2 Схемы

Принципиальные электросхемы, подключение устройств и распиновка разъёмов

Сборка схем и ремонт плат по технологии дополненной реальности

Современные помощники по проектированию электроники обладают впечатляющими функциями и автоматизацией, которые позволяют разработчикам действовать буквально со скоростью мысли.

Но несмотря на прогресс, достигнутый в проектировании печатных плат, важные этапы проверки, тестирования и отладки не успевают за ним. К счастью ситуация начала меняться.

Дополненная реальность радиосхем

Технологии дополненной реальности значительно продвинулись вперед и теперь могут полностью изменить этап внедрения оборудования. Информация которая нужна для проектирования, теперь может быть перенесена прямо в рабочее окно просмотра, и не нужно постоянно заглядывать в документацию для проектирования. Все эти изображения оказываются прямо перед вами с уже наложенной схемой.

Когда вы используете дополненную реальность, вся нужная информация по плате, дорожкам и деталям, различным сигналам и напряжениям, находится перед вами на экране.

Еще никогда не было такого простого способа взять печатную плату и понять, как она работает. Печатные платы с деталями — довольно сложные устройства, конструкция платы механически удерживает и электрически соединяет многочисленные компоненты схемы. И шансы правильно понять всю конструкцию довольно малы. Конечно простая плата, которая обеспечивает соединение нескольких пассивных элементов не такая уж и сложная в понимании, но как только начнете добавлять туда интегральные микросхемы, сложность возрастет в геометрической прогрессии.

Определение схемы по печатной плате

Если вы возьмётесь на печатную плату с которой не знакомы (никогда ее не проектировали и не работали с ней), то вероятно не имеете ни малейшего представления о том, как она работает. Но если её требуется починить, вот что обычно делают:

Первая стратегия: обратный инжиниринг печатной платы

Это очень сложная задача. Сначала просматриваете каждую деталь на плате и отслеживаете ее документацию. Если повезет, названия всех микросхем на плате будут чётко видны на внешней стороне корпуса. Если не повезет, то чип так и останется неизвестным.

Некоторые более простые микросхемы и пассивные элементы, возможно придется распаять и протестировать на стенде чтобы выяснить, что они из себя представляют. Это будет крайне сложно, особенно когда плата плотно забита деталями.

Следующий шаг — реконструировать список соединений, объединить его с компонентами, и получим принципиальную схему, которая и составляет реальную основу печатной платы.

Вторая стратегия: используйте дополненную реальность

Инструмент дополненной реальности был создан специально для работы над проектами печатных плат и взаимодействия с ними более простым и интуитивно понятным способом. Для начала, если хотите узнать больше о том, что делает какой-то радиокомпонент, просто создайте проект с этой платой в программе и щелкните мышкой на компонент. Оттуда можете изучить список соединений этого компонента. Если хотите получить больше информации о конкретной цепи, создайте это наложение и посмотрите, к каким другим деталям он подключен.

Обычно этого достаточно чтоб сделать вывод о функциях схемы, имея такой объем информации. А если нужно, допустим, перепрограммировать микроконтроллер платы с помощью новой прошивки, тогда найти эти контакты для у МК будет проще простого. Нужно знать, что делают какие-либо контрольные точки? Просто нажмите на них.

А главное, этот инструмент может реально изменить ситуацию с ремонтом и разработкой устройств, так как уже не нужно находиться в том же месте, что и другой человек — совместное использование экрана удаленно во время видеосвязи — отличный способ разобраться с коллегой вместе над проектом.

Внутри приложения можно выделять цепи или компоненты, а затем добавлять комментарии для прочтения другими людьми.

В пользовательский интерфейс добавлены все функции, которые понадобятся для общения с командой разработчиков, такие как:

• Кисть — этот инструмент действует как традиционная кисть. С его помощью можно легко что-нибудь нарисовать на скриншоте.
• Ластик — этот инструмент позволит стереть любую пометку, сделанную с помощью других инструментов разметки снимков экрана.
• Круг и квадрат — эти инструменты будут рисовать круги и квадраты, чтобы сосредоточиться на определенных областях платы.
• Текст. С помощью этого инструмента можете добавлять текст к снимкам экрана в приложении. Напишите инструкции для разработчиков, отметьте ошибки на плате и иным образом используйте его для общения и сотрудничества с друзьями, даже если они находятся на другом конце света.
• Щелчок по значку «T» позволит увеличивать или уменьшать размер шрифта. Значок в виде капли изменит цвет текста.
• Основной цвет и цвет заливки — эти инструменты позволяют выбрать, какой цвет использовать для фигур. Цвет заливки по умолчанию является прозрачным и может быть легко изменен.

И другие традиционные инструменты редактирования изображений.

Программное обеспечение дополненной реальности будет постоянно отображать дизайн на физической плате с помощью камеры, автоматически определяя где компонент или контрольная точка находится 30 раз в секунду.

Имеются состояния сохранения: пользователи могут сохранять текущий набор активных наложений в качестве шаблонов. Можно добавить заголовок, комментарии и поделиться всем этим с другими радиолюбителями.

Компоненты могут быть сгруппированы по общему параметру для быстрого и легкого визуального осмотра. На состояния сохранения можно ссылаться из комментариев, и они могут динамически передаваться между пользователями в команде, кто-то может работать из дома и показывать другому человеку в лаборатории то, на что он должен смотреть.

Используя дополненную реальность, можно сделать снимок печатной платы и сопоставить ее с цифровой моделью, созданной в процессе проектирования.

Виртуальные даташиты и документы

В программе используется унифицированная компонентная поисковая система документации. Поиск информации о деталях обычно занимает значительное время, особенно во время рабочих процессов отладки. Но теперь всё выполняется автоматически.

Таблицы данных в формате PDF изначально доступны для просмотра внутри программы и могут быть включены вместе с наложениями или внутри макета.

Можно открыть даташит непосредственно рядом с компонентом и просмотреть схему расположения выводов в том виде, в каком она была разработана (появятся пользовательские имена цепей и отображение контактов), и все это с учетом реальной печатной платы.

Комбинируя разметку с состоянием сохранения, любой другой человек может мгновенно подключиться к рабочему процессу. Все данные будут доступны любому пользователю, щелкнувшему по этой части схемы.

Видео обзор AR-программы

Независимо от того, являетесь ли вы радиолюбителем, профессиональным инженером, разработчиком прошивки или техническим специалистом, программа предоставит инструменты и информацию, необходимые для экономии времени и денег при работе с электронным проектом.

Источник

Методы поиска неисправностей в электронных схемах

Чаще всего люди интересуются электроникой чтобы уметь починить какой-либо прибор. Самостоятельной разработкой занимается лишь малая часть любителей. Теоретические знания хоть и дают общее понимания принципа работы компонентов, но для ремонта гораздо важнее знать методы их проверки. Мы расскажем, как найти неисправность в электронной схеме своими руками, глазами и простым инструментом.

Основные способы поиска неполадки

Прежде чем провести ремонт важно определить в чем проблема – этот процесс называется диагностикой. Итак, можно выделить два этапа проверки электронных приборов:

1. Проверка работоспособности прибора. Не всегда случается так что устройство совсем «мёртвое», нужно проверить не включается прибор совсем, или включается и сразу выключается, или же не работают какие-то конкретные кнопки или функции.

Например, при ремонте LCD-мониторов встречается такая проблема как выход из строя подсветки. При этом монитор может либо не включатся совсем тогда его индикатор моргает, либо же индикатор указывает на включенное состояние, но изображения нет. В таком случае если посветить фонарём в экран можно увидеть, что изображение все-таки есть и монитор как бы работает, но он тёмный – и это только один из примеров, когда предварительная проверка упрощает диагностику.

2. Визуальный осмотр. Внешне можно определить большинство проблем с электрическим прибором. Это могут быть как просто сгоревшие компоненты – диоды, резисторы, транзисторы и конденсаторы, так и дефекты пайки или механические повреждение элементов и самой печатной платы.

3. Измерения. Если плата и детали выглядят нормально, то следует переходить к измерениям. Их проводят в основном с помощью мультиметра и осциллографа. В отдельных случаях используют специализированные приборы, типа частотомеров, логических анализаторов и прочего.

Итак, обобщенным алгоритмом поиска неисправности является:

Определение чрезмерного нагрева электронных компонентов платы;

Измерения и прозвонка мультиметром;

Использование осциллографа и других приборов;

Замена вышедшей из строя детали или блока.

Визуальный осмотр

Визуальный осмотр следует проводить от общего к частному. Или простыми словами – осмотреть общий вид электронного устройства, сразу проверяем целостность кабелей и проводов питания. Их покров должен быть ровным и целым, без изломов и резких перегибов, шишек и других неравномерностей на оболочке быть не должно.

После того как вы убедились в целостности устройства, нужно его разобрать и добраться к печатной плате. Осмотр внутренностей следует начинать с проверки целостности шлейфов, проводов других межблочных соединений. Важно не порвать их еще при разборке, так как часто шлейфы идут от плат к блокам клавиш и дисплеям, закрепленным на корпусе.

Далее проверяют целостность предохранителя в цепи питания, часто если он перегорел можно определить невооруженным взглядом. Он стоит около того места где подключается к плате шнур питания.

После этого осматривают наличие следов нагрева или сажи на плате и поврежденные компоненты. Рассмотрим, как выглядят неисправные электронные компоненты. Например, корпуса неисправных транзисторов и сгоревших диодов разрывает или они трескаются.

На интегральных микросхемах появляется трещина или мелкая точка. В некоторых случаях и те, и другие сгорают, оставляя в результате следы гари на плате. Обращайте внимание нет ли характерного запаха горелой изоляции. Так можно локализировать от какого элемента или участка платы исходит этот запах. Как определить сгоревшие транзисторы и микросхемы вы видите ниже.

Резисторы обычно сгорают или темнеют, реже происходит обрыв резистивного слоя и деталь выглядит исправной.

Как определить сгоревшие конденсаторы? Они в основном пробивают «накоротко» между обкладками и, если стоят в силовой цепи – тогда повреждаются дорожки платы или корпус конденсатора. Если цепь была слаботочной – пробитый конденсатор просто закоротит её без видимых следов протекания больших токов. Реже трескаются корпуса конденсаторов.

В то время как электролитические конденсаторы можно вычислить по деформированной крышке корпуса или следам протекшего вниз электролита. На крышке конденсатора есть две диагональных борозды, она нужна чтобы корпус не разорвало в аварийной ситуации. Крышка в таком случае вздувается либо трескается. Реже выдавливает дно.

С SMD-компонентами дело обстоит несколько сложнее. Часто их крайне сложно рассмотреть на предмет целостности. Есть один метод поиска короткого замыкания в плате с SMD – это термобумага, такая бумага используется в кассовой аппарате, поэтому можно использовать любой чек. Печать на ней происходит за счет нагрева. Значит, когда вы подадите питание на плату пробитая накоротко деталь, перегреется и отпечатается на бумаге. Методику поиска неисправности с помощью термобумагивы видите на видео:

Но нужно помнить об электробезопасности и не прибегать к такому способу диагностики, если вы не уверены есть ли там опасное напряжение. Безопасно и точно это можно сделать с помощью тепловизора.

Для определения короткого замыкания по нагреву в большинстве случаев вам понадобится лабораторный блок питания или другой источник питания с ограничением тока. Если вы проводите диагностику цепей 220В – можете воспользоваться контрольной лампой, если есть КЗ, то лампа загорится в полный накал. Фактически она выступит в роли токоограничивающего резистора.

При визуальном осмотре важно определить состояние контактов всех разъёмных соединений. Они должны быть чистыми, без окислов с характерным медным или серебряным блеском. Если контакты не слишком сильно окислены – их можно почистить канцелярским ластиком или деревянной стороной спички.

В более запущенных случаях их нужно залудить, таким образом оловом вы восстановите контактную поверхность. Самый худший вариант, когда ни чистить, ни лудить нечего, тогда нужно либо менять плату целиком, либо припаивать к дорожкам платы проводники и соединять через них.

Также внимательно осматриваете дорожки печатной платы, они могут перегорать, трескаться при изгибе платы, отслаиваться и окисливаться. Их восстанавливают либо каплей олова, либо кусочком провода, когда дорожки расположены слишком плотно – их замещают куском провода – подойдет тонкий обмоточный провод либо жила витой пары, припаивая их к началу и концу печатной дорожки.

Подведем итоги, узнайте 5 советов по внешней диагностике электроники:

1. Большинство неисправностей можно найти при внешнем осмотре;

2. Внимательно проверяйте качество пайки и наличие микротрещин;

3. Уделяйте особое внимание силовым цепям;

4. Вздутые электролитические конденсаторы в большинстве случаев являются как причиной полной неработоспособности, так и неработоспособности каких-то отдельных функций;

5. Не всегда внешне исправная деталь является таковой.

Измерения и прорзвонка цепей

Если внешний осмотр не принес результатов, то следует проводить ряд измерений. Если устройство не подаёт признаков жизни и:

У него сгорел предохранитель – то с помощью мультиметра прозваниваем цепь и находим на каком участке у нас короткое замыкание. Режим прозвони в большинстве мультиметров совмещен с режимом проверки диодов (на рисунке ниже);

Если предохранитель исправен – проверяем вольтметром приходит ли питающее напряжение на плату.

Если напряжение не приходит, то проблема скорее всего в кабеле, определить это можно прозвонив кабель от вилки до места подключения к печатной плате.

Не включайте блок питания напрямую в сеть, если вы не уверены, что устранили все неполадки. Подключите последовательно лампочку накаливания, о которой мы упоминали в середине статьи.

Следующий шаг – проверка цепи питания, для этого включаем устройство и проверяем наличие выходных напряжений блока питания. Учтите, что бывают случаи, когда без нагрузки блок питания не включается. Тогда проверяем исправность блока питания, её начинают с проверки диодного моста, мы рассматривали этот процесс подробно в статье – Как проверить диодный мост

После того как вы убедились в исправности диодного моста следует проверить приходит ли напряжение на ШИМ контроллер. Если нет, то искать, обрыв на плате, если приходит, то методика его проверки изображена на видео ниже:

Также следует по блокам проверить источник питания. Об этом вы можете почитать в статье о ремонте блоков питания для светодиодных лент.

Дальнейшая диагностика платы электронного устройства заключается в пошаговом измерении параметров каждого из компонентов и сравнение их с номинальными величинами. Задаче сильно упрощается если у вас есть схема ремонтируемого устройства.

Если у вас есть осциллограф диагностика сильно упростится, так как проверка сигналов ШИМ, на выходе контроллера и на базах или затворах транзисторов нормально возможна лишь таким образом. Как пользоваться осциллографом описано в статье Что можно сделать с помощью осциллографа и ряде других статей нашего сайта из тематического раздела Практическая электроника.

Заключение

Ремонт электроники – это не только знания принципа работы элементов, но и интуиция, опыт и удача. Главное помнить при ремонте о технике безопасности – не следует трогать плату источников питания, если на неё подано напряжение. Разряжайте фильтрующие конденсаторы блоков питания, поскольку на их выводах может быть напряжение до 300 вольт. А также при диагностике цепей с интегральными микросхемами – лучше сразу ищите техническую документацию к ним, её можно найти по запросу «datasheet название микросхемы».

Любите умные гаджеты и DIY? Станьте специалистом в сфере Internet of Things и создайте сеть умных гаджетов!

Записывайтесь в онлайн-университет от GeekBrains:

Изучить C, механизмы отладки и программирования микроконтроллеров;

Получить опыт работы с реальными проектами, в команде и самостоятельно;

Получить удостоверение и сертификат, подтверждающие полученные знания.

Starter box для первых экспериментов в подарок!

После прохождения курса в вашем портфолио будет: метостанция с функцией часов и встроенной игрой, распределенная сеть устройств, устройства регулирования температуры (ПИД-регулятор), устройство контроля влажности воздуха, система умного полива растений, устройство контроля протечки воды.

Вы получите диплом о профессиональной переподготовке и электронный сертификат, которые можно добавить в портфолио и показать работодателю.

Источник