен! • •

Неисправные конденсаторы

Индуктивные элементы

Неисправности индуктивных элементов • • Механические повреждения сердечника Обрыв Межвитковые замыкания Межвитковый пробой Диагностика Внешний осмотр (трещины, сколы, почернения вокруг вывода) «Прозвонка» (измерение сопротивления) Измерителем индуктивности и добротности Измерение прибором диагностики КЗ-витков

Неисправности сборки и монтажа • Печатные платы • Разъёмы • Коммутирующие элементы (реле, переключатели, кнопки) • Соединительные провода и кабели

Неисправности в печатных платах 1. Механические и термические повреждения. 2. Печатная плата изготовлена из несоответствующего материала. 3. Плохое качество изготовления печатной платы. 4. Отслоение контактных площадок. 5. Дефекты в пайке (холодная пайка, кольцевые трещины). 6. Загрязнение поверхности (потёки на поверхности ПП). 7. Неправильное размещение компонентов на печатной плате. Диагностика • Внешний осмотр • «Прозвонка» (измерение сопротивления цепей)

Холодная пайка и кольцевые трещины

Неисправности в разъёмах • Нарушение контакта из-за окисления. • Механические повреждения штырька. • Нарушение контакта в месте крепления провода к штырьку. • Не до конца или неправильно состыкованы разъёмы Диагностика • Внешний осмотр • Перекоммутация • «Прозвонка» (измерение сопротивления цепей)

Неисправности в реле и переключателях Подгорание контактов. Залипание контактов. Окисление контактов. Обрыв обмотки реле. Механический износ подвижных частей Диагностика • Механическим воздействием • «Прозвонка» (измерение сопротивления цепей) • Внешний осмотр для открытых контактов • • •

Неисправности в проводах и кабелях • Обрыв (явный и скрытый). • Нарушение изоляции и замыкание с другими цепями. Диагностика • Внешний осмотр • «Прозвонка» (измерение сопротивления цепей)

Неисправности на уровне компонентов Активные компоненты

Неисправности в диодах, стабилитронах и тиристорах • Пробой (превышение допустимого обратного напряжения) • КЗ (превышение тока, мощности или частоты – перегрев и КЗ) • Утечка (большой обратный ток) Диагностика • «Прозвонка» (измерения сопротивления или падения напряжения в прямой и обратной полярности) • Характериограф (снятие ВАХ)

«Прозвонка» диодов

Проверка тиристоров

«Прозвонка» биполярных транзисторов

Определение коллектора и эмиттера • Самое верное решение – специальный тестер транзисторов или мультиметр с возможностью измерение h 21 e транзистора. • Если нету, то можно определить и обычным омметром(килоомметром): - чаще всего сопротивление (но не падение напряжения на переходе) коллекторного перехода больше чем эмиттерного, но не всегда (могут быть равны); - сопротивление к-э перехода в правильной полярности меньше. Но оно составляет десятки-сотни мегаом; - если нет мегомметра, можно применить обычный килоомметр и палец.

Определение коллектора и эмиттера 1. Подсоединить выводы омметра к предполагаемым коллекторному и эмиттерному выводам транзистора. 2. Зажать вывод базы и какой-нибудь другой вывод между большим и указательным пальцами, создав тем самым вспомогательное сопротивление. Зафиксировать значение сопротивления, показываемое прибором. 3. Теперь зажать вывод базы и оставшийся вывод. Зафиксировать показания прибора. 4. Поменять местами выводы омметра и повторить п. 2 и 3. 5. Коллектором будет тот вывод, относительно которого прибор показывает наименьшее значение сопротивления при подаче части напряжения от источника прибора через делитель (палец) на вывод базы. Если кожа очень сухая, а входное сопротивление вольтметра 1 к. Ом, можно слегка смочить пальцы для подачи достаточного напряжения на вывод базы.

Определение коллектора и эмиттера - + МОм + - + МОм МОм - МОм + +

«Прозвонка» биполярных транзисторов • Иногда может быть не обычный транзистор а, например, составной (Дарлингтона и др. ) или «цифровой» - биполярный транзистор со встроенными сопротивлениями в базе. Также может присутствовать обратный диод параллельно к-э переходу. Соответственно это надо учитывать при прозвонке, особенно если её результаты подозрительны.

«Прозвонка» полевых транзисторов

Неисправности в светодиодах и оптронах Перегрев (при монтаже/демонтаже, неправильных режимах) Механическое разрушение Пробой (превышение допустимого обратного напряжения) КЗ (превышение тока, мощности или частоты – перегрев и КЗ) Утечка (большой обратный ток) Диагностика • Внешний осмотр • «Прозвонка» (измерения сопротивления или падения напряжения в прямой и обратной полярности) • Характериограф (снятие ВАХ) • • •

Неисправности в микросхемах • Нарушение режимов работы • Перегрев/перегрузка для мощных микросхем (стабилизаторы, усилители, ключи и т. д. ) • Статическое электричество • Дефекты при производстве Диагностика • Внешний осмотр • Измерение режимов по постоянному току на выводах • Контроль формы сигналов на выводах (осциллографом) • Замена на заведомо исправную

Пробой от статического электричества • Часто пробивается полностью или частично один из входных диодов: • Диагностируется «прозвонкой» вывода на общий вывод и вывод питания микросхемы или замером напряжения на выводе.

Диагностика и ремонт отдельных узлов и блоков электронных систем

Техника обнаружения причины неустойчивой неисправности 1. Выявление какой-либо зависимость появления неисправности: от времени суток, от напряжения в сети, от продолжительности работы, от фазы луны и т. д. 2. Наблюдение за устройством несколькими людьми, каждый может заметить свою особенность. 3. Внешние воздействие на схему, которые приводят к проявлению неисправности. (Нагреть или охладить, применить вибрацию, механический удар, деформацию платы в разных местах и т. д. ) 4. Применение осциллографа с памятью или схемы сбора данных для фиксации и сохранения параметров во время проявления неисправности. 5. Консультация с коллегами или в интернете, возможно кто-то уже сталкивался с подобной неисправностью.

Диагностика и ремонт систем питания

Диагностика и ремонт систем питания При появлении неисправности в системе питания чаще всего нарушается работа всей системы. Системы питания бывают: - автономные источники (батареи, аккумуляторы); - трансформаторные (НЧ-трансформатор, выпрямителя, фильтра и стабилизатора постоянного напряжения. Стабилизатор может быть импульсным); - импульсные источники питания (ИИП) (бестрансформаторные – без НЧ-трансформатора, но, обычно, есть импульсный трансформатор); - комбинированные (ИИП + аккумулятор и т. д. ).

Структуры сетевых ИП НЧ источник питания Сеть Выключатель Предохранитель НЧтрансформатор Выпрямитель1 Фильтр1 . . . Выпрямитель N Фильтр N Стабилизатор 1 Стабилизатор N

Структуры сетевых ИП ~220 В Сеть Выключатель Импульсный источник питания Предохранитель Помехоподавляющий фильтр Сетевой выпрямитель Конденсатор фильтра +310 В Силовой ключ Цепи защиты ВЧ трансформатор Выпрямитель1 . . . Выпрямитель N Питание системы управления Система управления (ШИМ) Обратная связь Фильтр1 Фильтр N Стабилизатор 1 Стабилизатор N

Диагностика и ремонт систем питания Неисправности сетевого источника питания характеризуются следующими признаками: 1) при включении устройства сгорают предохранители в первичной обмотке трансформатора. Это происходит из-за большого потребляемого тока устройством. Причинами могут быть: а) пробой электролитических конденсаторов фильтра; б) пробой конденсаторов, варисторов, супрессоров сетевого помехоподавляющего фильтра. в) пробой диодов выпрямителя; в) замыкание во вторичных цепях трансформатора; г) межвитковые замыкания в трансформаторе. е) пробой силового ключа в импульсном ИП. г) неисправность системы управления(микросхемы) в ИИП.

Диагностика и ремонт систем питания 2) отсутствуют все напряжения на выходе: а) обрывов в первичной обмотке трансформатора; б) обрыв в цепях подачи питания на первичной стороне; в) обрыв силового ключа в импульсном ИП или цепей его питания; г) неисправность системы управления(микросхемы) в ИИП, её обвязки или цепей обратной связи, защиты и т. д. 3) отсутствует одно из напряжений на выходе: а) обрывов во вторичной обмотке трансформатора; б) обрыв в диодах выпрямителя; в) обрыв в элементах стабилизатора; и т. д.

Диагностика и ремонт систем питания 3) выходное напряжение значительно ниже нормы: а) уменьшение емкости электролитических конденсаторов или увеличение тока утечки; б) увеличение потребляемого тока схемой; в) выхода из строя одного из диодов выпрямителя; г) неисправна цепь стабилизации напряжения; 4) выходное напряжение значительно выше нормы: а) неисправна цепь стабилизации напряжения; б) значительное уменьшение потребляемого тока схемой;

Диагностика и ремонт систем питания 5) недостаточная фильтрация выходного напряжения(большие пульсации): а) обрыв или высыхания электролитических конденсаторов фильтра; б)наличия короткозамкнутых витков в дросселе фильтра; в)обрыв диода в плечах схемы выпрямления;

Порядок диагностики сетевого ИП 1) Отсоединяем ИП от схемы и нагружаем на эквивалент нагрузки, при необходимости. 2) Проверяем соответствия номиналу уровней выходных напряжений и их пульсаций на ХХ и под номинально нагрузкой. 3) При отсутствии всех выходных напряжений, проверяем наличие напряжения питания на входе ИП, исправность элементов в первичных цепях и в цепях обратной связи. 4) При несоответствии уровней всех выходных напряжений (все завышены или все занижены) при номинальной нагрузке и допустимом входном напряжении, проверяем первичные цепи и цепи стабилизации ИП. 5) При несоответствии номиналу одного из выходных напряжений, ищем причину во вторичных цепях, формирующих это напряжение.

Трансформаторный блок питания

Блок питания спутникового ресивера

Компьютерный ИП