Как выбрать оптимальный метод поиска неисправности

Как выбрать оптимальный метод поиска неисправности

Гумелёв Василий Юрьевич
Рязанское высшее воздушно-десантное командное училище имени генерала армии В.Ф. Маргелова
канд. техн. наук

Аннотация
В статье представлен способ оптимизации поиска неисправностей электрооборудования автомобиля на примере электрических цепей системы освещения армейского автомобиля Урал-4320-31. Способ реализован с применением простейшего устройства, которым является контрольная лампа. Рассмотренный способ целесообразно применять при эксплуатации автомобиля в особых условиях.

OPTIMIZATION OF SEARCH OF MALFUNCTIONS VEHICLE ELECTRIC EQUIPMENTS

Gumelev Vasiliy Yuryevich
Ryazan high airborne command school name of the General of the army V. Margelov
candidate of technical Sciences

Abstract
The article presents the method of optimizing Troubleshooting-electrical equipment of the vehicle on the example of electric circuits lighting system in an army vehicle Ural-4320-31. The method is implemented using a simple system, which is the warning lamp. The way it is expedient to apply during vehicle operation under special conditions.

Библиографическая ссылка на статью:
Гумелёв В.Ю. Оптимизация поиска неисправностей электрооборудования автомобиля // Исследования в области естественных наук. 2014. № 4 [Электронный ресурс]. URL: https://science.snauka.ru/2014/04/6722 (дата обращения: 15.07.2023).

Отказы системы электрооборудования автомобиля могут составлять до 70% от общего количества его отказов [1]. При этом диагностирование неисправностей электрооборудования и их устранение является зачастую достаточно сложной задачей. Особенно тяжело выявить неисправности электрооборудования армейских автомобилей в условиях интенсивных боевых действий, к эксплуатации в которых многие из них и предназначены. Причина этого – крайне ограниченное наличие диагностических средств непосредственно в действующих воинских подразделениях,

Система освещения автомобиля является одной из важнейших систем электрооборудования, так как именно она обеспечивает водителю необходимую информацию о дорожной обстановке в условиях ограниченной видимости. Характерным ее отличием является относительно большое количество монтажных проводов, составляющих электрическую цепь системы.

Анализ схемы системы освещения армейского автомобиля Урал-4320-31 позволяет сделать следующие выводы:

— схема состоит из общих и распределительных ветвей;

— при включении системы, как правило, включается несколько приемников;

— ток приемников контролируется указателем тока.

Как правило, построение оптимальных программ диагностирования электрооборудования автомобилей базируется на учете статистических данных надежности элементов системы и трудоемкости проверок.

Для реализации таких программ диагностирования необходимо располагать достаточными данными о вероятностях отказов тех или иных элементов системы. Таких систематизированных данных по системе освещения автомобиля Урал-4320-31 в полном объеме в открытых и доступных авторам источниках не имеется, поэтому рациональнее использовать следующую методику оптимизации поиска неисправностей:

— при отказе одного из приемников установить, какие приемники этой ветви работают, а какие нет;

— проанализировать принципиальную схему и пути тока к исправным и неисправным приемникам, затем локализовать неисправную ветвь (или ее часть);

— пользуясь методом средней точки с учетом продолжительности выполнения проверок, найти неисправный элемент.

Метод средней точки используется, когда возможных вариантов устранения неисправности достаточно много. Начинать применение этого метода следует с оценки наиболее и наименее вероятных вариантов способов её устранения. А затем целесообразно выбрать третий возможный вариант, оценка вероятности которого расположена в середине между значениями вероятности двух рассмотренных в начале анализа вариантов. Затем следует оценить четвертый возможный вариант, вероятность которого расположена посередине между значениями вероятностей первого и третьего вариантов и так далее до тех пор, пока не будут оценены все сравниваемые варианты устранения неисправности [1, 2].

Начинать устранение неисправности следует с проверки наиболее вероятного варианта причины ее возникновения, а далее продолжать поиск способа устранения неисправности с учетом оценки вероятности ее возникновения – от большего значения вероятности к меньшему. Для поиска неисправностей в системе освещения разрабатывают алгоритмы.

Рассмотрим применение метода средней точки с целью оптимизации поиска неисправностей в цепях выключателей и переключателей, например, при диагностировании цепи фонаря заднего хода. Диагностирование электрической цепи проведем с помощью простейшего устройства – контрольной лампы, которую легко изготовить даже в особых условиях.

Если лампа накаливания фонаря исправна, а плавкий предохранитель в его цепи не перегорел, то следует поступить следующим образом. Включить выключатель батарей. К проводу выключателя света заднего хода, подключенному к выводу «+» аккумуляторных батарей, то есть к проводу, который должен находиться под напряжением, подсоединить в соответствии с рисунком 1, а контрольную лампу.

Если лампа не горит, то неисправен участок цепи фонаря заднего хода от «+» батарей до соответствующего вывода выключателя заднего света ВК418А. Провода этого участка необходимо проверить на обрыв с помощью контрольной лампы.

Если лампа загорелась, то следует проводником (перемычкой) перемкнуть выводы выключателя в соответствии с рисунком 1, б. Если лампа фонаря заднего хода загорелась, то был неисправен выключатель света заднего хода.

а – проверка с помощью контрольной лампы цепи фонаря заднего хода до выключателя заднего света; б – проверка исправности выключателя заднего света ВК418А; 1 – крышка коробки передач; 2 – выключатель света заднего хода; 3 – перемычка; HL1 – контрольная лампа

Рисунок 1 – Проверка исправности выключателя заднего света ВК418А

Если, после того перемкнули перемычкой выводы выключателя заднего света, лампа фонаря заднего хода не загорелась, то неисправен участок цепи фонаря заднего хода от самого фонаря до соответствующего вывода выключателя ВК418А. Провода этого участка необходимо проверить на обрыв с помощью контрольной лампы.

В принципе метод средней тоски целесообразно применять для определения исправности всех выключателей и переключателей системы освещения.

Рассмотрим еще один пример. Если свет головных фар автомобиля не переключается с ближнего на дальний (или с дальнего на ближний), то причиной этой неисправности, как правило, является попадание в ножной переключатель света пыли и грязи или чрезмерный износ механизма самого переключателя. При проверке цепи ножного переключателя также целесообразно применять метод средней точки. Сначала с помощью контрольной лампы, подключенной согласно рисунку 2, а, определяют, подходит ли ток от центрального переключателя к ножному.

1 – вывод, подключенный к центральному переключателю света (при включенном центральном переключателе находится под напряжением); 2 – вывод ближнего света; 3 – вывод дальнего света; 4 – соединительные провода, подключенные к центральному переключателю света и фарам; 5 – перемычки

Рисунок 2 – Проверка ножного переключателя света фар

Если ток не подходит, то необходимо проверить цепь от центрального к ножному переключателю. Если эта цепь исправна, то проверяется сам ножной переключатель.

Проверка его исправности производится соединением между собой наконечников проводов с помощью перемычек (коротких проводов) в соответствии с рисунком 2, б. Перемычки следует подсоединить к выводам ножного переключателя при включенных фарах (включенном во второе фиксированное положение центральном переключателе).

Если при соединении наконечников проводов (выводов ножного переключателя) перемычками происходит включение ближнего и дальнего света фар, то переключатель считается неисправным и его следует заменить.

Если ножной переключатель исправен, то следует проверить цепи к соответствующему, дальнему или ближнему, свету головных фар.

1. Данов, Б. А. Электрооборудование автомобилей КамАЗ [Текст] / Б. А. Данов, В. Д. Рогачев – М. : Транспорт, 2000. – 126 с.
2. В. Б. Ременников. Управленческие решения [Электронный ресурс]. – URL : http ://http://www.e-college.ru / xbooks / xbook167 / book / index / index. Html ?go=part-008*page.htm

© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться:

&copy 2023. Электронный научно-практический журнал «Исследования в области естественных наук».

Как выбрать оптимальный метод поиска неисправности

Дегтярев Артем Константинович 1 , Саломатов Роман Петрович 1
1 ФГКВОУ ВО «Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации», сотрудник

Аннотация
В статье рассматриваются методы диагностирования неисправностей в функциональных блоках аппаратуры связи. Проанализированы различные методы поиска неисправностей и произведенный анализ позволил выявить наиболее оптимальные из них.

Библиографическая ссылка на статью:
Дегтярев А.К., Саломатов Р.П. Способы и методы поиска неисправностей в радиоэлектронных системах // Современные научные исследования и инновации. 2022. № 3 [Электронный ресурс]. URL: https://web.snauka.ru/issues/2022/03/97805 (дата обращения: 20.01.2024).

При эксплуатации радиоэлектронных систем (РЭС) одним из наиболее важных и сложных вопросов, который требует высокой квалификации и подготовки персонала, является не только восстановление работоспособности, но и устранение отказов аппаратуры и её функциональных элементов. Как правило, поиск неисправностей, приблизительно, занимает 60-80% общих затрат времени на восстановление аппаратуры [6].

В основном, на практике для отыскания неисправностей используют определенные методы и способы. На основе накопленного опыта работы с аппаратурой и знания ее слабых мест разрабатывается программа действий, которая определяет возможные проверки (испытания, измерения), их способы проведения и очередность. Радиоэлементы подвержены неизбежным отказам в процессе эксплуатации, это приводит к необходимости производить ремонт радиоаппаратуры.

Восстановление функционирования радиоэлементов – эффективный способ повышения надежности, увеличение срока службы радиоаппаратуры. Основная работа при этом отводится на диагностику, определение неисправного блока, модуля, радиоэлемента, узла.

Для определения радиоэлемент, который вышел из строя и не выполняет свои функции, необходимо получить большое количество информации. При ручной работе инженер ремонтирует РЭА по определенному, известному алгоритму. Измеряя сигналы в контрольной точке, он определяет функционирование предыдущего каскада, блока. И, если блок не работает, производится измерение режимов работы транзисторов, интегральных микросхем и на основании полученной информации регулировщик находит неисправный элемент и производит его замену.

Рассмотрим три основных метода поиска неисправностей:

— метод последовательных поэлементных проверок;

— метод групповых проверок;

— комбинационный метод. [6]

Метод последовательных поэлементных проверок.

При использовании этого метода система рассматривается в виде последовательной цепочки элементов, выход каждого из которых приводит к отказу изделия. Для каждого элемента должны быть известны данные о надежности и времени проведения проверок. Идея метода поэлементных проверок состоит том, что поиск отказавшего узла ведется путем диагностики каждого из элементов в определенной, заранее установленной, последовательности. При обнаружении отказавшего элемента поиск прекращается и производится замена отказавшегося элемента, а затем проверка работоспособности объекта. Если проверка показывает, что объект имеет еще один отказ, то поиск продолжается с той позиции, на которой был обнаружен отказавший элемент. Операция продолжается, пока не будет обнаружен последний неисправный элемент.

Процедура повторяется до тех пор, пока комплексная проверка не подтвердит, что аппаратура исправна. Элементы могут проверяться последовательно по трактам прохождения сигнала либо в другом установленном заранее порядке. Поэтому этот метод применим при любых функциональных схемах.

Метод групповых проверок.

Сущность метода состоит в организации последовательности таких проверок, каждый из которых позволит проверить неисправность сразу группы элементов. Если выясняется, что неисправный элемент находится в проверяемой группе, то последнюю вновь разбивают на две группы, и поиск неисправности ведется среди элементов этих подгрупп. Если проверка показала, что неисправных элементов в проверяемой группе нет, то дальнейшей диагностике подвергается оставшаяся (непроверенная) группа элементов. Такой процесс деления продолжается до обнаружения отказавшего элемента. Этот метод применяется в тех случаях, когда функциональная схема аппаратуры позволяет осуществить ее разделение на последовательно сужающиеся участки, которые содержат отказавший элемент, и исключить из следующих испытаний отказавшие участки. Такое разделение легко осуществить в аппаратуре, функциональные элементы которой образуют последовательные цепи прохождения сигналов.

Комбинационный метод.

Поиск неисправности проводят путем измерения определенной совокупности контролируемых параметров и на основе анализа данных измерений делают заключение о неисправном элементе.

Сущность комбинационного метода поиска отказавших элементов состоит в том, что в процессе поиска неисправностей проводятся измерения определенного набора параметров. По результатам этих измерений в зависимости от сочетания нормального и ненормального состояния параметров однозначно определяется неисправный элемент. Анализ состояния системы производится после проведения полной группы проверок. Последовательность проверок значения не имеет. Применение данного метода дает хорошие результаты при поиске неисправностей в аппаратуре с разветвленной структурой, элементы которой принимают участие в образовании различных сигналов и трактов их прохождения. Комбинационный метод может быть с жесткой программой, при которой анализ результатов производится после измерения всего набора параметров, а с гибкой программой, при которой анализ результатов производится после каждого измерения. В момент, когда полученной информации оказывается достаточно для однозначного определения неисправного элемента, дальнейшая проверка прекращается.

Способ замены.

Способ замены заключается в том, что отдельные неисправные элементы системы (блоки, съемные детали и т.п.), заменяются работоспособными. Если после замены работа аппаратуры восстанавливается, то делается вывод о неисправности замененного элемента. [6]

Для элементов, которые легко заменить, данный способ обеспечивает простоту заключения о состоянии проверяемого объекта. Однако, в ряде случаев элементы, поставленные взамен неисправных, могут оказаться в ненормальном режиме и быстро отказать, так как при зависимом отказе причина его возникновения не будет устранена. Способ замены часто применяется, когда в одном месте эксплуатируются образцов однотипной аппаратуры, имеющей одинаковые узлы и блоки.

Способ контрольных переключений.

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

Путем переключения аппаратуры в различные режимы работы последовательно проверяется состояние трактов и блоков. Системы контроля, которые реализованы в современной аппаратуре, позволяют использовать этот способ не только для проверки состояния крупных блоков, трактов, но и для отдельных элементов, например, электронных ламп [6].

Способ промежуточных измерений.

Способ промежуточных измерений применяется для проверки узлов, блоков и элементов аппаратуры, которые невозможно проверить всеми перечисленными выше способами. Чтобы проверить состояния в специальных контрольных точках или в любых других точках аппаратуры производится измерение характеристик оборудования (напряжений, частот и других параметров сигналов). Результаты измерений сравниваются с данными технической документации. Этот способ применим во всех случаях и может считаться основным, но он требует хорошего знания рабочих процессов в аппаратуре и умения правильно пользоваться измерительными приборами.

Способ характерного признака.

При использовании способа характерного признака на вход отказавшего устройства подается измерительный сигнал с определенными заранее заданными характеристиками. По характерным признакам выходного сигнала судят о месте повреждения. Способ применим для проверки состояния таких элементов, отказы которых значительно и в явной форме проявляются в выходном сигнале. Техническая его реализация сопряжена с рядом трудностей и требует создания специальных испытательных установок для каждого конкретного типа аппаратуры. [6]

1. Ксендз С.П. Диагностика и ремонтопригодность радиоэлектронных средств.- М.: Радио и связь, 1989, 248 с.
2. Микропроцессорные системы поэлементного диагностирования РЭА. / Н.П .Байда, И.В. Кузьмин, В.Т. Шпилевой. -М.: Радио и связь, 1987, 256 с.
3. Выявление причин отказов РЭА./Под ред. Л.Г. Дубицкого. -М.: Радио и связь, 1983, 232 с.
4. Б.В Цыпин, Ю.М. Крысин, А.Г. Схиртладзе, В.А. Скрябин «Оптимизация поиска неисправностей при технической диагностике оборудования: Учебное пособие» Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2002г.
5. В.В.Петрунин «Построения автоматизированных систем на основе персонального компьютера для тестирования, настройки, ремонта радиоэлектронной техники», Международный симпозиум «Надежность и качество 2004», Пенза 2004 г.
6. Миронычев В. П. Методы и способы поиска неисправностей в радиоэлектронных системах // Вологдинские чтения. 2009. №73. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/metody-i-sposoby-poiska-neispravnostey-v-radioelektronnyh-sistemah

© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Стратегия поиска неисправностей.

Несколько лет назад я написал заметку: «Методы поиска и устранения неисправностей, а также причин неработоспособности в РЭА.» . Недавно дошли руки привести ее в относительный порядок. Тогда же была задумана и эта статья. Дело в том, что,обладая даже самым совершенным инструментом, можно не уметь его использовать. Соответственно, эта заметка о правильном, на мой взгляд, использовании инструментов при поиске неисправности. Естественно, я не претендую на построение исчерпывающей, безупречной схемы, по которой можно было бы найти любую неисправность и решить любую проблему. Этот текст лишь попытка обобщить мой опыт.

Основная часть.

Порядок действий.

Порядок действий всегда хочется свести к простой и понятной схеме. У меня сначала была мысль выразить все это в универсальной блок-схеме, но процесс поиска всегда слишком многовариантен и требует внимания к мелочам.

Не пренебрегать мелочами.

На решение проблемы может натолкнуть даже минимальная, случайно полученная крупица информации. По этому необходимо собрать информацио об обстоятельствах появления и развития отказа. В медицине это называется «анамнез». Небходимо понимать, что начальная информация всегда низкого качества, и выбор фактора, на основании которого следует начать действовать, во многом носит интуитивный характер. Естественно, это не значит, что ремонт тождественен гаданию на кофейной гуще, или случайному перебору, но фактор случайности всегда присутствует. Конечно, при тщательном и последовательном подходе к анализу мы получим положительный результат.

Понимать цели и верно подбирать средства.

Прежде всего нужно запомнить, что всякое действие должно быть направлено на локализации неисправности. И, хотя на первых этапах локализация может быть не точной, но все равно нужно понимать, к чему вы стремитесь и что ожидаете от того или иного измерения. Сначала всегда следует применять быстрые методы, такие, как » внешний осмотр» и «выяснение истории возникновения неисправности». Не стоит пренебрегать этими вещами. Они очень эффективны.

Понимать и учитывать обстоятельства.

Действия при ремонте изделия, бывшего в эксплуатации и при запуске нового изделия несколько отличаются. Когда мы имеем изделие из эксплуатации,мы можем предположить, что оно работало, иначе говоря, нет ошибок в объемном монтаже, нет ошибок в монтаже на печатные платы, все элементы правильного номинала и типа.

В то же время, в новом изделии перед его включением мы должны проверить печатный монтаж, проверить правильность объемного монтажа. И только затем попытаться включить изделие (в более или менее сложных и массовых изделиях).

Примерная блок схема действий.

Составить универсальный порядок действий, конечно, невозможно, но нарисовать схему в общих чертах можно.

На рисунке в общих чертах предоставлена схема действий:

Пояснения к рисунку: Под проведением предварительных проверок подразумеваются проверки на соответствие документации, такие как: правильность монтажа, отсутствие замыканий, отсутствие загрязнений и прочее в зависимости от условий производства.

Как видно, поиск неисправности носит циклический характер, кроме самого простого случая. При отрицательном результате на очередном цикле следует применять более глубокое исследование изделия. При этом проверка работоспособности может осуществляться в зависимости от ситуации наиболее удобным методом. После странения заявленной проблемы изделие следует протестировать в полном объеме.

Применение методов.

Когда применяем тот или иной метод мы, преследуем несколько целей: сбор информации , проверка гипотезы о неисправности, локализация неисправности. И на каждом шаге наших действий мы и получаем новую информацию, и проверяем гипотезу, и локализуем неисправность. Следует понимать , что — первично на текущем шаге, а что — вторично. В то же время не следует пренебрегать вторичными эффектами. Например, когда основная цель действия — проверка гипотезы, то и информация, полученная, во время этой проверки может послужить к уточнению выдвинутой гипотезы или позволит выдвинуть новое предположение.

Для более быстрой локализации неисправности применяйте принцип: «Разделяй и властвуй» . Для этого нужно сначала получить контроль над ключевыми точками схемы. Знание основного, главного избавит вас от необходимости вдаваться в излишние подробности.

Я попробую описать общую схему действий на примере. Имеется большая система, которая работает неправильно. Сначала вычленяем отдельный блок в системе. Блок включаем вне системы и в блоке вычленяем отдельный модуль. Затем включаем модуль и выходим на элемент.

В этой стройной системе есть одна проблемка. Например, модуль сам по себе работает правильно, а в блоке начинаются ошибки. Это проблема несоответствия условий работы модуля (блока, элемента — не важно ) в системе и на стенде проверки. Такие различия есть всегда! Не следует себя обманывать.

В первую очередь, конечно, думают о различиях в электрических сигналах, разнице в температуре, охлаждении. На практике эти различия не всегда очевидны. Например, в моей практике был интересный случай, когда существенным фактором оказалась вибрация. Причем, на плате не было элементов чувствительных к вибрации, плата была достаточно прочной и т.д. Но замененные симисторы выгорали раз за разом. Причина оказалась в графитовой пыли, которая забилась под разъемы в силовых цепях и в условиях вибрации создавала короткое замыкание, в то время как на стенде все работало замечательно.

Вычленение ключевых точек бывает достаточно сложным и требует хорошего знания принципов работы устройства и его структуры. В простейших случаях устройство следует разбить на структуры типа «звезда» и последовательные структуры. В структурах типа «звезда» сначала исследуют (если есть возможность ) центральный узел и на основе его работы делают вывод о работе его и прочих узлов. Если исследование центрального узла затруднительно, то «сначала обрубаем ветви, если сразу не можем срубить ствол». То есть сначала исследуем периферию, что более трудоемко, но позволит получить информацию, необходимую для исследования центрального узла. В последовательных структурах следует удостовериться, что на вход поступают правильные сигналы , на выходе сигналы — неправильные. Значит, структура где-то не работает. Для максимально быстрого устранения неисправности следует разбить последовательность каскадов пополам и проверить сигналы в среднем каскаде. Таким образом мы узнаем где находится неисправность в начале или в конце. Затем разделяем предполагаемую область опять пополам и т.д. Но бывает, что подобная стратегия действий неудобна по технологическим соображениям, или нам для каждого каскада приходится анализировать сигналы на основе сигналов в предыдущем каскаде. В этом случае приходится проверять каскады последовательно от начала к концу или от конца к началу, в зависимости от условий и структуры устройства.

Хорошее питание.

Всегда в первую очередь (или как можно раньше) следует проверять цепи питания и качество питающих напряжений.

Держать в голове цель и к месту ее менять.

Проблема в том, что нельзя составить четкой схемы действий. Мы всегда вынуждены держать в голове все принципы, методы поиска и постоянно искать, что использовать в данный момент.

Итоги:

Необходимо понимать, на что направлено то или иное действие. На сбор обшей информации, на проверку гипотезы , на проверку того или иного блока. В тоже время необходимо вовремя оценить результат действия и вовремя переходить к следующему этапу. Когда вы собираете информацию, нужно вовремя оценить, что необходимая информация уже собрана и необходимо переходить к анализу. Не нужно зацикливаться на каком либо этапе. Это бывает не всегда просто и не всегда очевидно.

Сформулируем основные стратегические принципы:

• Сначала использовать быстрые и неточные методы, затем уточняем;
• Цикличность при отрицательном результате, со все более углубленным исследованием на каждом цикле;
• Оценка целесообразности;
• «Разделяй и властвуй»;
• Контроль ключевых точек;
• «Не можешь срубить ствол, сруби ветви»;
• Не навреди

МЕТОДЫ ПОИСКА НЕИСПРАВНОСТЕЙ. Л. Фолкенберри

Предлагаю вашему вниманию культовый текст, без прочтения которого тему поиска неисправностей нельзя считать раскрытой.

Текст взять из книги: Справочное пособие по ремонту и электронных систем. Л.М. Фолкенберри

5.1. ПОИСК НЕИСПРАВНОСТЕЙ

Поиск неисправностей можно определить как логическую технику обнаружения и устранения причины нарушения работоспособности электронных систем, хотя специалисты по устранению конфликтных ситуаций требуются во всех областях, начиная от механической части автомобиля и кончая международной политикой. Процесс обнаружения неисправности является, в первую очередь, процессом логического мыш-ления. Многие ступени логического мышления опытные специалисты проходят подсознательно, и именно в этом и проявляется их искусство. Мы обращаем особое внимание на то, что процесс поиска неисправностей является в основном мыслительным, а измерения, которые дают толчок логической дедукции, занимают лишь небольшую часть времени.

Поиск неисправностей представляет собой важную задачу. Экономика и образ жизни в развитых странах зависят от поддержания в рабочем состоянии электронных систем управления в промышленности, систем связи и вычислительной техники. Приблизительно треть бюджета Отдела оборонной электроники ассигнована на обслуживание аппаратуры, что характеризует важность отыскания неисправностей и их устранения для современного общества.

На рис. 5.1 показана типичная зависимость частоты отказов электронной аппаратуры от времени.

1. Выход из строя в течение первых 20 недель работы

2.Нормальная . долговечность от 5 до 25 лет

В начальный период частота отказов очень велика по сравнению со средним периодом работы. По этой причине многие компании используют испытания на принудительный отказ, т. е. работу компонентов или оборудования в целом при повышенных температурах для ускорения появления ранних отказов. Тогда ранние дефекты устраняются до того, как оборудование выйдет с завода-изготовителя, интенсивность его отказов у потребителя будет соответствовать нижней части кривой рис. 5.1. Ранние отказы аппаратуры в период приработки обычно обусловлены компонентами, находящимися на границах допусков. По окончании периода приработки оборудования наступает период нормальной его работы, который длится примерно 5—25 лет, в зависимости от надежности, заложенной в конструкции и реализованной в аппаратуре. Отказы в период нормальной работы, часто связаны с «уходом» характеристик в результате старения компонентов, излишней нагрузкой аппаратуры в результате неправильного использования, а также нарушением работоспособности отдельных компонентов. Как и в человеческом жизненном цикле, конец срока службы аппаратуры характеризуется заметным увеличением числа отказов. Кажется все, что может испортиться, не упустит возможности сделать; в этот период более экономичной оказывается замена оборудова чем поддержание его работоспособности. Следует отметить, что для специалиста по устранению неисправностей (настройщика) работа находаится на протяжении всего жизненного цикла аппаратуры, так как интенсивность отказов сложной аппаратуры почти никогда не равна нулю для любого отрезка времени.

По мере усложнения систем требования к квалификации настройщика становятся более строгими. В совершенстве овладеть навыком отыскания неисправностей может только специалист, отлично знающий обслуживаемую систему и имеющий значительный опыт работы. Сущеют, однако, некоторые принципы, которые могут помочь начинающему специалисту определить подход к решению этой задачи. Целью данной главы является рассмотрение этих принципов.

5.2 ПОДХОД К РЕШЕНИЮ ЗАДАЧИ

Первой и самой важной заповедью для настройщика должно быть сохранение спокойствия. Бурные эмоции и тревога только мешают процессу логического мышления, необходимому для успешного поиска неиправности. Только в спокойном состоянии можно эффективно об наружнть повреждение. Так что сохраняйте спокойствие!

Чем больше у нас информации о системе, тем увереннее мы можем отыскивать в ней неисправность. Многие системы, такие как большие универсальные ЭВМ и анализаторы спектра, настолько сложны, что для компетентного обнаружения многих видов повреждений требуется специальная подготовка. Но для выявления дефектов в большей части аппатаратуры достаточно хорошего общего знания электронных схем и методики поиска неисправностей. Прежде чем приступить к отысканию повреждения в любой аппаратуре, потратьте какое-то время на ее изучение. Даже когда времени в обрез, настройщик должен выяснить функцию каждой основной подсистемы отказавшей аппаратуры.

Наилучшим источником информации для быстрого и достаточно подробного ознакомления с оборудованием является инструкция по эксплуатации и техническому обслуживанию. Прежде чем предпринимать попытки ремонта аппаратуры, необходимо изучить ее настолько тщательно, насколько позволяет время. Инструкция обычно содержит технические условия на оборудование, его описание и принцип действия, схемы, компоновку деталей и руководство по отысканию неисправностей. Это руководство включает перечень причин и признаков часто встречающихся повреждений. Хорошим источником информации является также изготовитель аппаратуры. Телефонный звонок на завод- изготовитель может сберечь многие часы поисков решения неясной задачи. Перед звонком необходимо составить краткое и четкое описание признаков повреждения и подготовить результаты всех проведенных измерений. Если у вас нет инструкции по эксплуатации, постарайтесь приобрести ее.

Хороший настройщик использует все возможные средства, включая имеющиеся в наличии диагностические программы для вычислительной техники. Иногда сама отказавшая аппаратура помогает выявить в ней дефект подобно тому, как больной рассказывает врачу, что у него болит.

Правильно выбирайте контрольно-измерительную аппаратуру. Анализатор спектра полезен при отыскании неисправностей в системах связи, однако его бесполезно применять для проверки цифровой аппаратуры. Простой авометр( тестер) незаменим при поиске обрывов цепи. При отыскании некоторых видов неисправностей в цифровой аппаратуре может понадобиться логический анализатор. В общем, для решения конкретных задач пользуйтесь соответствующей необходимой аппаратурой. Продуманность использования контрольно-измерительной аппаратуры может сберечь много времени.

И здесь наилучшим источником информации, изложенной в сжатой форме, является поставляемая вместе с аппаратурой инструкция по эксплуатации. Настройщик должен подробно изучить ее и знать возможности этой аппаратуры и порядок работы с ней. К примеру, следует знать, что сигнал 50 МГц на экране анализатора спектра является маркером, а не ложным сигналом в неисправном оборудовании.

Короче, хороший специалист должен знать контрольно-измерительную аппаратуру, уметь выбрать ее применительно к конкретному случаю, знать оборудование, требующее ремонта, и, конечно, сохранять спокойствие,

5.3 МЕТОДИКА ОТЫСКАНИЯ НЕИСПРАВНОСТЕЙ

Существуют хорошо опробованные методы и этапы поиска неисправностей. Рассмотрим их применительно к выявлению дефектов.

5.3.1. ВНЕШНИЙ ОСМОТР

Первым шагом на пути поиска неисправности является тщательный внешний осмотр аппаратуры. Проверьте, нет ли сгоревших предохранителей, разрушенных или утративших первоначальный цвет компонентов, обрывов проводов, поврежденных проводников печатных схем, дефектов паяных соединений, трансформаторов с запахом гари, следом коррозии, перегретых деталей и вытекших электролитических кондент саторов. Другими словами, обратите внимание на любое отклонение от нормы. Тщательный внешний осмотр так часто позволяет обнаружить неисправность, что есть смысл пожертвовать на него время, Если даже тезультате такого осмотра вы и не обнаружите неисправность, то, по крайней мере, познакомитесь с расположением всех элементов аппаратуры.

5.3.2. ПИТАЮЩИЕ НАПРЯЖЕНИЯ И СТАТИЧЕСКИЙ РЕЖИМ

Часто много времени тратится впустую на поиски несуществующих повреждений, когда все дело в неисправном источнике питания. Поэто- первой электрической проверкой должен быть контроль правильности уровней напряжения от всех источников питания при работе под нормальной нагрузкой. Если выход источника питания приходится отсоединить, к нему нужно подключить эквивалентную нагрузку и только после этого проверять.

При проверке аналогового оборудования или аналоговой части цифрового оборудования начинать нужно со статического режима. Если аппаратура неправильно функционирует в статическом режиме, она не будет правильно обрабатывать сигналы. Цифровое оборудование часто можно проверить в исходном состоянии на правильность начальных условий.

5.3.3 МЕТОДИКА «ОТ КОНЦА К НАЧАЛУ»

Методика «от конца к началу» означает, что сначала динамические измерения проводят на выходной части аппаратуры, а затем постепенно перемещаются по схеме в сторону входа, пока не будет обнаружен нормальный сигнал (рис. 5.2) (или для цифрового оборудования правильный код);

следующий к выходу каскад скорее всего неисправен. Чтобы любой метод отыскания неисправностей был эффективным, настройщик должен знать, какими должны быть нормальные сигналы на выходе каждого каскада.

5.3.4 ПОДАЧА СИГНАЛА

Если неисправный каскад оказывает влияние на выход предыдущего каскада или отсутствует нормальный входной сигнал, настройщик для имитации сигнала должен использовать генератор сигналов, Параметры имитирующего сигнала должны быть как можно ближе к параметрам нормального сигнала. Часто бывает необходимо, чтобы выходной сигнал имел определенную постоянную составляющую. Большинство генераторов сигналов имеет ограниченные возможности

Рис. 5.3. Схема введения сигнала

установки уровня постоянной составляющей на выходе. Поэтому при необходимости следует использовать делитель напряжения и разделительную емкость (рис. 5.3).

5.3.5 ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ «ДЕЛЕНИЕ» СХЕМЫ

Метод используется для проверки сложных (многокаскадных) устройств и заключается в проверке сигналов сначала на выходе каскада, расположенного в середине схемы, затем в середине половины, в которой имеется неисправность, и так далее, пока не будет обнаружен поврежденный каскад. Предположим, например, что в пятом каскаде 8-каскадной схемы произошел сбой. Чтобы определить, что неисправен именно пятый каскад, проделаем следующую процедуру: после проверки источников питания проверим сигнал на выходе четвертого каскада (на полпути прохождения сигнала по схеме). Если на выходе четвертого каскада обнаружен правильный сигнал (как это должно быть в нашем примере), следует проверить сигнал на выходе шестого каскада, т. е. на полпути между четвертым и последним каскадами. В нашем примере сигнал на выходе шестого каскада будет неверным. Значит, теперь нужно проверить сигнал на полпути между последними двумя проверенными каскадами — на выходе пятого каскада. В данном случае он будет неправильным, следовательно, неисправным оказывается пятый каскад. Этот метод удобнее всего применять для аппаратуры с независимыми последовательными каскадами, такой как радиоприемники и передатчики.

5.3.6 РАЗМЫКАНИЕ ЦЕПИ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ

Отыскать неисправности в системах и подсистемах с цепями обратной связи очень трудно, если не размыкать эти цепи. В точку, где разомкнута петля обратной связи, нужно подать соответствующее постоянное напряжение или необходимый сигнал. Затем для отыскания неисправности по всей схеме нужно проверить уровни напряжения форму сигналов. Напряжение или сигнал, подаваемые в точку разрыва петли обратной связи, можно изменять для проверки изменения

Рис. 5.4. Размыкание контура, пример системы ФАПЧ

реакдии всей схемы. Обычно петлю размыкают в точке, к которой удобно подвести сигнал небольшой мощности. На рис. 5.4 показано применение этого метода для петли фазовой автоматической подстройки частоты (ФАПЧ). Источники питания и выходной сигнал образцового генератора должны быть проверены перед размыканием петли. При этом f0 будет нестабильна или «неправильна» по значению, если же она будет отсутствовать совсем, мы будем знать, что генератор, управляемый напряжением (ГУН), неисправен.

5.3.7 ЛОГИЧЕСКОЕ РАЗДЕЛЕНИЕ СИСТЕМЫ

Сложные системы обычно строятся на основе логических подсистем. Система в целом может быть слишком сложна для непосредственного отыскания неисправности, но каждую подсистему обычно можно проверить независимо, применяя один из вышеуказанных методов.

5.3.8. СРАВНЕНИЕ С ИЗВЕСТНЫМИ ПРАВИЛЬНЫМИ РЕЗУЛЬТАТАМИ

Чтобы опознать неправильный выходной сигнал, мы обычно сравниваем его с выходным сигналом нормально функционирующей схемы. Мы должны или достаточно хорошо знать схему, чтобы определить, каким должен быть выходной сигнал, или сравнить его с формой сигнала (комбинацией бит, последовательностью состояний, картой памяти или временной диаграммой для цифрового оборудования) в инструкции по эксплуатации и обслуживанию. Если под рукой нет документации, в которой были бы приведены правильные выходные сигналы, а у настройщика недостаточно опыта работы с аппаратурой для определения правильности полученных результатов, их нужно сравнить с аналогичными сигналами такой же нормально работающей аппаратуры. Этот метод лучше всего подходит для цифровых устройств и аппаратуры с использованием микропроцессоров..

5.3.9 ЗАМЕНА КОМПОНЕНТОВ СХЕМ

Установка в систему заведомо годных печатных плат с целью устранения повреждения называется заменой плат. Этот же метод применяется и для отдельных элементов. Для быстрого ремонта на рабочем месте такая практика приемлема и используется многими крупными компаниями, но как метод поиска неисправности она очень дорого обходится. Множество годных компонентов и печатных плат было испорчено при установке их в систему при включенном питании или в систему, неустраненная неисправность которой вызвала отказ заменяемой детали и соответственно вновь установленной детали. Когда аппаратуру нужно быстро ввести в действие, замена печатной платы или модуля в случае отказа оказывается оправданной. Это эффективный способ свести к минимуму время простоя. Негодные компоненты печатной платы или модуля можно спокойно отыскать позже. Перед осуществлением замены настройщик должен быть абсолютно уверен в повреждении именно данного модуля или платы, замену обычно следует проводить при отключенном питании. Существует оборудование, в котором при замене не повреждается ни одна деталь, даже при включенном питании, но перед началом работы в этом следует убедиться. В отличие от других методов ремонта замена плат обладает тем серьезным отрицательным свойством, что она быстро становится привычкой, которая делает работу такого специалиста менее эффективной, чем у тех, кто использует методы, требующие более обдуманного отношения,

5.4 НЕКОТОРЫЕ ПРАКТИЧЕСКИЕ СОВЕТЫ

Щуп контрольно-измерительной аппаратуры заземляйте как можно ближе к точке, в которой вы наблюдаете сигнал. Тогда вы можете быть уверены, что видете реальную картину. На рис. 5.5, а показана осциллограмма синхроимпульса, полученная с помощью осциллографа, заземленного на корпус мини-ЭВМ, а на рис. 5.5, б — та же самая осциллограмма при щупе, заземленном на печатную плату около выхода генератора синхроимпульсов. Синхроимпульс четкий в обоих случаях, но на рис, 5.5, а форма сигнала вводит в заблуждение.

Рис.5.5. Влияние места заземления щупа осциллографа на форму наблюдаемого синхроимпульса:

а- заземление на корпус мини-ЭВМ

б — заземление на общую печатную плату вблизи генерато­ра синхроимпульсов

Будьте осторожны при работе с интегральными схемами типа металл— оксид — полупроводник (МОП). Не касайтесь руками выводов схемы, поскольку статический заряд вашего тела может пробить тонкие изолированные затворы МОП-структуры. Пользуйтесь сцрциальными инструментами или при их отсутствии перед заменой МОП-приборов в отключенном оборудовании заземляйте рабочую поверхность или корпус аппаратуры и кисти рук с помощью проводов, заземленных через высокое сопротивление (обычно 1 МОм). При регламентных проверках аппаратуры в этом нет необходимости, такое заземление нужно применять только при замене МОП-приборов в отключенном оборудовании.

В крайнем случае, непосредственно перед прикосновением к МОП-прибору следует дотронуться до хорошего заземления. Защищенные МОП-приборы менее подвержены пробою, но и с ними надо вращаться осторожно. Если уровень статического заряда на теле человека достаточно высок, будет поврежден даже защищенный прибор.

Во многих видах аппаратуры исключительно важное значение имеет порядок включения источников питания, в особенности это относится к аппаратуре с использованием КМОП ИС. При нарушении порядка включения источников питания эти устройства могут сами выходить из строя и приводить к повреждению других компонентов аппаратуры. Если аппаратура на КМОП ИС работает со сбоями, не забудьте проверить порядок включения источников питания.

При работе с цифровой аппаратурой, если возможно, пройдите от одного состояния к другому вручную, шаг за шагом. Пошаговый режим оказывается исключительно полезным, поскольку состояние различных точек (высокий или низкий потенциал) можно сравнить с желаемым при помощи универсального электроизмерительного прибора или осциллографа. При отсутствии такого режима состояния изменялись бы слишком быстро, чтобы их можно было наблюдать без логического анализатора.

Как в аналоговой, так и в цифровой аппаратуре в результате плохого заземления может возникнуть шум. Проверьте активное и полное сопротивление заземления; оба должны быть очень низкими. Иногда электромагнитные заграждающие фильтры для подавления несущей вносят в цепь заземления индуктивность, достаточную для возникновения шума. На рис. 5.6 показана осцилограмма сигнала при отсутствии заземления между двумя подсистемами. И последнее замечание: грязные или окисленные контакты печатной платы могут доставить много неприятностей. Необходима регулярная очистка контактов. Испытанный и действенный метод очистки контактов печатных плат карандашной резинкой используйте только в са­мом крайнем случае.

Рис. 5.6. Изображение на экране осциллографа в отсутствии заземления:

а — схема соединений;

б — изображение на экране осциллографа (на­ложение полезного сигнала на наведенное напряжение 60 Гц);

в — изо­бражение на экране осциллографа при большом усилении сигнала

В настоящее время на контакты печатных плат наносят очень тонкое гальваническое покрытие; его можно легко удалить резинкой и после такой очистки контакты быстро покроются коррозией. По возможности всегда пользуйтесь одним из растворителей для очистки контактов.

5.5. НОВЫЕ МЕТОДЫ ПОИСКА НЕИСПРАВНОСТЕЙ
И ПЕРСПЕКТИВЫ

Микропроцессоры и недорогие цифро-аналоговые и аналого-цифроаналоговые птеобразователи позволяют при проектировании аппаратуры предусматривать возможность самоконтроля и диагностики, что дает возможность в случае неправильной работы определить местоположение обычно случающихся неисправностей и вывести их на экран дисплея или печатающее устройство. Быстро развивается автоматическая испытательная аппаратура, которая позволяет проверять сложные подсистемы и системы, а также диагностировать в них неисправности. Некоторые виды автоматического испытательного оборудования рассчитаны на то, чтобы подсказать настройщику, где именно в неисправно работающей аппаратуре нужно произвести измерения; эта методика получила название направленного зондирования. Уже сейчас в некоторых типах ЭВМ многие виды повреждений можно диагностировать посредствам диалога по телефону между ЭВМ, нуждающейся в ремонте, ЭВМ в обсуживающем центре. (это наворно модемное соединение) ЭВМ обслуживающего центра дистанционно обследует неправильно работающую ЭВМ и определяет, какую плату нужно заметить. Предполагается выпуск аппаратуры с возрастающими возможностями самодиагностики. Продолжается работа в области математического моделирования неисправностей с тем, чтобы вероятность отказов определенного типа можно было прогнозировать и обнаруживать с помощью машины. Сложность автоматического испытательного оборудования возрастает. Контрольно-измерительные приборы берут на себя все больше функций, ранее выполнявшихся операторами и даже указывают, где осуществлять следующую проверку. Все это, однако, не означает, что отпадает необходимость в квалифицированных специалистах по отысканию неисправностей. Скореее, наоборот для нахождения причин неисправностей, с которыми не справились машины, потребуются еще более квалифицированные специалисты, задача поиска неисправностей станет неизмеримо сложнее.

Что такое хороший настройщик? Это человек, хорошо знающий контрольно-измерительную аппаратуру и систему, с которой ему предстоит работать. Определяя повреждение, он начинает с осмотра отказавшей аппаратуры, проверяет источники питания и работу в статическом режиме, затем применяет один из вышеописанных методов поиска неисправностей. При этом он неизменно сохраняет спокойствие. Для него характерна еще одна черта: он не прекратит работу, пока его поиск не увенчается успехом.