Методи пошуку несправностей

1 Класифікація дефектів радіоапаратури

Усі дефекти, що зустрічаються в радіоапаратурі можна розділити за такими ознаками: трудоємність знаходження, складність, швидкість виявлення, особливості виявлення, місце знаходження дефекту, зовнішньому проявленню, джерелу несправностей, причинами виникнення. Відповідно до цих ознак розглянемо класифікацію дефектів радіоапаратури:

1) Трудомісткість виявлення:

- очевидні дефекти, на пошук яких затрачується мало часу;

- типові дефекти, що мають однозначний зв'язок із їхніми зовнішніми проявами;

- нетипові дефекти (наприклад, зникнення кольору) потребують більше часу на пошук дефекту.

2) Складність:

- прості – дефект очевидний і легко усувається;

- нескладні – дефект легко відшукується, проте усунення його ускладнене (заміна вийшовшої з ладу друкованої плати);

- складні – дефект непросто відшукати, але легко усунути (шматочок припою між друкованими провідниками, погана пайка);

- дуже складні – дефект важко відшукати й усунути (дуже рідко пропадає зображення, викликане випадковими міжелектродними замиканнями в кінескопі).

3) Кількість:

- одиночні дефекти;

- групові дефекти (зрив рядкової синхронізації, пропаданння звуку, відсутність червоного кольору, що виявляються одночасно).

4 ) Зв'язаність:

- незалежні дефекти (пропадання кадрової розгортки, мале підсилення на 8 каналі );

- групові дефекти, причому кореляція може бути викликана причинами несправності як самого пристрою, так і умовами експлуатації.

5) Швидкість прояву:

- раптові дефекти (пропав звук);

- поступові дефекти (порушення балансу білого через втрату емісії катоду кінескопа).

6) Особливості прояву:

- ефекти, що виявляються (не включається);

- непостійні дефекти, що виявляються час від часу без явних причин (пропадання зображення й звуку);

- дефекти виявляються або пропадають із прогрівом;

- дефекти виявляються або пропадають при механічних впливах;

- дефекти проявляються при пониженій напрузі живлення.

6) Зовнішній прояв:

- дефекти, пов'язані з відсутністю якогось параметра радіоапаратури ;

- дефекти, пов'язані з невідповідністю якогось параметра нормі;

- дефекти, пов'язані з появою у вихідних сигналах пристрою небажаних сигналів (вертикальна світла смуга на зображенні, рокіт при звуковому супроводі ).

7) Причини виникнення. Причини виникнення дефектів у РЕА можуть бути випадковими й детермінованими, тобто цілком визначеними, котрі можливо передбачити. Головні детерміновані причини:

· несправності конструкції, закладені при її розробці:

o використання в пристрої малонадійних елементів (наприклад, конденсатори типу К10-7Б);

o використання елементів, які експлуатуються в режимах, близьких до гранично допустимих (вихідні транзистори блоків кадрової й рядкової розгорток , блоку живлення);

o застосування конструктивних рішень, що не забезпечують надійності контактних з'єднань або, навпаки, які викликають небажанні зв'язки.

Приклад. Блочно-модульний принцип побудови сучасної РЕА при всій його надійності істотно збільшує число рознімних з'єднань. Недостатня надійність механічних контактів підвищує можливість їхніх відмов.

· Порушення технологічної дисципліни при виготовленні РЕА на заводі.

Ділянка 0 - t₁ (рис.1) відповідає проміжку, коли сильніше всього проявляються дефекти, викликані порушеннями технологічної дисципліни, а також внутрішніми дефектами радіоелементів. У процесі виробництва ці дефекти виявляються при випробуваннях РЕА. Ділянка t₁- t₂ відповідає гарантійному терміну експлуатації. Ділянка t₁ - t₂ має найменшу інтенсивність відмов і відповідає часу експлуатації РЕА у власника. На ділянці після t₃ інтенсивність відмов зростає через старіння елементів. При низькій культурі виробництва суттєво підвищується інтенсивність відмов (рис. 1 штрихова лінія).

Рисунок 1 – Залежність інтенсивності відмов РЕА від часу його роботи

· Порушення умов експлуатації користувачем. При невірній експлуатації РЕА виникають причини, які приводять до його несправності. Це:

o експлуатація РЕА під дією прямих сонячних променів, поблизу опалювальних приладів або із закритими вентиляційними отворами корпуса приладу;

o використання не призначених для даного РЕА саморобних запобіжників;

o необережне поводження з РЕА, яке привело до падіння, удару і як наслідок, тріщини в друкованих платах, розбитий кінескоп;

o попадання всередину РЕА вологи, пилу, комах, сторонніх предметів. При експлуатації в умовах підвищеної вологості і частіше всього виходять з ладу елементи, які працюють у високовольтних колах;

o вплив статичної напруги, яка утворюється на килимах, одягу із синтетичних матеріалів;

o намагнічування елементів поряд працюючими електропобутовими пристроями (пилосмоктом, магнітофоном, акустичними колонками);

o неправильне підключення РЕА до джерела постійної напруги;

o механічні ушкодження з вини власника.

· Некваліфіковане втручання в конструкцію приладу.

8) Значимість. Будь-який дефект, який проявляється в РЕА порушує його нормальну роботу. Проте дефекти нерівноцінні. Доцільно встановити послідовність перебування й усунення дефектів, виходячи з їхньої значимості. Наприклад, в телеприймачі зменшився горизонтальний розмір растру. В даному випадку несправним може бути, як блок рядкової розгортки, так і блок живлення. Проте ремонт потрібно починати з останнього і лише потім перевірити блок рядкової розгортки.

2 Пасивні методи пошуку несправностей

Метод зовнішніх проявів заснований на аналізі зображення і звуку. За отриманою інформацією можна орієнтовно визначити групу елементів, серед яких, можливо, є дефектний.

Метод аналізу монтажу дозволить, використавши органи чуття людини (зір, слух, дотик, нюх), відшукати місце знаходження дефекту за такими ознаками: згорілий радіоелемент, погана пайка, тріщина в друкованому провіднику, дим, іскріння і ін.; сторонні звуки (гудіння трансформатора живлення, тріск високовольтного розряду і ін.); перегрівання радіоелементів; запахи згорілих радіоелементів. Принципова схема пристрою не відображає наявності всіх елементів схеми (наприклад, ізолюючих прокладок, пайок, перемичок і т.п.) і не дозволяє судити про просторове розташування елементів. Елементи (деталі), мають визначені фізичні характеристики: форму, розміри, колір. Вихід елементів із ладу супроводжується порушенням їхньої внутрішньої структури, а часто і зміною зовнішнього вигляду: коліру, форми, розміру, розташування в просторі, появою запаху й ін.

Метод вимірювання заснований на аналізі електричних процесів, що відбуваються в несправній радіоапаратурі, за допомогою вимірювальних приладів: вольтметра, омметра, осцилографа, вимірювача АЧХ. Покази приладів, що вказують на відхилення від норми, є ознаками виявлення дефекту.

Суть методу вимірювання полягає в тому, щоб за допомогою вимірювальних приладів знайти протиріччя в роботі пристрою і на основі цих протиріч відшукати дефектні елементи. При пошуку дефекту результати вимірів порівнюються з даними, приведеними на принциіальних схемах, в описах або ж отриманими за допомогою виміру аналогічних параметрів у справному блоку, якщо є така можливість. При даному методі роблять два основних види вимірювання: вимірювання параметрів сигналів (напруги, полярності, форми, тривалості імпульсу) – для цього використовують вольтметр, осцилограф; вимірювання параметрів електричних кіл (опорів, параметри АЧХ) – для цього використовують омметр, ВЧХ, спеціальні генератори. При перевірці елементів омметром достовірним можна вважати тільки негативний результат (обрив дроселя, пробій транзистора, витік у конденсатора, обрив діода). Достовірність суджень про справність елементів, отриманих у результаті перевірки омметром, буває в деяких випадках невелика, наприклад, транзистор може виявитися непридатним для роботи в СКМ із за втрати високочастотних властивостей, але перевірятись, як справний; періодично виходячи з ладу резистори в момент вимірювання омметром можуть мати нормальний опір; конденсатори можуть мати витік, який проявляється під напругою тільки в працюючому пристрої. Несправність у радіоприладах легше й швидше відшукати по так званих характерних точках. Так, в більшості транзисторних каскадах характерною точкою є колектор транзистора (якщо він не підключен до корпусу або до шини живлення), тому що у більшості схем використовується вмикання транзистора за постійним струмом за схемою з загальним емітером; колектор транзистора є вихідним контактом каскадів, виконаних за схемою із загальним емітером та загальною базою; будь-який елемент схеми (конденсатор, діод), що безпосередньо пов'язаний із транзисторним каскадом, у випадку зниження опору обов'язково змінює режим транзистора за постійним струмом, причому це відхилення сильніше всього проявляється на його колекторі

Метод "чорного ящика" теж вимагає застосування вимірювальних приладів. Багато блоків та модулів радіоприладу можуть бути подані у виді багатополюсників, що містять m входів і n виходів. Не завжди радіомеханику потрібно знати внутрішню будову такого багатополюсника, а також роботу його складових частин; йому важливо зробити висновок – справний або несправний даний багатополюсник. У цьому випадку можна використовувати метод пошуку несправностей, названий методом «чорного ящика».

Метод полягає в тому, що якщо на входи якої-небудь конструктивно закінченої одиниці (блок, модуль) приходять усі необхідні сигнали і напруга живлення, а на виході сигнал відсутній, то можна зробити висновок про її несправність.

3 Активні методи пошуку несправностей

Метод заміни заснований на заміні можливо несправного радіоелементу, модуля, блоку свідомо справним. Якщо після такої заміни зовнішній прояв дефекту пропадає, то це означає, що дефект знайдений і усунений.

Метод еквівалентів є різновидом методу заміни і заснований на тимчасовому від'єднанні частини елементів радіопристрою і заміні їх іншими елементами, що роблять таку ж дію (такими еквівалентами можуть бути генератори, допоміжні блоки постійної напруги, еквіваленти навантажень). Метод зручно використовувати при пошуку дефекту в конструктивно законченом блоці або модулі.

Метод виключення заснований на тимчасовому від'єднанні (при можливому витоку при пробої) або перемикані виводів (при можливому обриві) передбачуваних несправних елементів. Елементи, що входять до складу радіоприладу, не є рівноцінними по своїй значимості, тому що виконують різноманітні функції у роботі радіоприладу. Умовно їх можна розділити на дві групи: головні елементи, що формують вихідні параметри радіоприладу (блока, модуля, каскаду); допоміжні елементи, що покращують ці параметри. До числа допоміжних елементів відносять пристрої захисту за напругою та струмом, пристрої корекції АЧХ; пристрої, що зменшують схильність каскадів до самозбудження; додаткові фільтри напруги живлення або регулювання. Так як головні і допоміжні елементів використовується ту саму елементну базу, то вихід їх із ладу рівноймовірен. І хоча відмова і тих, і інших веде до одного результату – несправності приладу, проте причини її різноманітні.

Якщо при відмові головних елементів відсутній або не відповідає нормі параметр, безпосередньо формований ними, то при виході з ладу допоміжних елементів прилад перестає нормально працювати із за впливу допоміжних елементів на головні (у результаті електричного зв'язку між ними).

Якщо несправний радіоприлад (блок, модуль, каскад) після виключення допоміжних елементів заробив, то виходить, що дефектний елемент знаходиться в області допоміжних елементів; якщо не заробив – дефект серед головних елементів. Таким чином, даний метод полягає в тому, щоб із приладу вилучити на якийсь час допоміжні елементи і проаналізувати після цього його роботу.

Метод дії (впливу) заснований на аналізі роботи радіопристрою при різних маніпуляціях: зміні положень перемикачів і змінних резисторів, перемикані виводів діодів і транзисторів в колах постійного струму (емітер з базою, емітер з колектором), підключенні певних точок пристрою до шасі, підключенні і відключенні антени або спеціальних генераторів сигналів, підключенні деяких точок пристрою через конденсатор 1 мкФ до входу ПЗЧ з аналізом звуку з гучномовця, наближенні руки до певних ділянок схеми, піднесення жала гарячого паяльника до корпусу можливо несправного елементу, зміні напруги мережі живлення. Реакція на ці дії є додатковою інформацією про находження дефекту

4 Метод локалізації несправностей. Пошук несправностей функціональних груп

Сутність методу локалізації – поділ та об'єднанні складових частин приладу на функціональні групи (ФГ) за видом проходження сигналу.

Функціональні групи з послідовним проходженням сигналу (рис. 2,а), у яких сигнал проходить послідовно покаскадно, не розголужуючись. Несправність у таких ФГ приводить до відсутності сигналів на вході і на виході каскадів (вузлів, блоків) Як приклад можна розглядати схеми підсилювачів, генераторів.

Функціональні групи, що містять каскади (вузли, блоки) із розгалужування вихідного сигналу (рис. 2,б). Несправність такого каскаду (вузла, блока) призводить до відсутності сигналів на виході каскадів декількох каналів при справності останніх (наприклад, відсутності напруги на виході стабілізатора призводить до порушення працездатності підсилювача низької частоти).

Рисунок 2 – Поділ регулюємого виробу на функціональні групи каскаду (вузла,блока)

Функціональні групи, що містять каскади (вузли, блоки) із декількома входами й одним виходом (рис. 2,в), вихідний сигнал з'являється при одночасному (схема співпадання) дії вхідних сигналів або при наявності любого з них (схема додавання) (наприклад, блок контролю, що дає дозвіл на роботу наступних блоків при наявності позитивних відповідей від усіх контролюючих ланцюгів).

При локалізації несправностей складних пристроїв використовують послідовний поділ їх на функціональні групи, що містять блоки. Після знаходження несправного блока функціонально розділяють блок на групи, що містять вузли (каскади), і при знаходженні несправного вузла (каскаду) приступають до знаходження несправності елемента, монтажу. При цьому на кожному етапі використовують один або декілька наведених вище способів пошуку.

При знаходження несправного вузла (каскаду) у функціональній групі з послідовним проходженням сигналу використовують пристрої індикації й джерела сигналів, наявні в даній групі. При їхній відсутності як джерело сигналів є зовнішній генератор, характеристики сигналів якого сумісні з даними каскадами, а як індикатор – вимірювальний прилад або осцилограф. Якщо кількість вузлів (каскадів) значна, функціональну групу розбивають на дві або більше частин, що містять однакове число вузлів (каскадів), і пошук несправності призводять у роздріб, використовуючи спосіб проміжних вимірювань або спосіб виключення.

При пошуку несправного вузла (каскаду) функціональної групи з поділом сигналу перевіряють вузел (каскад), на виході котрого немає сигналу.

При пошуку несправностей у функціональній групі (рис. 2,в), що працює за схемою співпадання, при вітсдсутності сигналу на виході необхідно переконатись в наявності вхідних сигналів. Якщо відсутній якийсь із вхідних сигналів, перевіряє коло проходження даного сигналу, а при наявності всіх сигналів – каскад збігу.

При пошуку несправностей у каскадах, вузлах, що мають змінні елементи, використовують спосіб заміни елементів завідомо справними. Якщо результати, негативні, старанно перевіряють режими активних елементів (транзистори, радіолампи, інтегральні схеми).

5 Метод температур

Вимірювання температури вузлів та деталей забезпечує швидкий та інформативний контроль за станом працездатності радіоприладу. Виміри здійснюються за допомогою термозонду або різнецево температурного контрольно вимірювального пристрою.

Наприклад, нормальні температури для транзистора передостаннього каскаду підсилювача потужності (рис. 3,а) і для невеликого потужного транзистора. Хай при температурі зовнішньої середи 18⁰С корпус транзистора передостанього каскаду працює при 27⁰С. Виводи транзистора завжди на 1⁰С тепліше корпуса тобто їх температура 28⁰С. У стереопідсилювачі транзистори передостанніх каскадів лівого та правого каналів повинні мати температури, які відрізняються на 2-3⁰С.Суттєва різниця температур указує на дефекти схеми.

Потужні транзистори працюють при більших температурах, ніж малопотужні. Наприклад, потужний транзистор (рис. 3,б) працює при температурі радіатору 29 ⁰С. Транзистори в кінцевих каскадах правого та лівого каскадів стеріопідсилювача працюють при температурах, які відрізняються на 3–4⁰С, суттєва різниця температур указує на дефекти схеми.

Якщо транзистор експлуатується з радіатором, то перегрів може бути викликаний поганим термоконтактом або між транзистором та радіатором, або між радіатором та монтажною панеллю. Для поліпшення відводу тепла між контактуючими поверхнями можливо залити небагато силіконової змазки.

При нормальні роботі без сигналу на вході та при температурі зовнішньої середи 20⁰С температура корпуса транзистора становить 28⁰С, температура радіатора 28⁰С та температура виводів 33⁰С. Потім, при нормальній роботі з подачею сигналу на вхід із потужністю на виході 2,5 Вт температура корпусу становить 44⁰С, температура радіатора 44⁰С та температура виводів 46⁰С.

Нормальна робоча температура вихідного транзистора залежить від того, чи вимірювалась вона при наявності чи відсутності сигналу.

Рисунок 3 – Приклади нормальних робочих температур транзисторів:

а – транзистора передостаннього каскаду підсилювача потужності;

б – невеликого потужного транзистора.

У деяких випадках вимірювання температури резисторів, конденсаторів, діодів та трансформаторів дає багато інформації. Кожна деталь має свою нормальну робочу температуру. Ця температура може бути одною такою же як при наявності сигналу, так і без нього, або вона змінюється при підвищені сигналі від нуля до повної паспортної потужності.

Попередня перевірка схем, які мають резистори, конденсатори та котушки індуктивності, може бути проведена за допомогою термопробника, коли електричний блок знаходиться в стані спокою, сигнал на вході відсутній. Термощуп може бути прикріплений до любого виробу за допомогою каплі силіконової змазки. Як правило, ці деталі нормально функціонують приблизно при одній і тій же температурі в любому блоці електронній апаратурі. Візьмемо для прикладу 20-ватний підсилювач. При температурі оточуючого середовища 20 ⁰С температура потужного трансформатора складає 24⁰С; конденсатора зглажуючого фільтру джерела живлення 23 ⁰С; оксидного розв’язуючого конденсатора 22⁰С; резисторів від 22 до 26 ⁰С; випрямляючих діодів 25 ⁰С.

Підвищена температура вказує на порушення, яке викликає надмірне споживання струму. Понижена температура вказує на несправність, яка вказує на недостатність або відсутність електричного струму.

Нормальна робоча температура діоду залежить від струму, який проходить через нього. Наприклад, на германієвим діоді при проходженні через нього струму 1 мА відбувається падіння напруги 227 мВ, і він має температуру 23 ⁰С (температура навколишнього середовища 21 ⁰С). А якщо струм збільшити до 2 мА, то падіння напруги підвищиться до 317 мВ, а температура – до 24 ⁰С. І далі, струм підвищиться до3 мА, падіння напруги до 337 мВ, температура підвищиться до 25 ⁰С. Діод розімкнутий або короткозамкнутий має температуру, яка не відрізняється від навколишньої.

Корисно порівнювати температуру в справному й несправному приладі (правий та лівий канал стереопідсилювача). Під час ремонту корисно знати не температуру елемента, а більше чи менше вона від відповідного справного елементу. Прилад, зображений на рис. 4, дає змогу виявити, яка з пар відповідних елементів робить при однаковій температурі, а де температури розрізняються. Наприклад, один діод можливо помістити на еталонну мікросхему, а другий – на мікросхему, що перевіряють. Якщо обидві мікросхеми роблять при однаковій температурі, то цифровий вольтметр покаже нулі. З другого боку, якщо мікросхеми роблять при різній температурі, то цифровий вольтметр покаже або додатню, або від’ємну напругу. Ремонтуючий не вимірює температуру кожної деталі, але тільки помічає, де вона однакова (цифровий вольтметр показує нулі) і, де різна (вольтметр показує додатню або від’ємну напругу). Для забезпечення надійності термічного контакту між діодом та корпусом елементу можливо використовувати каплю силіконової змазки.

Рисунок 4 – Вимірювач різниці температур: а – прилад вимірювального мосту; б – використання щупа вимірювача різниці температур.

Живлення підключене так, що обидва діоди пропускають прямий струм у температурному мосту. Прямий опір діода змінюється при вимірюванні температури навколишнього середовища: внутрішній опір діода зменшується з ростом температури. При вимірюванні температури будь–якого з діодів міст стає розбалансованим та різниця напруги відображається цифровим вольтметром. Ці вимірювання можуть бути полегшені заміною цифрового вольтметра на вольтметр для контролю напруги розбалансу мосту. Іншими словами, легше слідкувати за рухом стрілки по шкалі, ніж за зміною цифр на екрані цифрового вольтметра.

Правило п'яти секунд при роботі з потужними транзисторами: якщо Ви можете утримувати на корпусі транзистора палець протягом п'яти секунд, значить, тепловідвід здійснюється правильно і температура транзистора складає + 85 °С. У разі, коли транзистор має вищу температуру, її можна приблизно визначити так: якщо можна утримати палець на протязі секунди, це означа, що транзистор нагрівся до + 100 °С, якщо неможливо утримати палець, то температура вже вище + 140 °С.

Давно розроблені і використовуються інфрачервоні детектори температури для визначення міри нагріву радіоелемента, які можна використовувати замість пальця. Інфракрасний детектор, допоможе також перевірити термальний стан ізоляційних матеріалів, що дуже важливе для безпечної роботи силовой схеми.