Методы поиска неисправностей в сложных электронных устройствах. Урок 2

Время чтения: 20 минут

Если не считать трудозатраты, то ремонтировать технику самому рентабельно. Но есть много других веских причин стать мастером по ремонту электронных устройств:

Поэтому не недооценивайте роль правильности формирования рабочего оборудования: с ним мастеру безопаснее, да и времени на постановку диагноза уходит меньше. Вложение в надёжные измерительные приборы и вспомогательные устройства окупается уже на первых этапах ремонта, превращая потенциально долгие «блуждания» по цепям в чётко выстроенный процесс.

Никакие меры безопасности не бывают лишними! Особенно при работе с высоким напряжением (а напряжение 230 вольт такое!).

Работа с «горячими» частями сетевых блоков питания сопряжена с одной трудностью: гальванической связью электронных компонентов с питающей сетью, из-за этого — высоким риском поражения электрическим током. К тому же нынешние осциллографы не имеют измерять точки, имеющих гальваническую связь с питающей сетью (смотри статью «Гальваническая развязка цифрового осциллографа»).

Организовать комплексную электрическую безопасность работ в «горячих точках» помогает разделительный трансформатор, имеющий на вторичной обмотке такое же напряжение, как и на первичной (то есть сетевое), но с гальванической изоляцией подключённого к нему диагностируемого устройства от питающей сети.

Разделительный трансформатор мощностью от 500 до 1000 ватт закроет большинство задач. Стоимость устройства немаленькая. Но жизнь и здоровье всё равно дороже.

Стабильнее всего получается питать диагностируемые устройства лабораторным блоком питания (ЛБП). Он выдаёт заданный уровень напряжения на выходе и ограничивает силу тока до безопасных пределов. Особенно важен ЛБП при ремонте устройств, имеющих короткое замыкание в каком-то узле: ограничение силы тока оберегает от усугубления неисправности, но заметное тепловыделение короткозамкнутого компонента помогает её найти.

Главный параметр при выборе ЛБП — это максимальное напряжение и сила тока. Универсальных блоков питания с широкими диапазонами и напряжения, и силы тока не существует в природе, так что придётся искать компромисс или приобретать два или три устройства. Но не торопитесь бежать в магазин и скупать всё, что увидите! В качестве базового блока питания походит устройство с выходным напряжением около 30 вольт и силой тока от 5 до 10 ампер. Именно такие характеристики позволяют организовать питания практические всей потребительской электроники.

По мере наработки опыта и тяготения к ремонту определённого класса устройств потом возьмёте дополнительные блоки питания, скажем, с максимальным напряжением до 400 вольт. Он будет запитывать устройства, имеющие в составе электронные вакуумные лампы. Или с силой тока до 20 или 30 ампер, дающий тока энергию зарядки мощных аккумуляторных батарей индивидуального электрического транспорта.

Принцип действия электронной нагрузки обратен принципу работы блока питания: БП даёт электроэнергию, а электронная нагрузка — её потребляет. Другими словами, электронная нагрузка позволяет нагрузить любой источник питания, будь то сетевой блок питания, аккумулятор или солнечная панель, заданной мощностью и оценить, как поведёт себя источник энергии под, скажем, минимальной, номинальной и максимальной нагрузкой. Электронный прибор позволяет определять мощностные характеристики, а также тестировать источники энергии после ремонта или обслуживания.

Как и с выбором ЛБП, так и с выбором электронной нагрузки возникает неопределённость подбора диапазона напряжения и тока, который способна «переварить» (превратить в тепло) нагрузка. Подробно вопрос освещён в статье «Электронные нагрузки для профессионального применения».

Хотя проверить исправность и определить многие характеристики полупроводниковых электронных компонентов (смотри статью «Что такое полупроводник?») помогает цифровой мультиметр, некоторые неисправности им нелегко обнаружить. Кроме того, иногда маркировка компонента может не читаться. Тогда полезен специализированный тестер электронных компонентов, который помимо определения основных параметров, способен определить вид электронного компонента и его цоколёвку. Он умеет работать с резисторами, конденсаторами, катушками индуктивности, диодами, транзисторами, тиристорами и другими компонентами, облегчая труд мастера.

Сегодня доступно немало тестеров стоимостью от 500 рублей. Для начала купите простой, который, по заверению автора, скорее всего, будет иметь совершенно достаточный функционал.

Некоторые цифровые мультиметры умеют измерять ёмкость. С невысокой точностью. А возможность измерения индуктивности почти всегда отсутствует. А ещё мультиметры не способны измерять сопротивления малых (менее единиц ом) и больших (более десятков мегаом). Но в практике будет немало случаев, когда требуется измерение малых величин ёмкости (долей и единиц пикофарад) и индуктивности (единиц наногенри), к примеру, при настройке приёмопередающих устройств, или малых величин сопротивления шунтовых резисторов, которые имеют сопротивление от тысячных до десятых долей ома.

Именно для таких целей желательно иметь RLC-метр – специализированный прибор для измерения сопротивления, индуктивности и ёмкости в широких пределах и с высокой точностью.

Генератор сигналов — устройство, которое генерирует сигнал с определённой частотой, формой волны и амплитудой. Подавая на вход диагностируемого устройства сигнал с генератора, легко проверить его работоспособность (к примеру, радиоприёмника при подаче на вход высокочастотного модулированного сигнала или же усилителя, подавая на вход низкочастотный сигнал звуковой частоты), и осциллографом покаскадно проверять путь прохождения сигнала, чтобы определить узел, где есть потери.

Генератор сигналов незаменим при ремонте почти любого электротехнического или электронного оборудования, особенно аналогового: приёмопередающей аппаратуры (смотри статью «Основы схемотехники радиочастотных систем. Часть 1», «Часть 2», «Часть 3»), усилителей (смотри статью «Усилители звука. Разновидности, классы усиления и виды схемотехники»), импульсных источников питания (смотри статью «Принцип работы импульсных источников питания») и многого другого.

Виды генераторов сигналов:

Логический анализатор выполняет фактически ту же функцию, что и осциллограф, но «заточен» для работы только с цифровыми дискретными сигналами определённого уровня. Он используется для наблюдения за временны́ми соотношениями между несколькими цифровыми сигнальными линиями. Как правило, логический анализатор имеет 8 и более каналов.

Измеритель помогает выявлять неисправности в разных цифровых устройствах и линиях передачи информации. Дорогие модели оборудованы автоматическим декодированием сигналов разных протоколов и определением проблем; у недорогих такого функционала нет, и придётся самостоятельно анализировать, опираясь на документацию.

Анализатор спектра — это особый тип осциллографа, который вместо построения графика зависимости напряжения от времени, строит график зависимости напряжения от частоты, позволяя увидеть, частотное распределение сигнала в заданном спектре. Его часто применяют, когда нужно разработать, отремонтировать или отрегулировать приемопередающее оборудование: радиоприёмники, передатчики, рации, системы проводной и беспроводной передачи данных, телефония и т. д.

Как недешёвый прибор с узким спектром решаемых задач, анализатор спектра автором статьи рекомендован к покупке тем, кто имеет дело или хочет иметь дело со связной аппаратурой.

Термовоздушная паяльная станция — то, что стоит купить сразу после хорошего паяльника. Оборудование поможет в пайке компонентов поверхностного монтажа (SMD), особенно будет полезно при пайке микросхем в корпусах BGA, которые нельзя монтировать и демонтировать с помощью только паяльника.

Также оборудованием удобно усаживать термоусадочные трубки, просушивать небольшие участки плат или деталей и т. д.

Микросхемы в корпусах BGA, выводы которых состоят из мелких шариков припоя, расположенных с обратной стороны чипа. Представителями многовыводных микросхем в таких корпусах являются центральные и графические процессоры. Замена таких компонентов сопряжена с рядом трудностей, главный из которых — высокая теплоёмкость таких микросхем и печатных плат, а также массовое использование бессвинцового высокотемпературного припоя. Отпайка таких микросхем паяльником невозможна в принципе, а термовоздушной паяльной станцией занимает целую вечность.

Рациональным и грамотным решением сложившейся проблемы станет использование инфракрасной паяльной станции, которая с помощью мощного ИК-излучения способна быстро нагреть место пайки при равномерности нагрева и заданном температурном цикле нагрева/охлаждения. С ней возможна профессиональная замена микросхем центрального и графического процессора современных компьютеров и другой техники.

Уверен, с термоклеевым пистолетом все знакомы и часто применяют в быту. Но и в практике ремонтника-электронщика инструмент сверхполезен. Горячим клеем фиксируются крупногабаритные электронные компоненты.

Например, электролитические конденсаторы, разъёмных соединений от случайного рассоединения, кабели, проводники. Им же восстанавливают утерянные корпусных изделий, ручек и ещё много чего подобного.

Разве не было бы удобно иметь три руки? Мастеру-ремонтнику точно хотелось бы! В качестве дополнительного фиксирующего устройства подойдут миниатюрные настольные тисы, которые позволят фиксировать разъёмы при пайке к ним проводов, небольшие печатные платы, жёсткие кабели, которые ну никак не хотят лежать на рабочем столе, а также фиксировать детали при небольшой слесарной обработке. Стоимость устройства крайне низкая (1000 рублей), а рекомендация к приобретению крайне высокая.

Наличие запаса часто используемых компонентов удобно. Можно, конечно, разобрать старые платы на детали, но это отнимет много времени, и по итогу вы получите груду старых запчастей сомнительной работоспособности и притом с короткими выводами. Кроме того, всё равно таким образом вы не наберёте всего необходимого.

Лучше подумайте о покупке предварительно упакованных наборов выводных резисторов, конденсаторов (особенно электролитических), диодов, транзисторов, линейных регуляторов напряжения, предохранителей и других распространённых электронных компонентов. Приобрести такие наборы можно недорого на мировых или российских маркетплейсах.

Также приобретите несколько альбомов разных типоразмеров электронных компонентов для поверхностного монтажа. Особенно востребованы будут керамические конденсаторы, резисторы и диоды.

Хотя демонтаж и задействование электронных компонентов со старых плат «то ещё удовольствие», вам всё равно стоит иметь несколько «донорских» печатных плат от техники, которую чаще остальных ремонтируете. Это позволит вам не ехать в магазин на другой конец города в пятницу вечером, потому что у вас не оказалось какой-то детали. Ещё из плат-«доноров» извлекают редкие детали, нестандартные разъёмы, моточные изделия, защёлки, фиксаторы и т. п.

Это специальная видеокамера, но работающая в инфракрасном диапазоне, а не в видимом (смотри статью «Тепловая диагностика радиоэлектронного оборудования»). Тепловизор «видит» не предметы, а испускаемое ими тепловое излучение. С ним легко определять зоны повышенного нагрева электронных устройств, указывающие на возможное протекание чрезмерного тока (повышенное переходное сопротивление контактной группы или короткое замыкание внутри электронного компонента) или недостаточный теплоотвод (требуется замена теплопроводной пасты), а также выявлять множество других проблем.

Прибор недешёвый и нужен далеко не ежедневно, но лучше его иметь под рукой.