Определение неисправного элемента или блока под питанием, инструментальными средствами.

В судовых электронных системах сигналы представлены уровнями напряжений. Поэтому этот способ рассчитан на применение вольтметра. Прямое измерение тока трудно осуществимо, т.к. требуется разрывать участок цепи.

Вольтметр имеется в составе ампервольтомметра. Основное требование к нему – высокое входное сопротивление, которое должно быть не менее 20кОм на вольт. Цифровые вольтметры (в составе мультиметров) всегда имеют высокое сопротивление (1МОм). Низкое входное сопротивление искажает результат измерения.

Использование вольтметра требует более высокой квалификации. При этом, как и в случае с омметром, требуется иметь либо техническую документацию, либо исправный аналогичный блок. Измеренные вольтметром напряжения должны сопоставляться с указанными в документации или с напряжениями в заведомо исправном блоке. На этом основании следует сделать выводы о работоспособности блока или его элементов. Поскольку измерения выполняются при поданном питании, то это связано с некоторым риском, как для проверяемой схемы, так и для человека. Поэтому они должны выполняться с особой аккуратностью. Например, случайное кратковременное закорачивание щупом вольтметра близко расположенных выводов полупроводникового прибора, может его вывести из строя вследствие созданной электрической перегрузки. С позиции опасности для человека, следует учесть, что электроника питается, как правило, невысоким напряжением (до 27 В), не опасным для жизни. Однако в ряде блоков, например в блоках питания, построенных по схеме рис. 3.2, напряжение может быть значительно большим. Кроме этого, в аварийных случаях повышенное напряжение может попасть в низковольтные цепи. Поэтому защитное заземление корпуса электронного блока должно быть исправно, обслуживающий персонал должен пользоваться индивидуальными средствами защиты от поражения током.

Применять более сложные, чем омметр или вольтметр инструментальные средства в судовых условиях нецелесообразно – если неисправность не может быть обнаружена с их помощью, то электронный модуль следует передать для ремонта специализированной береговой службе.

          

 

Определение работоспособности электронных приборов

 

Резисторы.

Проверяются с помощью омметра путем измерения сопротивления. Для обычного резистора измеренное значение должно соответствовать номинальному сопротивлению резистора, с учетом его допуска и погрешности омметра.

В переменном резисторе проверяется плавное изменение его сопротивления при перемещении движка резистора.

Измеренное сопротивление терморезистора должно соответствовать его номинальному сопротивлению при температуре, для которой оно нормировано. При нагреве сопротивление терморезистора должно изменяться в соответствии с его характеристикой.

Сопротивление фоторезистора должно уменьшаться при засветке его лампой 40 Вт с расстояния 0,6 м на 2¸3 порядка, по сравнению с затемненным состоянием. Темновое сопротивление, как правило, должно составлять не менее 1 МОм.

 

Конденсаторы.

Состояние конденсатора емкостью более нескольких микрофарад можно проверить омметром на основе стрелочного прибора (цифровой не пригоден). Типичными его состояниями являются:

- исправное состояние;

- обрыв или потеря емкости, что эквивалентно;

- короткое замыкание;

- наличие "утечки".

Состояние "утечка" характеризуется тем, что конденсатор начинает пропускать постоянный ток. Это свидетельствует об ухудшении качества диэлектрика конденсатора и проявляется в течение его эксплуатации.

При подключении к омметру конденсатор заряжается от источника питания. По характеру протекания этого процесса, отображаемому движением стрелки омметра, можно судить о состоянии конденсатора. До подключения конденсатора стрелка омметра находится в крайнем левом положении (1), что по шкале омметра соответствует бесконечно большому сопротивлению (¥) (Рис. 7.2).

 

Проверка конденсатора

 

Рис. 7.2

При подключении исправного конденсатора стрелка резко переместится к крайней правой отметке шкалы, которой соответствует значение 0 Ом (положение 2). Это происходит потому, что конденсатор разряжен и в первый момент времени через него протекает максимально возможный ток заряда I _зар. Раз ток максимальный, омметр "считает", что к нему подключен элемент, чье сопротивление равно нулю. По мере заряда конденсатора ток заряда будет уменьшаться, поэтому стрелка омметра будет плавно, все более замедляясь, перемещаться из положения 2 в положение 1.

Если в конденсаторе обрыв или он потерял емкость, стрелка омметра не сместится с положения 1 (¥). При коротком замыкании стрелка омметра устанавливается в положении 2.

При наличии утечки, в своем возвратном движении стрелка не дойдет до положения 1 (¥), а установится в некотором положении 3, которому соответствует сопротивление утечки. В идеале оно должно быть бесконечно большим, а реально не должно быть менее нескольких сотен килоом, в противном случае конденсатор считается непригодным к использованию.

Если емкость конденсатора менее нескольких микрофарад, вследствие инерционности стрелки омметра труднее распознать обрыв и исправное состояние, поскольку заряд протекает быстрее. Однако короткое замыкание и наличие утечки определить возможно.

 

Диод.

Типичными отказами диода являются короткое замыкание (сплавление кристалла) и обрыв (сгорание кристалла). Исправное состояние и оба вида отказов могут быть определены омметром.

Для проверки диода выполняются два замера сопротивления – в прямом включении (R _пр) и в обратном (R _обр). При прямом включении анод диода подключается к положительному зажиму омметра, а катод к отрицательному. При обратном включении – наоборот. Тем самым фактически создаются схемы рис.1.6 и рис. 1.7, где в качестве U _пр и U _обр используется источник постоянного тока омметра.

В исправном диоде R _пр << R _обр. Для маломощных кремниевых диодов, применяемых в блоках автоматики, прямое сопротивление составляет сотни ом, обратное – сотни килоом и более. Для диодов более мощных, рассчитанных на токи от нескольких ампер и более, R _пр может составить десятки ом. При обрыве, в обоих включениях диода сопротивление будет близко к бесконечности. При коротком замыкании R _пр » R _обр и может составлять от нескольких ом до сотен ом.

 

Транзистор.

Транзистор может быть проверен двумя способами:

- омметром, при этом транзистор должен быть извлечен из схемы;

- вольтметром, транзистор находится в схеме, в рабочем режиме.

Для проверки по первому способу транзистор представляется эквивалентной схемой из двух диодов – ведь в нем создано два встречно включенных р-n-перехода. На рис.7.3 показана эквивалентная схема для проверки n-p-n-транзистора. В эквивалентной схеме n-p-n-транзистора диоды будут развернуты на 180^о. Транзистор считается исправным, если исправны диоды, составляющие его эквивалентную схему. Диоды проверяются омметром аналогично вышеописанной методике. Всего делается 6 замеров. Четыре замера необходимы для проверки собственно диодов. Два последующих замера выполняются при подключении омметра между коллектором и эмиттером транзистора, при разных полярностях подключения. В этих замерах измеренные значения должны быть такого же порядка, как и R _обр диода, поскольку при любой полярности подключения один из диодов будет в обратном включении.

 

Транзистор и его эквивалентная схема для проверки

Рис. 7.3

 

Виды отказов транзистора аналогичны диодам. Аналогично интерпретируют и результаты проверки.

Во втором способе проверки транзистор находится под питанием. Исправный транзистор должен реагировать на изменение входного сигнала. Для проверки этой реакции используется вольтметр. В большинстве случаев транзистор включается по схеме с общим эмиттером. На рис. 7.4 показано подключение вольтметра на примере фрагмента схемы с транзистором. Входной сигнал U _вх поступает от предшествующей части схемы через резистор R _вх. К последующей схеме выходной сигнал обычно подается также через резистор, обозначенный R _вых. Сначала вольтметр подключается к входной цепи транзистора, между базой и эмиттером. Если это напряжение U _бэ » 0,6 ¸ 0,8 В, т.е. от предшествующей схемы поступает U _вх, то транзистор должен быть открыт. При этом вольтметр, подключенный между коллектором и эмиттером транзистора (см. рис. 7.4) должен показать U _кэ » 0 В. Когда входной сигнал отсутствует, то U _бэ =0 В, транзистор должен быть закрыт и подключенный к его выходу вольтметр должен показать напряжение, близкое к напряжению питания U _пит.

 

Проверка транзистора по его реакции на входной сигнал

Рис. 7.4

 

Если входной сигнал длительное время остается неизмененным, процедуру проверки можно ускорить. Чтобы проверить закрывается ли транзистор, можно временно закоротить перемычкой (на рис. 7.4 показана пунктиром) его базу и эмиттер, т.е. сделать U _бэ =0 В. На предшествующую схему это существенно не повлияет, поскольку ток, отбираемый от нее будет ограничен R _вх. Для поверки способности транзистора открываться, между базой и положительным проводом питания + U _пит следует временно подключить резистор R _б, величина которого R _б » (10 ¸ 20) R _к. При этом через R _б от источника питания будет подаваться ток в базу транзистора, что приведет к открыванию последнего.

 

Операционный усилитель.

Операционный усилитель может быть проверен только в рабочем режиме, под питанием, путем измерения сигналов вольтметром. Его работоспособное состояние можно сформулировать следующим образом: выходной сигнал схемы на ОУ должен соответствовать входному, с учетом коэффициента усиления схемы. Например, если ОУ включен по схеме инвертирующего усилителя (см. рис. 2.10) и R ₁ =2 кОм, R _ос =10 кОм, а U _вх = +0,2 В, то его выходной сигнал должен быть U _вых = - 1,0 В. Это следует из свойств данной схемы, коэффициент усиления которой , а полярность выходного сигнала противоположна входному.

 

Логические элементы.

Также как и ОУ, работоспособность логического элемента может быть проверена только под питанием, измерением его сигналов. Работоспособное состояние логического элемента можно сформулировать следующим образом: выходной сигнал должен соответствовать входному, с учетом логики работы элемента для всех возможных комбинаций подачи сигналов. При этом, как входные логические сигналы, так и выходной должны соответствовать уровням напряжений, выражающих логический ноль или единицу.

Проверка работоспособности логических элементов

Рис. 7.5

 

Например, проверяются логические элементы серии 74, показанные на рис. 7.5. Для этого вольтметром измеряются напряжения на входах и выходах элементов. Для схемы рис. 7.5,а напряжение на верхнем входе равно 3,7 В, что трактуется как сигнал логической "1". На нижнем входе – 0,2 В, что соответствует уровню логического "0". При такой комбинации входных сигналов на выходе элемента И/НЕ должен присутствовать сигнал , выраженный уровнем напряжения не менее 2,4 В. Реально же на выходе имеется сигнал логического "0" (0,1 В), что свидетельствует о неисправности элемента.

Логический элемент ИЛИ/НЕ на рис. 7.5,б также неисправен, поскольку его выходное напряжение (1,5 В) не соответствует ни логическому "0", ни логической "1" для микросхем данной серии.

Исправным возможно является логический элемент И, показанный на рис. 7.5,в. – его выходной сигнал соответствует входным, ибо 1*1=1. Однако для окончательного вывода следует оценить его выходной сигнал при всех вариантах подачи входных сигналов.

Аналогичный подход применяется при проверке более сложных, чем логический элемент функциональных узлов (ИМС) дискретного действия – счетчиков, дешифраторов и т.д.

При выполнении большого числа проверок вместо вольтметра удобнее использовать более простое средство контроля – логический пробник. Простейший логический пробник – светодиод (рис. 7.6) с ограничивающим его ток резистором R _огр (300¸600 Ом). Один вывод пробника подключается к общему проводу схемы, а второй является щупом, который устанавливается в контролируемую точку схемы. Напряжение логической "1" микросхем серии 74 (³2,4 В) достаточно для того, чтобы вызвать свечение светодиода. При логическом нуле напряжение слишком низкое и светодиод погашен.

 

Простейший логический пробник

 

Рис. 7.6

 

⇐ Предыдущая24252627282930313233

Поделиться: