2. ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ОБНАРУЖЕНИЯ НЕИСПРАВНОСТЕЙ ЭЛЕМЕНТОВ ЭЛЕКТРОНИКИ

Лекция 5

2. ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ОБНАРУЖЕНИЯ НЕИСПРАВНОСТЕЙ ЭЛЕМЕНТОВ ЭЛЕКТРОНИКИ

Задание:

Для каждого элемента электроники выполнить:

1. Графическое изображение элемента.

2. Назвать причины потери работоспособности элемента.

3. Как проверить электронный элемент и какие измерительные приборы для этого необходимы?

Резисторы

Потеря работоспособности резисторов может наступить вследствие:

а) обрыва выводов или перегорания, сопровождающегося разрывом или коротким замыканием токопроводящего слоя (витков) резистора;

б) нарушения контакта между подвижным узлом и токопроводящим слоем переменного резистора;

в) изменения сопротивления сверх допустимого;

г) потери или уменьшения чувствительности (у фоторезисторов).

Неработоспособный резистор может быть определен с помощью омметра, моста постоянного тока, вольтметра или методом вольтметра-амперметра.

Отклонения (броски) стрелки прибора (если имеется стрелочный малоинерционный), включенного между средним и одним из крайних выводов переменного резистора при медленном перемещении подвижного контакта, свидетельствуют об имеющихся нарушениях контакта.

Исправность терморезисторов, используемых в качестве датчиков температуры, может быть приближенно определена по их сопротивлению.

Если объект контроля находится в нерабочем состоянии и его температура равна температуре окружающей среды (до +45°С), то сопротивление измеряемого терморезистора с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления (ТКС) находится обычно в пределах 3—60 кОм и резко увеличивается при снижении температуры.

Сопротивление терморезистора с положительными ТКС (позисторов) до температуры, при которой сопротивление резко возрастает (обычно в интервале 105—170°С), находится в пределах 20—250 Ом.

Определение исправности фоторезисторов выполняется изменением сопротивления освещенного и затемненного фоторезистора посредством омметра или моста.

Исправный фоторезистор имеет темновое сопротивление в пределах 106—108 Ом и световое при освещенности 200—300 лк на 2—3 порядка меньше. Указанная освещенность обеспечивается
при засветке фоторезистора лампой накаливания (без отражателя) мощностью 40 Вт на расстоянии 0, 6—0, 7 м.

НА ВЕРХ

Конденсаторы

Потеря работоспособности конденсаторов, может наступить вследствие:

а) короткого замыкания внутри него;
б) порыва цепи внутри него;
в) увеличения тока утечки;
г ) уменьшения емкости.

Неработоспособный конденсатор может быть определен посредством омметра, специального прибора для измерения ёмкости или проверочной схемы.

Для грубой проверки пригодности конденсаторов можно рекомендовать их контроль с помощью измерителей сопротивлений (омметр, комбинированный прибор - мультиметр).

Методика проверки заключается в следующем:

1) один из выводов конденсатора должен отделяться (отпаиваться) от схемы;

2) измерительный прибор настраивается на измерение в диапазоне десятков и сотен килоомов или даже мегаомов;

3) к выводам конденсатора прикладываются щупы прибора.

При этом для конденсаторов большой емкости от нескольких десятков до нескольких тысяч микрофарад будет характерным первоначальный бросок стрелки прибора на «нуль» (в момент прохождения максимального тока заряда) с последующим отклонением стрелки к метке «бесконечность»;

4) удовлетворительному состоянию диэлектрика конденсатора будет соответствовать показание омметра не менее чем 100 кОм;

5) если в конденсаторе большой емкости (10—100 мкФ) имеет место обрыв, то стрелка прибора сразу устанавливается на метке «бесконечность»;

6) для конденсаторов малой емкости практически невозможно с помощью омметра определить наличие обрыва, так как измерительный прибор будет показывать или короткое замыкание, если произошел пробой изоляции, или бесконечно большое сопротивление, если конденсатор в хорошем состоянии или имеется обрыв.

В случае, если есть подозрение на обрыв, такие конденсаторы обычно заменяются.

Обрыв цепи внутри конденсатора определяется посредством схемы измерения, состоящей из последовательно включенных конденсатора, амперметра переменного тока и резистора, ограничивающего ток через прибор.

Схема включается на источник переменного тока, напряжение которого не должно превышать 20% номинального напряжения конденсатора. Отсутствие тока в цепи указывает на обрыв.

Увеличение тока утечки определяется повторным подключением омметра к выводам конденсатора.

При первом подключении стрелка прибора отклонится за счет тока заряда, а потом вернётся в исходное положение.

Если при последующих подключениях, повторяемых с интервалом в несколько секунд, отклонения стрелки повторяются, то это значит, что конденсатор имеет повышенный ток утечки.

Уменьшение емкости, возникающее наиболее часто у электролитических конденсаторов, определяется сопоставлением номинальной емкости с фактической, измеренной посредством специальных мостов или схем и некоторых типов мультиметров.

НА ВЕРХ

Диоды и стабилитроны

Потеря работоспособности диодов и стабилитронов может наступить вследствие:

а) обрыва цепи внутри прибора (сгорание);
б) утраты запирающей способности (пробой);
в) обрыва выводов.

Неработоспособный диод (или стабилитрон) может быть определен посредством вольтметра переменного тока или омметра.

Неработоспособный диод (стабилитрон или стабистор) в схеме выпрямления, находящейся под напряжением, может быть определен с помощью вольтметра путем измерения напряжения на всех диодах (или стабилитронах, или стабисторах).

Нагрузка схемы должна быть включена, а емкостной фильтр на выходе схемы отключен.

При сгорании диода (стабилитрона) напряжение на нем будет всегда больше, чем на исправном;
при пробое напряжение будет равно нулю или мало отличающимся от нуля.

Неработоспособный диод (стабилитрон) может быть определен с помощью омметра путем измерения сопротивления диода в обоих направлениях.

У исправных диодов (стабилитронов) сопротивление зависит от типа, силы измерительного тока и температуры среды и колеблется в пределах от единиц до сотен (десятков) килоомов в прямом направлении, до десятков мегаомов - в обратном направлении.

НА ВЕРХ

Тиристоры

Потеря работоспособности тиристоров может наступить вследствие:

а) обрыва цепи внутри прибора (сгорание);

б) утраты управляемости (сгорание цепи управляющего электрода);

в) утраты запирающей способности в прямом или обратном направлении (пробой);

г) обрыва выводов.

Неработоспособный тиристор может быть определен посредством вольтметра переменного тока, омметра или проверочной схемы.

Неработоспособный тиристор в цепи, находящейся под напряжением переменного тока, в общем случае может быть определен с помощью вольтметра.

Многообразие схем и переменные значения углов управления тиристорами не позволяют указать конкретные значения напряжений на тиристоре при различных причинах неработоспособности.

Ориентировочно, при сгорании напряжение на тиристоре будет выше, а при пробое меньше, чем у аналогичного работоспособного прибора.

Сгорание тиристора или его управляющего перехода может быть определено с помощью проверочной схемы:
Сопротивление резисторов Rp выбирается по условию обеспечения максимального тока управления, которые для тиристоров отечественного производства не превышают:

15 мА для маломощных приборов;

400 мА - средней мощности;

2 А - большой мощности.

Наиболее часто встречающиеся значения токов управления примерно на порядок меньше максимальных.

Сопротивление резистора выбирается из условия ограничения прямого тока тиристора до 30-50 мА для приборов малой мощности и 400 - 500 мА - средней и большой мощности.

Момент и токи включения и управления контролируются амперметрами.

НА ВЕРХ

Динисторы

Потеря работоспособности динисторов может наступить вследствие:

а) обрыва цепи внутри прибора (сгорание);

б) утраты запирающей способности в прямом или обратном направлении (пробой);

в) обрыва выводов.

Неработоспособный динистор может быть определен посредством вольтметра переменного тока, омметра или проверочной схемы.

Неработоспособный динистор в цепи, находящейся под напряжением переменного тока, может быть определен с помощью вольтметра.

Если вольтметр показывает полное напряжение питания, это означает, что произошло сгорание прибора, если половину - пробой в прямом направлении, если менее одной трети (до 2-3 В, в зависимости от режима работы) - пробой в обратном направлении.

Напряжение на исправном динисторе при протекании через него номинального тока не превышает обычно 1, 5 В.

Пробой динистора может быть определен с помощью омметра путём измерения сопротивления динистора в прямом и обратном направлениях.

В случае пробоя в одном из направлений соответствующие показания будут равны или близки к нулю.
Сгорание динистора может быть определено с помощью проверочной схемы:

Сопротивление балластного резистора выбирается из условия ограничения тока до 0, 5-0, 6 номинального, не превышающего у динисторов отечественного производства 0, 2 А.

При постепенном повышении напряжения (до классификационного напряжения включения) динистор должен включиться, момент включения и значение напряжения включения контролируется амперметром и вольтметром.

Невозможность включения динистора свидетельствует о сгорании.

НА ВЕРХ

Интегральные схемы

Контроль состояния интегральных схем определяется прежде всего их типом.

При проверке линейных схем (усилителей, операционных усилителей, стабилизаторов и др. ) прежде всего с помощью измерителей напряжений (желательно с высокоомным входом) измеряются:

напряжения питания, смещения, отношения напряжения на входе и выходе (для усилителей);

напряжения на отдельных выходах согласно справочным данным, а также указаниям инструкции по эксплуатации данного объекта.

Выход за пределы допуска этих параметров четко указывает на неисправность линейных микросхем.
Интегральные схемы этого же класса типа генераторов могут быть окончательно проверены визуально с помощью осциллографа.

Если генерация происходит на низких и инфранизких частотах (от 10 Гц и ниже), то возможно обнаружение неисправности микросхемных генераторов с помощью малоинерционных стрелочных приборов.

Контроль выхода отказавшего генератора не будет вызывать колебаний (или вибраций) стрелки приборов.

Иногда неисправность микросхем можно обнаружить по температуре корпуса, как было указано выше.

Отказы микросхемных стабилизаторов напряжения обнаруживаются по отклонению выходного стабилизированного напряжения от паспортных данных не менее чем на ±15%.

В современных системах автоматического управления и регулирования применяются логические интегральные микросхемы, а также последовательные схемы типа счетчиков, регистров, делителей частоты.

Исправность логических схем определяется по соотношению входных и выходных сигналов.

Необходимо помнить, что в общем случае эти микросхемы могут быть рассчитаны на отрицательную и положительную логику, в соответствии с чем и производится контроль.

Так, в случае положительной логики логической единице соответствует высокий потенциал относительно общего провода, а логическому нулю - низкий.

Таким образом, для микросхем, реализующих операцию логического сложения, выходной потенциал всегда будет высоким, если хотя бы на одном из входов или на обоих входах, также будут высокие потенциалы.

Аналогично для схем алгебраического сложения (совпадения) выходной потенциал будет высоким только в том случае, если на всех входах также будут высокие потенциалы.

Эти микросхемы должны контролироваться с учетом возможного инвертирования, когда выходные сигналы меняются на противоположные.

Контроль их можно производить с помощью обычных вольтметров с пределами измерения от 3 до 27 В.

Счетчики, регистры, делители цифровых электронных систем, как и логические схемы, проверяются в процессе функционирования объектов.

При этом следует учесть, что без приборов визуального наблюдения (осциллографов) проверки этих устройств с помощью простейших приборов (вольтметров, комбинированных измерительных приборов) возможны только в том случае, если частоты следования входных импульсов не превышают 10 Гц, что может быть зафиксировано по колебаниям стрелки прибора.

В этом случае возможны ситуации, когда предыдущий элемент выдает импульсные сигналы, а последующие не реагируют на них из-за плохой формы импульсов, что можно установить только с помощью осциллографа, имеющего диапазон частот разверток, рассчитанный не менее чем на 10 МГц.

Как правило, устройства, включающие в себя микросхемы, достаточно сложны и требуют для качественной проверки особых условий и квалифицированных специалистов.

НА ВЕРХ

Герконы

Контроль состояния герконов легче всего осуществлять с помощью вольтметра и компактного бариевого ферритового магнита.

При проверке контролируется напряжение на выходе геркона относительно общего провода.

Если при касании постоянным магнитом корпуса геркона последний не срабатывает, то на выходе геркона напряжение будет отсутствовать, или, наоборот, в случае залипания его контактов цепь разрываться не будет и напряжение не снимается.

Магнит для этих целей должен обладать достаточной коэрцитивной силой.

Располагать его следует так, чтобы воздействие на контакты геркона было максимальное.

Нельзя упускать из вида и внешний осмотр геркона. Если имеются сколы и трещины на торцах корпуса или внутренняя полость геркона покрыта темным налетом, что свидетельствует о сгорании контактов, то такие устройства подлежат немедленной замене.

НА ВЕРХ

Транзисторы

Потеря работоспособности транзисторов может наступить вследствие:

а) обрыва цепи внутри прибора (сгорание);

б) утраты запирающей способности (пробой);

в) обрыва выводов;

г) перегрева.

Неработоспособный транзистор может быть определен посредством вольтметра постоянного тока, омметра или специальных проверочных средств.

Неработоспособный транзистор в цепи, находящейся под напряжением, в общем случае может быть определен с помощью вольтметра.

В связи с многообразием типов транзисторов и схемных решений эффективность поиска зависит от наличия технической информации по конкретному объекту (карта напряжений и др. ) и возможности сравнения измерений, выполняемых на нескольких транзисторах (осуществляющих одинаковые функции), работоспособность одного из которых вызывает сомнение.

Неработоспособный транзистор может быть определен с помощью омметра путем измерения сопротивления переходов в прямом и обратном направлениях.

В случае пробоя перехода его сопротивление будет равно нулю, а при сгорании прибора сопротивления переходов в обоих направлениях - бесконечности.

Ориентировочные значения сопротивлений переходов работоспособных отечественных транзисторов различного типа, получаемые путем, измерений омметром, находятся в пределах:

малой мощности, низкочастотные, германиевые типа р-п-р:

+Б - К, сотни кОм +К - Э, сотни кОм +Э - Б, десятки Ом - Б + К, десятки Ом - К + Э, десятки кОм -Э + Б, сотни кОм

большой мощности, низкочастотные, германиевые типа р-п-р:

+ Б - К, десятки кОм + К - Э, десятки кОм + Э - Б, десятки (единицы) Ом - Б + К, единицы (десятки) Ом - Б + Э, единицы кОм - Э + Б, сотни (десятки) кОм

большой мощности, среднечастотные, кремниевые типа п-р-п

+Б - К, десятки Ом + К- Э, единицы МОм (сотни кОм) + Э - Б, десятки (единицы кОм) - Б + К, сотни кОм - К + Э, десятки кОм - Э + Б, десятки Ом

В - база, К - коллектор, Э - эмиттер, знаки «+» и «-»означают полярность зажимов омметра при измерениях. Значения, указанные в скобках, менее вероятны.

Расположение и полярность выводов транзисторов при отсутствии указаний в паспорте или на корпусе прибора следует определять, руководствуясь принципиальной и монтажной схемами объекта.

Определение работоспособности и параметров транзисторов выполняется посредством специальных или встроенных в некоторые типы комбинированных приборов измерителей параметров.

При выходе из строя элемента электрической системы необходимо заменить его на идентичный исправный прибор, но прежде всего следует:

произвести измерения всех электрических параметров в схеме, имеющей отношение к этому элементу;

если при постановке требуемого по схеме элемента значения параметров (тока, напряжения и др. ) резко отличаются от допустимых, то это указывает на косвенное влияние какой-то другой скрытой неисправности на этот элемент и необходимо выяснить причины неисправностей.