Как невозможно разбить на конкретные шаги работу врача или детектива, выполнение которых приведёт к выздоровлению пациента или раскрытию преступления, так невозможно формализовать работу мастера по ремонту электронной техники — это творчество. Вы должны в совершенстве владеть техникой использования инструментов и оборудования, иметь широту познаний в технике и просто обладать мышлением инженера. Мышлением, способным создавать в голове что-то новое, несуществующее: способ нестандартного применения оборудования, оригинальную «авторскую» методологию ремонта устройства, схему несуществующего «в природе» прибора для тестирования и т. д. Поиск неисправностей в электронных устройствах — это не ремесленничество или «кустарщина» — это прежде всего искусство.
На этом уроке вас ждут описания типичных и нетипичных ситуаций, случающихся с электроникой: от «коматозных» состояний устройств с отказом отдельных функций до коварных плавающих неисправностей. Вместе мы попробуем понять, что стоит за симптомами, как грамотно использовать инструменты, и главное — как мыслить, чтобы не просто чинить, а побеждать проблему.
Время чтения: 15 минут
Что-то сломалось? Починим. Ведь это очень просто!
Мир ремонта электронной техники — это область, где техническое мастерство соседствует с подлинным инженерным искусством. Здесь нельзя действовать по шаблону, как в пошаговой инструкции по сборке мебели.
Как бы сложна ни была неисправность — «состояние комы», паралич функций или загадочная плавающая ошибка — настоящий мастер всегда найдёт подход.
Состояние комы или помешательства
Эта ситуация сложнее. Когда устройство включается, но поведение его неадекватно, со случайными данными на дисплее, неправильной или нулевой реакцией на кнопки управления. Состояние указывает на три вещи:
- напряжение питания слишком низкое или чересчур нестабильное;
- на линиях питания присутствует много помех;
- цифровая система управления имеет серьёзные повреждения.
Сначала проверьте все напряжения питания. Если их значения близки к номинальным, проверьте уровень шума. Используя осциллограф, посмотрите уровень пульсаций и помех на выходные линии постоянного тока источника питания; в норме не больше 100 милливольт (мВ). Если уровень помех намного больше, даю 100 процентов — в источнике питания находятся плохие электролитические конденсаторы. Наиболее вероятными виновниками являются конденсаторы, смонтированные непосредственно на выходных линиях.
Хороший «электролит» сгладит пульсации, поэтому их наличие говорит вам, что конденсатор не выполняет работу. Даже если компонент не вздулся, а его ёмкость равна номинальной, проверьте его с помощью ESR-метра. Если показания вызывают у вас хоть малейшие подозрения, попробуйте заменить конденсатор или временно припаять параллельно «электролит» аналогичного номинала, обязательно соблюдая полярность. И конечно же сначала обесточьте блок питания и убедитесь, что все «ёмкости» разряжены.
Не переживайте, что параллельное соединение конденсаторов в сумме даст бо́льшую ёмкость, чем было изначально; дополнительная ёмкость на линии электропитания создаёт только лучшую фильтрацию. Если уровень помех резко упадёт, замените конденсатор, независимо от того, восстановилась ли работоспособность устройства — компонент требовал замены. Возможно, лучшим решением станет замена всех конденсаторов в блоке питания, которых, как правило, немного. Если уровень помех упадёт незначительно, то, вероятно, «родной» конденсатор в порядке. Значит, неполадка в другом.
Когда убедитесь, что блок питания работает правильно, перейдите к микропроцессору. Проверьте его на тактирование; уровень переменного напряжения и частота импульсов на кварцевом резонаторе или генераторе нужны достаточного размаха и стабильности. Если тактирование исправно, возможно, что схема сброса, подающая импульс на вывод сброса микроконтроллера при первой подаче питания, не работает, поэтому микроконтроллер не переходит к выполнению программы.
Многие схемы сброса микроконтроллеров и микропроцессоров — банальный электролитический конденсатор между положительным выводом питания и выводом сброса, и резистор, между выводом сброса и общей шиной питания. При включении устройства, разряженный конденсатор обеспечивает поступление кратковременного импульса низкого логического уровня на вывод сброса.
Если этот конденсатор неисправен, схема сброса не сработает, а микроконтроллер запустится в каком-то случайном месте программного кода, что приведёт к «состоянию помешательства». Найдите этот вывод сброса, отключите питание, проверьте линию, идущую к выводу, а потом заново подключите питание. Вы увидите короткий импульс. Если его нет, попробуйте включить устройство. Импульса всё ещё нет? Значит, система сброса не работает. Попробуйте заменить этот конденсатор. Или, если есть транзистор, диод или другая схема, генерирующая импульс сброса, идите в обратном направлении от её выхода к входу, осматривая путь тока, пока не найдёте импульс или не обнаружите неисправный компонент.
Паралич некоторых функций
Здесь навыки сыщика действительно получат поле действий! Устройство включается и адекватно реагирует на кнопки, но часть функций не работает. Возможно, подсветка не включается, или привод дисков испытывает трудности с чтением, или в усилителе работает только один канал, или проектор включается, но лампа не загорается или отсутствует цвет. Выяснение причин таких сбоев потребует гораздо больше работы, чем устранение неисправностей, описанных ранее. После проверки «типовых» сбоев с питанием, особенно внимательно осмотрите плату на предмет вздутых или протекающих «электролитов». Замените всё, что выглядит подозрительно. Используйте ESR-метр. Если замена конденсаторов ничего не дала, пришло время начать «шпионить».
Неисправность во входе, в средней части обработки или усиления сигнала, в выходных каскадах? В случае работы с аудиооборудованием прислушайтесь к лёгкому шипению из динамиков. Если шипения нет, сбой, вероятно, в выходных каскадах. Они генерируют небольшой шум, когда работают, даже без входного сигнала. Но это больше для традиционных аналоговых устройств. Цифровые устройства, такие как bluetooth-колонки, совершенно не шумят при отсутствии входных данных.
Сам динамик тоже бывает неисправен; проверьте с помощью осциллографа наличие сигнала, а с помощью мультиметра в режиме измерения сопротивления его (динамика) исправность.
В случае работы с аналоговым видео оборудованием, на его экране должен быть растр, указывающий на работоспособность основных узлов. Но на устройстве с цифровой обработкой изображения экран может не иметь никакого изображения или же случайный «мусор».
У движущихся узлов, таких как лазерные головки, печатающие головки и поворотно-откидные дисплеи, объективы фото и видеокамер, есть множество неполадок с оборванными проводниками в ленточных кабелях — шлейфах. Если движущаяся часть ведёт себя некорректно, осмотрите её шлейф с помощью увеличительного стекла или микроскопа. Не видите разрыва — проверьте целостность каждой линии с помощью мультиметра в режиме прозвонки. Очень тонкие, гибкие шлейфы с графитовыми проводниками редко выходят из строя, а с медными проводниками довольно часто.
В винтажных устройствах основным источником неисправностей являются окислившиеся подстроечные резисторы. Их работоспособность зависит от надёжности электрического контакта между небольшим выступом на вращающемся контакте и резистивной подложкой. Со временем окисление делает грязное дело, и контакт пропадает, что приводит к обрыву сигнала в подстроечном резисторе. В зависимости от функции подстроечного резистора это может означать отсутствие звука, потерю функции регулировки оборотов сервопривода или множество других неполадок.
Перед проворачиванием обязательно как можно точнее отметьте изначальное положение движка регулятора, чтобы впоследствии вернуть его на место. При наличии заводской методологии регулировки этого резистора, к примеру, в руководстве по сервисному обслуживанию, произведите точную настройку.
Ни жив, ни мёртв или плавающая неисправность
Хотите вывести мастера по ремонту из себя? Подсуньте ему на ремонт устройство с плавающей неисправностью: то появляющейся, то пропадающей из-за абсолютно случайных причин. Выявление такого рода неисправностей бывает очень трудоёмко, а иногда просто невозможно, особенно если поломка проявляется крайне редко.
Неполадки из-за перегрева являются довольно частыми и легкоустранимыми. Если устройство работает в холодном состоянии, но прекращает работу после прогрева или наоборот, хотя бы проконтролируйте условия, пока ищете виновника поломки.
Когда устройство изменит состояние работоспособности, возьмите его и приготовьтесь распылять. Не распыляйте спрей на всю плату, поэтому сосредоточьтесь на компонентах, с наибольшей вероятностью вызывающих тепловые проблемы: заметно греющихся. Линейные регуляторы напряжения, силовые транзисторы, графические чипы и процессоры — компоненты генерируют много тепла, являющегося источником сбоев. Распыляйте спрей на небольшие детали около секунды. На большие детали потребуется до 5 секунд. Избегайте попадания вещества на кожу, так как спрей вызывает локальное обморожение.
Неполадки из-за перегрева возникают и в компонентах с низким уровнем сигнала. При утечке транзистор нагревается сильнее, чем рабочая деталь, что вызывает сбои. Электролитические конденсаторы тоже становятся источниками перегрева. Конденсатор в норме не греется, но может слегка нагреваться из-за внутреннего сопротивления, особенно в импульсных схемах. Сильный нагрев означает прохождение постоянного тока — утечку, работу в режиме резистора.
Если при распылении спрея устройство начинает или прекращает работать — компонент неисправен. При плотной компоновке можно ошибочно подумать, что причина в одном элементе, а задевается другой. Чтобы точно определить неисправность, нужно распылять под разными углами, давая компонентам снова нагреваться между распылениями.
Паяные соединения тоже чувствительны к температуре. Иногда компонент реагирует на охлаждение, а неисправность — в пайке. Перед заменой всегда проверяйте соединения, перепаивайте сомнительные участки.
Механические неисправности — самые трудные. Если устройство реагирует на постукивание, поворот или наклон — причина в механике: плохие контакты, холодная пайка, трещины на плате, окислённые разъёмы, плохие межслойные соединения, реже — трещины внутри компонентов. Проверяйте все подозрительные участки, фиксируйте, что вызывает сбой, и устраняйте. Иногда это просто. Иногда — крайне сложно. Трещина в одной зоне, а проявляется — при деформации другой. Основной метод — лёгкое давление с постукиванием по разным местам для локализации проблемы. Даже при небольшом сгибе задействован участок с плохим контактом.
Трещины на печатных платах сегодня редки, за исключением случаев, когда устройство роняли. Большинство треснувших плат полностью перестают работать, но порой края треснувшей дорожки будут соприкасаться достаточно, чтобы вызвать чувствительную к вибрации плавающую неисправность. Помимо нажима, хорошим способом поиска такого рода неисправностей является тщательный осмотр платы с помощью микроскопа с прозвонкой подозрительных дорожек.
Гораздо более распространённой неисправностью являются плохие межслойные соединения или переходные отверстия, особенно те, что выполнены из токопроводящего клея. Токопроводящий клей может выглядеть хорошо, но не создавать надёжного электрического соединения с верхним или нижним слоем платы. Используйте ваш мультиметр в режиме прозвонки для определения места пропадания контакта. Ещё понадобится электрическая схема, если визуальная трассировка невозможна (в плате больше двух слоёв).
Многие устройства используют шасси или корпус в качестве общего проводника, а непосредственно сам контакт обеспечивается притяжкой с помощью винтов. По мере эксплуатации устройства ослабленные винты с окислением ухудшают соединение, что приводит к появлению плавающих неисправностей. В устройстве старше пяти лет обязательно произведите затяжку всех винтовых соединений. Если площадки загрязнены или окислены, очистите их и посмотрите, устранит ли это симптомы. В новом изделии всё должно быть хорошо, если винты не ослаблены из-за вибрации или тяжёлых условий эксплуатации.
Вероятно, самая неприятная неполадка — когда устройство работает просто отлично, пока не закроете корпус. Затем либо не работает, либо становится чувствительным к движению. Вы снова открываете корпус, гремлины засыпают, а устройство вновь работает отлично! Чтобы добраться до корня неполадки, подумайте, что происходит, когда корпус устройства закрыт. Посмотрите на внутреннюю часть корпуса и представьте, где она давит на плату, на проводку или шлейфы. Некоторые корпуса прижимают углы печатной платы, изгибая её, когда затягиваются винты. Поэкспериментируйте, пока корпус открыт, пытаясь воссоздать условия возникновения нестабильности.
Шестой урок вы можете прочитать здесь.
Каждая неисправность — это вызов, а успешно оживлённое устройство — победа, порой сравнимая с раскрытым делом детектива или спасённой жизнью пациента. Быть мастером — значит, не просто уметь пользоваться инструментами, а обладать особым складом ума, терпением и чутьём. Здесь нет рутины: ремонт — это постоянный диалог с техникой, где важно слышать её «симптомы» и понимать их. И даже когда техника ведёт себя как одержимая гремлинами — истинный мастер не теряется. Он просто чинит.
