О поиске неисправностей в устройствах
Перед тем как лечить больного, ему надо поставить диагноз, то есть провести диагностику. В радиоэлектронике под этим понимается выявление характера (вида) неисправности по ее признакам. Но часто у одного и того же дефекта могут быть разные причины. Именно поэтому бывает сложно отремонтировать неизвестное ранее устройство без понимания принципов работы входящих узлов и их взаимодействия в системе. Ведь неисправность одного элемента может проявляться в виде симптомов в других, связанных с ним узлах.
Большинство неисправностей в радиоаппаратуре — это когда нет какого-то нужного сигнала. Что связано может быть с тем, что данный сигнал не формируется, либо с обрывом цепи по пути его прохождения, либо с ее замыканием, произошедшем в результате пробоя элементов схемы.
Существует много специальных измерительных приборов и приспособлений, помогающих быстро выявить неисправность. Но любой специалист, профессионально занимающийся ремонтом радиоаппаратуры, вам скажет, что в большинстве случаев достаточно всего трех составляющих: головы, паяльника и какого-нибудь тестера. С этим утверждением сложно спорить, и, скорее всего, все это у вас уже есть. К данному набору не помешает еще иметь «золотые руки» (умение аккуратно выполнять точную работу), так как современные компоненты часто имеют малые размеры.
Так же, как и при решении любой другой технической задачи, существует много способов ремонта. Но оптимальными, то есть теми, которые позволяют быстро найти причину, может быть только один или два из них. Здесь предлагается перечень универсальных «рецептов» (в виде советов и рекомендаций), которые позволят вам быстро ответить на вечные вопросы: «Кто виноват?» и «Что делать?», а также разобраться, почему возникла неисправность. Если не задумываться о последнем, то после замены неисправных компонентов дефект может снова повториться, испортив вам настроение дополнительными финансовыми расходами. Не зря появилась шутка: ремонт — это замена одних неисправностейдругими.
Тут следует отметить, что ремонт промышленного изделия или же ремонт (отладка) своей собранной конструкции хотя во многом похожи, но имеют и некоторые отличия. Промышленное изделие раньше уже было правильно собрано и работало, т. е. не имеет ошибок в монтаже. Неисправность же в своей конструкции может быть вызвана ошибкой в монтаже (неправильно установлен диод, транзистор или соединительный провод отвалился, неудачно установлен режим по постоянному току — тепловой перегрев, и др.). Наиболее частой причиной повреждения элементов своей схемы является неправильная полярность подачи питающего напряжения, что случается по неопытности или неаккуратности.
В радиоаппаратуре промышленного изготовления причинами возникновения неисправностей могутбыть:
о нарушение правил эксплуатации. Предварительно следует обязательно познакомиться с рекомендациями изготовителя по подключению устройства. Сетевые розетки, от которых поступает питание, должны обеспечивать надежный контакт с вилкой. Искрение в месте соединения не только создает помехи, но может вывести из строя импульсный источник питания. Причиной неисправности может стать даже кратковременное действие в сети мощных помех (выбросов напряжения), вызванных грозовыми разрядами. Высоковольтные выбросы напряжения в сети могуттакже появиться за счетдействия противо-ЭДС, возникающей при коммутации мощных потребителей электроэнергии (сварочных аппаратов, электромоторов и др.); о некачественное изготовление, что часто проявляется в плохой («холодной») пайке или разных нарушениях технологического процесса. Иногда причиной могут быть использование производителем дефектных элементов или их замена на аналоги без учета надежности или тепловых режимов; о естественное старение компонентов, ведь все они имеют свой ресурс, причем разный у разных типов деталей. К тому же ресурс зависит от теплового режима работы (повышенная окружающая температура его сокращает). Поэтому такие дефекты начинают проявляться через продолжительное время эксплуатации. Причем у некоторых элементов процесс старения идет более интенсивно, даже если устройство не используется (например, у полярных конденсаторов — они лидируют по интенсивности отказов);
о необычные воздействия, например таракан, забравшись в телевизор, может стать причиной попадания высокого напряжения на низковольтные цепи или же перекрыть собой оптический датчик подачи бумаги в факсе или принтере (почему-то они очень любят сильные магнитные поля и лезут туда, куда их никто не просит). Для насекомых все это тоже плохо кончается, но аппарат уже не работает. Некоторые виды голодных муравьев тоже способны на многое. Неравнодушны к технике и многие домашние животные — они жуют кабели и пульты дистанционного управления. Случайное падение радиоаппаратуры тоже может привести к серьезным дефектам (трещинам на печатных платах и др.);
о неграмотные действия. Человек, не обладающий соответствующими знаниями, но полезший ремонтировать сложное изделие, способен нанести гораздо больший вред и сильно осложнить поиск неисправности. Например, даже такая простая операция, как замена сгоревшего штатного предохранителя перемычкой из толстого провода или гвоздя («жучком»), может привести к выгоранию, кроме дополнительных элементов схемы, еще и проводников печатной платы.
По статистике, при ремонте радиоаппаратуры большая часть времени уходит именно на определение места и выяснение причины неисправности и только 10% непосредственно на устранение дефекта (замену элементов или восстановление соединений). Но это при условии, что у вас уже есть некоторый опыт и все необходимые компоненты под руками.
Можно рассказать подробно, как отремонтировать конкретное устройство (этой теме посвящено немало толстых специализированных книг), но такие знания очень быстро устаревают. Ведь в наше время примерно каждые 6 месяцев происходит появление новых технологий и самих изделий, выполненных на их основе. Такая быстрая смена моделей — необходимое условие выживания фирм в условиях жесткой конкурентной борьбы. Поэтому здесь мы рассмотрим универсальные алгоритмы ремонта радиоаппаратуры любой сложности, которые подойдут для большинства случаев. Оче- редностьдействий приведена в порядке, которого желательно (но не обязательно) придерживаться. Но прежде чем приступать к ремонту, вы должны уметь оценить качество работы радиоаппаратуры, сравнив свои теоретические знания с реальным поведением устройства.
Всякий ремонт начинается с внешнего осмотра изделия и проверки его работоспособности. Нужно убедиться, что на устройство подается номинальное питание. Тестером можно проверить предохранители и кабель питания, а также наличие нужного уровня питающего напряжения (в сетевой розетке или от автономного источника).
Если же устройство включается, но работа отличается от штатной, следует постараться выявить все признаки проявления неисправности для последующего анализа возможной причины. Для сложных устройств, все наблюдения лучше записать на бумаге, что поможет в дальнейшем (бумага — старинное проверенное средство от склероза).
Первый метод ремонта можно назвать последовательным логическим поиском.
1. Отключаем устройство (обязательно вытащив вилку из сети) и вскрываем его так, чтобы стали хорошо видны плата с компонентами и весь монтаж. Если внутри есть пыль, то ее предварительно надо удалить при помощи мягкой кисточки и пылесоса. Проводится внешний осмотр элементов и узлов схемы, для чего потребуется хорошее освещение (могут очень пригодиться лупа и монтажные увеличительные очки). Внимательный осмотр позволяет довольно быстро выявитьдо 10…30% видов неисправностей. Обращать внимание следует в первую очередь на:
о темные следы, вздутие или нарушения в покрытии элемеНтов из-за перегрева (резисторов, конденсаторов, транзисторов идр.);
о грещины и сколы на компонентах (например, у конденсаторов и транзисторов являются признаком внутреннего пробоя);
о след вытекания или разбрызгивания электролита у полярных конденсаторов (такие конденсаторы относятся к категории самых ненадежных и нередко со временем именно они являются причиной неисправности); о отсутствие трещин на плате и целостность печатных проводников;
о надежность крепления элементов (может быть нарушена при эксплуатации вусловиях вибраций); о однородность паек. При некотором опыте иногда «холодную» пайку в соединении можно обнаружить при помощи лупы по цвету или растрескиванию припоя вокруг вывода (кольцевые трещины припоя). Такой дефект чаще всего бывает около установленных на плату разъемов, переключателей, выводов силовых импульсных трансформаторов (сетевого или строчного в телевизоре). Элементы схемы, которые сильно греются (например, линейные стабилизаторы в игровых приставках), при некачественной пайке могут сами выпаиваться и болтаться, из-за чего периодически нарушается контакт; о посторонние запахи внутри корпуса устройства являются признаком пробоя изоляции в индуктивных элементах или конденсаторах (опытные специалисты уже по запаху могут определить вид неисправности).
2. Подозрительные цепи и элементы можно попробовать проверить прямо на плате — «прозвонить» тестером (или омметром). При этом в первую очередь следует обратить внимание на целостность предохранителей и отсутствие внутренних коротких замыканий (пробоя) в силовых элементах: мощныхдиодах, транзисторных ключах, тиристорах, симисторах, конденсаторах большой емкости (многие силовые элементы легко обнаружить по теплоотводу, к которому они крепятся). Подгоревший резистор может существенно изменить свой номинал, что нарушит работу ближайших узлов.
Как можно проверить отдельные элементы, вы знаете из предыдущей статьи. Для чего все их необязательно выпаивать из платы, это неудобно и требует много времени. К тому же демонтаж иногда создает дополнительные проблемы: проводники могут отслоиться или выводы сломаться.
3. Независимо от того, удалось или нет выявить неисправные элементы, придется воспользоваться имеющейся документацией на устройство: электрической принципиальной схемой и техническим описанием. Последнее на промышленные изделия удается найти далеко не всегда, но попытаться стоит.
В технической документации можно найти описание вспомогательных режимов работы, специально предназначенных помочь в настройке и проверке радиоаппаратуры. Например, некоторые телевизоры через сервисное меню позволяют включать тестовые изображения, облегчающие проверку правильности сведения лучей и чистоты цвета. Многие устройства, выпускаемые фирмой Panasonic, в случае неисправности по результатам самодиагностики выводят код ошибки.
Несмотря на то, что многие современные радиотехнические устройства (телевизоры, компьютеры, автомобильные контроллеры и др.) имеют встроенные системы автоматической диагностики, которые хотя и могут помочь в поиске неисправности, но никогда не укажут конкретное место и причины ее появления. Тут все равно думать самостоятельно придется.
Если схему на абсолютно новое устройство найти не удастся, то документацию на основные микросхемы получить вполне возможно. Большинство производителей компонентов самую необходимую техническую информацию оперативно выкладывают в виде PDF-файлов на своих сайтах. Найти фирму-изготовитель помогает логотип, который стоит на элементе.
Информацию, которая может помочь (описания, схемы и конкретный опыт ремонта, которым делятся специалисты), можно найти в Интернете на русскоязычных сайтах. Их очень много, здесь приведем самые крупные:
http://www.telemaster.ru — советы по ремонту отечественной и импортной радиоаппаратуры;
http://www.tacxema.narod.ru — телефонные схемы отечественных и импортных аппаратов, включая радиотелефоны, АОНы;
http://rv6llh.rsuh.ru/rv6llh.htm — сайт посвящен ремонту мониторов;
alekssam — много полезной информации по ремонту.
Даже самое сложное устройство состоит из более простых типовых схем, чтобы понягь их работу, от вас потребуются знания основ схемотехники. Наданном этапе важно проанализировать ра- богу и составить перечень узлов, которые могут являться причиной неисправности на пути прохождения сигнала, и продумать план действий для последовательной проверки.
4. Теперь можно включить устройство и осмотреть его в работе — оно не должно издавать никаких посторонних звуков. Например, в импульсном источнике питания: тикающий звук говорит о срабатывании защиты, свист — о нарушении режима работы, возможно вызванном его нагрузкой (в телевизоре или мониторе — каскадом строчной развертки).
Воспользуемся приборами для измерения режимов работы элементов (вольтметром) и контроля пути прохождения сигналов (пробником, осциллографом, генератором), что позволит получить дополнительную информацию, необходимую для анализа. Проверяем не все подряд (на это не хватит никакого времени), а только те функциональные узлы, которые могут являться причиной неисправности на пути прохождения сигнала (тут необходимо понимание работы схемы).
Но начинать любые измерения лучше с проверки всех внутренних питающих напряжений и их соответствия номинальным (с учетом допуска). Например, для повреждения цифровых микросхем из серии 155 достаточно увеличения на них питающего напряжения в течение продолжительного времени до уровня 5,7 В — такое может произойти при неисправности стабилизатора напряжения питания.
Второй метод ремонта — замена узлов на заведомо исправные. Профессиональные ремонтники для ускорения локализации места неисправности в сложных устройствах иногда используют метод последовательной замены узлов на заведомо исправные (например, можно поменять импульсный трансформатор, источник питания или одну из плат, если есть подозрения именно на них). Найденный таким образом неисправный узел исследуется уже более тщательно на специально изготовленном для этого стенде, а после ремонта возвращается на свое собственное место. Измерительный стенд должен иметь все эквивалентные нагрузки (импульсные источники питания без нагрузки включать вообще нельзя) и позволяет проводить поиск неисправности в более комфортных и безопасных условиях.
Третий метод ремонта — изменение температуры компонентов. Он используется, когдадефект исчезающий, т. е. проявляется через продолжительный период работы устройства или случайно (непредсказуемо), время от времени. Чаще всего причиной такого бывают внутренние дефекты микросхем, электролитических конденсаторов, плохие пайки или некачественные разъемные соединения. В этом случае выявитьдефектные элементы из огромного их количества позволяет местный выборочный нагрев. Для нагрева применяется малогабаритный фен (нагрев элемента осуществляется подачей горячего воздуха). В крайнем случае иногда используют отключенный от питания горячий паяльник, которым можно коснуться металлического корпуса конденсатора.
Для того чтобы сразу видеть реакцию (поймать дефект), все это выполняется при работающей радиоаппаратуре, поэтому требует особой аккуратности и внимательности, чтобы не коснуться высоковольтных цепей или случайно не замкнуть цепи, находящиеся под напряжением.
Местный прогрев горячим воздухом участков многослойной платы позволяет выявить плохой контакт в металлизированных переходных отверстиях. Иногда помогает устранить дефект профилактическая пропайка монтажа, в первую очередь разъемов и силовых элементов. Визуально обнаружить некачественную пайку удается далеко не всегда — как показывает опыт, своим глазам верить в этом нельзя.
Следует отметить, что для отлова дефекта можно использовать не только местный нагрев элементов, но и наоборот — местное охлаждение, для чего специально выпускаются газовые баллончики с охладителем, но это более дорогой путь.
В заключение отметим, что, если неисправный элемент обнаружен, это не значит, что устройство после его замены будет долго нормально работать, — надо постараться выяснить и устранить причины, вызвавшие отказ.
1. Кизлюк А. И. Справочник по устройству и ремонту телефонных аппаратов зарубежного и отечественного производства. — M.: Библион. 1997, с. 148.
2. Шелестов И. П. Радиолюбителям: полезные схемы. Книга 5. — M.: СОЛОН-Пресс, 2003, с. 183—184.
Источник: Радиолюбителям: полезные схемы. Книга 6. — M / СОЛОН-Пресс, 2005. 240 с.
Источник