Представьте, если бы врачи рассматривали организм человека как совокупность органов, жидкостей, нервных связей, скелета — каркаса тела. Но не рассматривали результат их совместной работы, когда происходит непрерывный обмен веществами и сигналами. Ни один орган не умеет функционировать отдельно, но вместе они заставляют тело жить, дышать, двигаться и даже храпеть!
А теперь подумайте, как сложно стало бы детективу раскрыть дело об убийстве, не учитывая мотивы, личность, жизнь жертвы, потенциальных подозреваемых! Орудие убийства даже оставлено непосредственно рядом с телом, но преступление мог совершить кто угодно на планете! Почему это произошло? Кто совершил?
Статья посвящена философии поиска неисправностей в электронике. Разберёмся, почему одни устройства продолжают работать десятилетиями, а другие — ломаются за год. Главное — понять, как «вернуть к жизни» то, что кажется безнадёжным, и определить, когда ремонт становится нецелесообразным.
Время чтения: 8 минут
Что-то сломалось? Починим. Ведь это очень просто!
Диагностика неисправностей — навык, сродни медицинской диагностике или криминалистике. Поверхностный взгляд, когда устройство воспринимается как набор деталей, не даёт глубокого понимания. При подобной трактовке мастер теряет способность анализировать поведение системы в целом, потому упускает причинно-следственные связи.
Любое устройство — это не банальное соединение элементов в спроектированной цепочке, а функциональный организм. Нарушение одного компонента вызывает цепную реакцию. Поэтому поиск неисправностей требует системного мышления, способности «читать» устройство как живую структуру.
Главное условие правильного функционирования устройств
Когда несколько тысяч электронных компонентов собираются вместе и на них подаётся питание, они взаимодействуют разными способами. Инженер-конструктор проектирует устройство так, чтобы оставался доступным лишь единственный способ взаимодействия. Но любое отклонение — износ, заводской брак или внешний фактор — приводит к сбою.
Аналоговые схемы имеют большее количество вариаций поведения, чем цифровые, но даже современное цифровое оборудование бывает удивительно непоследовательным. Автор был свидетелем того, как два идентичных ноутбука работали с одинаковым программным обеспечением, с одинаковыми настройками, но потребляли заметно отличающуюся мощность от своих блоков питания.
Рассматривая аналоговую или цифровую схему, понимайте её узлы как определённое сопротивление с проходящим от клеммы питания к общей клемме током. Электрический ток используется для выполнения полезной работы: переключения транзисторов в микропроцессоре или, скажем, генерации лазерного излучения для проигрывателя компакт-дисков. Электроны двигаются и создают электрический ток (а вместе с ним совершают электрическую работу: полезную или вредную) лишь когда есть куда идти!
Все неисправности рассматривайте либо как отсутствие пути для движения электрического тока там, где он должен быть, либо присутствие пути там, где не нужно. Фактически электронная техника работает правильно, лишь когда у электронов есть нужные пути для движения, но нет ненужных. Так просто, не правда ли? А идейно разработка электронной техники — есть формирование единственного верного пути движения электрического тока и блокирование возможности протекать им по неверному пути. Но при возникновении неисправности электроны или не имеют возможности пройти, куда им нужно. Либо наоборот, разбегаются в разные стороны, как школьники в момент начала летних каникул.
Проектирование как искусство
Электронное устройство является продолжением собственного конструктора, как стихотворение является продолжением поэта или концерт — продолжением композитора. Бетховен всегда звучит как Бетховен, но никогда не звучит как Рахманинов, потому что образ мышления и набор композиторских приёмов Людвига ван Бетховена уникальны. Так и с электронными устройствами.
Однако они скорее являются «продолжением» не отдельного конструктора, а производственного предприятия в целом. Притом автор уверен, что взгляды и предпочтения отдельного ведущего инженера или менеджера устанавливают стандарт (хороший или плохой), который наследуется всей линейкой продуктов компании долгое время даже после выхода этого сотрудника на пенсию.
Понимание, что производственные компании имеют различные свойственные им особенности проектирования, поможет отремонтировать устройства. Ведь вы сумеете следить за динамикой появления с наследованием неполадок техники производителя. К примеру, заметили, что у определённой модели или линейки устройств высокий уровень отказов сигнальных процессоров. А когда продукт этого производителя окажется на рабочем столе, уже есть чёткий вектор с пониманием, как его отремонтировать.
Или, возможно, обнаружит: у приводов определённой компании часто возникают проблемы с механической частью, поскольку производитель использует детали, выполненные из недостаточно толстого металла, что закономерно приводит к их деформации и отказу. Когда у вас будет большой опыт, вы начнёте сходу определять, кто произвёл конкретное устройство, просто взглянув на его печатную плату или механические части. Топология плат, стиль размещения компонентов и узлов, даже типоразмер с цветом разъёмов в пределах отдельно взятого производителя могут не меняться десятилетиями.
Интеллект — не всегда хорошо
Продолжая начатую во введении аналогию с анатомией, назовём электронную технику прошлого таким словом как «зомби»: у неё были уши (микрофон), некоторая память (магнитная лента), голосовые связки (динамик). Каждая система выполняла простую задачу при поддержке желудка (источника питания) и некоторых мышц (двигателей, усилителей). Чего не хватало — головного мозга. Нынешняя электронная техника имеет развитой «мозг» с высочайшей вычислительной мощностью. Исчезли незамысловатые механические связи для управления последовательностью и движением механизмов, такие как программные шестерни различных устройств записи и воспроизведения информации с магнитных лент. Вместо этого отдельные приводы перемещают детали в последовательности, определяемой только ПО. То есть неисправности возникают теперь не только в механике, но и в разных датчиках, микроконтроллере или микропроцессоре, программном обеспечении. Либо на тонком, как Восток, деле взаимодействия элементов.
Больше нет потенциометров (переменных резисторов) для установки громкости или яркости; тактовые кнопки подают сигнал электронному блоку управления, который «решает» что именно делать. Большинство сегодняшних гаджетов даже не имеют «жёстких» выключателей питания, которые физически отключают блок питания или аккумулятор от схемы. Вместо этого кнопка питания не делает ничего, кроме отправки сигнала микропроцессору, «прося» его включить или выключить устройство.
В дополнение к мозгу, у большинства нынешних технических продуктов сложная нервная система, состоящая из промежуточных микросхем с транзисторами для декодирования команд основного микроконтроллера или микропроцессора и их распределения по различным мышцам и органам, выполняющим уже фактическую работу. Сбои в таком нагромождении бывает трудно отследить, потому что входящие сигналы для этих промежуточных узлов бывают чрезвычайно сложны, а передаются по десятку линий одновременно с нечеловечески точным временным соотношением.
Этот глубочайший сдвиг от «классического» способа проектирования устройств добавляет новые уровни сложности к ремонту. Схема может не работать из-за аппаратной неисправности или же, будучи совершенно физически «здоровой», не включаться из-за «ментальной проблемы» в программах или прошивке! Современные устройства неимоверно интеллектуальны, требуют серьёзного интеллекта у ремонтирующего их человека! Так-то придётся быть и «хирургом», и «психиатром» одновременно (главное, чтобы устройства поломками не свели с ума и не потребовался психиатр уже мастеру!).
Будьте хладнокровны и профессиональны
Мастеру с достаточным опытом легко определить, когда устройство пытался ремонтировать «ремонтник» с недостаточной квалификацией. Винты сорваны, соединения недостаточно плотно пропаяны, проводники — прожжены паяльником или кустарно сращены. Вдобавок регулировки скручены, изоляция расплавлена и т. д. Одним словом, небрежность. Это кажется преувеличением, но автор часто сталкивается с подобным, когда просят «доремонтировать» какую-то технику. Большинство грамотных мастеров отказываются ремонтировать аппаратуру, если имелось место неквалифицированного вмешательства. Потому что вероятность успешного исхода сильно снизилась, а трудоёмкость работы сильно повысилась. В этом есть мудрость.
Ключ к выполнению правильного профессионального ремонта — тщательное внимание к деталям. Представьте себя хирургом, ведь в определённой мере вы хирург и есть. Будьте хладнокровны, но профессиональны. Вы собираетесь произвести вскрытие этого электронного «организма» и попытаться «вылечить» его. Хорошо известно главное правило медицины: «не навреди». Это правило обязано стать главным и для вас. Конечно, никто не застрахован от ошибок, но количество отремонтированной техники обязано увеличивается гораздо быстрее относительно ремонтов, закончившихся неудачно. А про ошибки поговорим на следующем уроке.
