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

Попутная схема — не греют радиаторы, как устранить

Попутную схему подключения радиаторов (петлю Тихельмана) называют одновременно и «очень стабильной» и «очень нежной», — не терпящей неточностей и отходов от правил при монтаже. Почему даются противоречивые оценки? Не редка ситуация, когда в этой системе не нагреваются (плохо работают) несколько центральных радиаторов. Бывает, что не работает какой-то один радиатор, вне зависимости от нахождения. В чем дело?

Устранить неполадки в попутной схеме очень просто

Если посмотреть на схему попутки (петля Тихельмана), то можно отметить, что все радиаторы подключены между магистралями подачи и обратки параллельно.

При этом таких отопительных приборов обычно больше 10 шт. При меньшем их количестве применяют чаще более дешевую тупиковую схему.

В попутке теплоноситель должен распределиться примерно равномерно между всеми радиаторами.

Но это в идеале, когда гидравлическое сопротивление трубопроводов подаче и обратки – маленькое, «нулевое». А гидравлическое сопротивление радиаторов – значимое, заметное.

Тогда графики давлений в попутной схеме выглядят примерно так как представлено на рисунке. Здесь суть в следующем – наибольшее давление на крайних радиаторах, наименьшее – на центральных, но это совсем не критично, — поток через все приборы достаточно большой, для их стабильной работы и отдачи максимальной мощности.

Поэтому устранение нарушений и неполадок в попутке в первую очередь — грамотный монтаж по инструкции.
Но на практике встречаются самые разнообразные нюансы в монтажах, из-за которых эта схема не работает. Рассмотрим подробнее.

Экономия на деньгах – не для петли Тихельмана

Основное удорожание петли Тихельмана заключается в необходимости прокладывать кольцо трубопроводов большого диаметра. Обычно необходим внутренний диаметр – 25 мм. Фитинги для таких труб – «влетают в копеечку», схема оказывается процентов на 30 дороже чем плечевая.

Если экономить и поставить трубы в середине кольца (скажем от 3 по подаче до 3 по обратке, при 15-ти подключенных приборов) внутренним диаметром 20 мм, то гидравлическое сопротивление трубопроводов (подачи и обратки) по сравнению с радиаторами сразу же возрастет и начнет сказываться.

Весь принцип данной системы отопления окажется не соблюденным, — давление на радиаторах станет слишком разнится, чтобы схема работала стабильно. На крайних оно по прежнему большое, а в центре начнутся неполадки.

Как распределяется давление в неработающей попутной схеме

Вопрос с тонким трубопроводом еще больше усугубится, если применяются радиаторы практически с нулевым собственным сопротивлением, с большим внутренним сечением – алюминиевые или чугунные. А такие используются не редко.

Тогда повышенное сопротивление кольцевых трубопроводов будет заметно влиять на распределение теплоносителя по радиаторам.

Фактически на крайних радиаторах перепад давления будет большим, а на приборах внутри кольца давления просто не будет – весь поток пойдет через крайние в кольце.

Графики давлений по длине трубопровода в такой схеме по подаче и обратке представляют собой параболы, которые почти сходятся в середине, или даже полностью сходятся (перепад давления на центральных радиаторах равен 0), или даже заходят друг за друга.

Бывает и так, что в центре несколько радиаторов не греют, а самый центральный почему-то работает. Потому, что в нем струя теплоносителя вообще опрокидывается, движение жидкости происходит в обратную (графики зашли друг за друга).

Как устранить проблему

Понятно, что проблема с центральными радиаторами в попутке, при тонком кольцевом трубопроводе решается элементарно. Нужно лишь увеличить гидравлическое сопротивление крайних радиаторов, и начнется движение потока по центральным приборам. Т.е. балансировочными кранами на подводах приглушить те, которые работают.

Тогда общее сопротивление радиаторов относительно трубопроводов увеличилось, — вернулись к классической постановке вопроса, — и схема работает.

Но все это — устранение аварийной ситуации, а не полное решение вопроса.

Как должна создаваться петля Тихельмана

Диаметр труб на протяжении всего кольца должен быть оптимальным, — чтобы на концевых участках обеспечивалась небольшая скорость теплоносителя, в пределах норм, до 0,6 м/сек.

Если же пойти по обратному пути – экономить на трубах и заглушать крайние радиаторы, то просто увеличивается общее сопротивление системы. Нагружается циркуляционный насос, и он поглощает больше электроэнергии. Разница на цене за электричество нивелирует экономию на диаметрах труб.

Кроме того, с таким подходом, можно выйти за рабочие характеристики насоса, понадобится более мощный, что является уже просто не выгодным действом….

Попутная схема должна создаваться трубопроводами оптимального диаметра.
На каждом радиаторе должен находится подстроечный кран. Им устраняются возможные проблемы при разности в количестве секций между приборами, разной длине подводов к отопительным приборам, разной высоте их установки…

Полипропилен — вред

Как видно, попутная схема «очень нежная», и плохо реагирует на какие-то не типичные распределения давлений по кольцу. Они могут возникнуть из-за обстоятельств монтажа, — у какого-то радиатора собственное сопротивление может быть большим, он просто другого типа, или же подключен длинными подводами… Выручат балансировочные краны, которыми, можно настроить одинаковый поток везде, чуть приглушая приборы с большим количеством проходящего теплоносителя.

Но есть вариант, когда ни что не поможет. Это применение труб из полипропилена и связанное с этим не контролируемое уменьшение проходного сечения на местах пайки, не контролируемое увеличение гидравлического сопротивления трубопроводов. Которое встречается не редко.

Поэтому, если «попутка не работает, сделали на полипропилене…», — то причина ясна. Или, — «…хороший полипропиленовый трубопровод, сделали петлю Тихельмана, а она…» — просто обман потребителей.

Рекомендуется использовать материалы, качество стыков которых контролируется и гарантируется, чтобы не переделывать систему полностью.

В качестве заключения

Систему «петля Тихельмана» опытные монтажники как использовали, так и используют в качестве оптимальной при больших площадях (с количеством радиаторов от 12 шт).

При этом стараются выполнить следующее.

• Трубопроводы укладываются под напольным покрытием, чтобы избежать высотных обводов препятствий по кольцу.
• Применяются гибкие трубопроводы, чаще металлопластик с хорошим кислородным барьером.
• В кольце по подаче и обратке используется только один максимальный диаметр – внутренний 20 мм или 25 мм.
• Чаще используются стальные или биметаллические радиаторы с нижним подключением. У них, кстати, и чуть выше гидравлическое сопротивление, что и балансирует систему автоматически.
• Каждый радиатор снабжается балансировочным краном на обратке, а также часто и термоголовкой на подаче (только с автоматизированным котлом), что нравится пользователям.

При таких обстоятельствах проблем с попуткой не бывает…

Источник