Модернизация электронного блока аппарата для терапии постоянным электрическим полем

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время ассортимент медицинской аппаратуры постоянно обновляется и качественно совершенствуется за счет разработки и внедрения в производство новых технологий. Качественные изменения аппаратуры в целом связаны с такими этапами ее прогрессивного развития, когда техника становится способна выполнять такие функции, которые до этих изменений выполнялись человеком.

Современные электронные устройства, применяемые в медицине, представляют собой сложные комплексы которые состоят из датчиков, а иногда и системы датчиков, электронных усилителей, функциональных преобразователей, регистрирующих, вычислительных и управляющих устройств, устройств памяти, предварительной обработки и отображения информации.

Основными направлениями в развитии медицинской аппаратуры являются: создание высокотехнологической радиоэлектронной аппаратуры на основе четкой организации производства, использования прогрессивной технологии, обеспечение взаимозаменяемости деталей, использование интегральных микросхем практически во всей аппаратуре. Например, применение сенсорных переключателей, пультов беспроводного дистанционного управления, индикаторных приемников с цифровым табло. Повышение качества медицинской аппаратуры происходит за счет применения систем электронной настройки, цифровых методов передачи и приема информации, выпуска комбинированных устройств и новых типов аппаратуры, автоматизации многих производственных процессов, обеспечение управление процедурных работ на расстоянии.

Выпуск предлагаемых моделей медицинской аппаратуры в настоящее время очень широк: от очень простых недорогих моделей с достаточно большим спросом на рынке товаров и услуг, до очень сложных дорогих моделей с большим набором функциональных возможностей.

В медицинской диагностике широко применяются электронные устройства различного назначения. Именно поэтому все большее применение получают системы автоматической медицинской диагностике и информационные системы на основе компьютеров, используемые для сбора, преобразования, передачи и автоматизированной обработки больших объемов медико-биологической информации в процессе исследования больного, диагностики его текущего состояния и т.д.

Прогресс в диагностике и лечении зависит от степени использования различного рода специального оборудования. Медицинская электроника является областью электрической технологии, которая занимается разработкой и эксплуатацией медицинского электронного оборудования.

Все множество медицинских электронных приборов можно классифицировать в общих чертах в несколько групп:

- диагностические приборы, предназначенные для получения информации относительно состояния организма пациента;

- приборы, предназначенные для всех видов лечения, включая физиотерапевтические приборы;

- компьютеры, предназначенные для обработки и сохранения медицинской информации.

Следовательно, обслуживание и обеспечение надежной работы современной сложной медицинской аппаратуры требует от радиотехника высокой технической культуры и профессиональной грамотности, умения качественно выполнять ее ремонт, регулировку и настройку. Для качественного проведения подобных работ и получение достоверных результатов необходимо использовать стандартные методики и сертифицированную современную контрольно-измерительную аппаратуру.

Расширение функциональных возможностей аппаратуры приводит, как правило, к усложнению схемотехнических и конструктивных решений, что, в свою очередь, существенно влияет на надёжность медицинской аппаратуры, на процессы технической диагностики и ремонта в случаях возникновения отказов и неисправностей и требует классифицированного технического обслуживания.

В связи с большим расширением элементной базы, повышается степень востребованности профессии техника радиоэлектронной аппаратуры.

Специалист данной профессии по ремонту и обслуживанию должен уметь:

- проводить техническое обслуживание и ремонт аппаратуры;

- обеспечивать надежность и работоспособность аппаратуры в производственных или бытовых условиях;

- разрабатывать эксплуатационную и ремонтную документацию в соответствии с действующими нормативными документами;

- настраивать и налаживать устройства и функциональные блоки;

- анализировать причины неисправностей в работе радиоэлектронной техники и разрабатывать мероприятия по их устранению;

- пользоваться нормативной и справочной литературой для выбора радиокомпонентов, оборудования, измерительных средств;

- проводить необходимые технические расчеты, в том числе и с использованием средств вычислительной техники.

Темой данного дипломного проекта является модернизация аппарата для терапии постоянным электрическим полем АФ - 3 - 1.

1 

1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.1 Методы поиска неисправностей

Поиск дефекта, как правило, является наиболее трудоемким этапом в процессе ремонта радиоэлектронной аппаратуры. Знание практических способов поиска местонахождения дефекта позволит произвести ремонт с наименьшими затратами времени и средств.

При диагностике неисправностей и ремонте аппарата для терапии АФ - 3 - 1 постоянным электрическим полем применяются следующие основные методы поиска неисправностей.

1.1.1 Метод анализа монтажа

Метод анализа монтажа позволяет определить место дефекта или направление дальнейшего поиска с помощью таких органов чувств человека, как зрение, слух, обоняние и осязания. Его целесообразно применять на ранних этапах поиска неисправностей, а также при аварийном режиме работы.

При визуальном осмотре могут быть обнаружены сгоревшие радиоэлементы, изменения их формы, цвета и размеров трещины и отслоения печатных проводников, некачественная пайка, а также появление дыма и искрения. Например, поверхность нормальной пайки должна быть гладкой, для «холодной» пайки характерна неровная, пористая поверхность. Неисправность некоторых элементов, таких, как импульсные трансформаторы, динамические головки, часто обнаруживается на слух.

1.1.2 Метод измерений

Метод измерений основан на использовании в процессе отыскания неисправности различных контрольно-измерительных приборов. Он является наиболее эффективным в тех случаях, когда уже имеется предварительная информация о предположительном местонахождении неисправности в электроном блоке или модуле. При этом проводятся наблюдения формы электрических сигналов, измерения значений постоянных и переменных напряжений в характерных контрольных точках схемы устройства. В результате анализа выявляются противоречия в работе узлов, отклонения параметров за границы зон допусков, и на их основе делается заключение о неисправности тех или иных радиоэлементов.

При проведении измерений используют вольтметр постоянного и переменного тока, осциллографы, частотомеры и другие приборы. Применяемые контрольно-измерительные приборы должно быть технически исправными и пройти метрологическую проверку.

1.1.3 Метод замены

Метод замены весьма прост и позволяет достаточно быстро определить место неисправности в электронном блоке, но использование его возможно только если имеются заведомо исправный блок или модуль, которым можно заменить сомнительный модуль, ремонтируемый аппаратуры. Такой способ наиболее эффективным в изделиях, построенных по блочному принципу.

Если в результате проведенной замены работоспособность аппаратуры восстанавливается, то неисправность следует искать более детально в подозрительном блоке. В противном случае подобную же операцию можно произвести с другими составными частями изделия.

1.1.4 Метод эквивалентов

Метод эквивалентов идентичен предыдущему методу (замены) и заключается в замене части схемы ремонтируемого изделия подобным ей узлом или какой-либо совокупностью радиоэлементов, оказывающими в результате такое же воздействие. Например, такую операцию можно провести с источниками питания, эквивалентами нагрузок, генераторами сигналов.

1.1.5 Метод электрического воздействия

Метод электрического воздействия позволяет получить информацию о месте нахождения неисправностей в результате анализа реакции устройства на различные манипуляции, которые проводит специалист, осуществляющий ремонт электронного блока. К таким действиям относят установка перемычек, изменения напряжения питания схемы.

1.1.6 Метод механического воздействия

Метод механического воздействия (или метод простукивания) позволяет выявить дефекты монтажа. Его обычно применяют в тех случаях когда неисправность носит «мерцающий» характер, т.е. проявляется периодически. Причинам таких неисправностей может служить:

- наличие холодных паек на платах;

- замыкание близко расположенных рядом элементов между собой;

- замыкание соседних дорожек на печатной плате каплями припоя или обрезками выводов радиоэлементов;

- уменьшение упругости, загрязнение или деформация контактов в соединителях-держателях предохранителей, переменных резисторов и т.д.;

- нарушение физической структуры материала и образование ненадежного механического контакта в местах пайки.

Ненадежные контакты могут проявляться по-разному - либо кратковременно пропадать, либо быть уверенными и постоянными. Если при механическом воздействии неисправность проявится, необходимо попытаться определить точное место плохого контакта.

1.1.7 Метод электропрогона

Метод электропрогона принимают в тех случаях, когда неисправность имеет неустойчивый характер. Электропрогон осуществляется путем включения радиоэлектронного устройства на длительный срок с повышенным напряжением питания (в пределах, допускаемых нормативно-технической документации), с увеличением температуры (тепловой удар) и т.д. Он должен проводится под постоянным наблюдением специалиста, осуществляющего ремонт аппаратуры. Прогон производится в течении от 4 до 12 часов работы аппаратуры причем можно с повышением напряжения сети в допустимых для данной аппаратуры пределах.

1.1.8 Метод последовательного контроля

Метод последовательного контроля заключается в последовательной проверке прохождения электрического сигнала от блока к блоку и от каскада к каскаду до обнаружения неисправности. Этот метод целесообразно применять при поиска неисправностей в устройствах содержащих небольшое число каскадов выполненных на транзисторах и микросхем.

Метод последовательного контроля прохождения сигнала обычно используют по принципу « от конца к началу», т.е. сначала контроль наличия сигнала осуществляют в выходной части устройства, а затем постепенно перемещаются в сторону его входа, пока не будет обнаружен нормальный сигнал.

1.1.9 Метод половинного деления схемы

Метод половинного деления схемы обычно используют для контроля прохождения сигнала в многокаскадных радиоэлементов устройствах. Он позволяет значительно сократить время поиска места отказа. Суть метода заключается в мысленном делении схемы устройства первоначально на две половины. Далее осуществляется проверка наличия сигнала на выходе каскада, расположенного примерно в середине той половины, в которой имеется неисправность, и т. д., пока не будет обнаружен неисправный каскад.

При модернизации и ремонте аппарата для терапии постоянным электрическим полем АФ-3-1 применяются различные методы поиска неисправностей.



1.2 Назначение и составные части аппарата для терапии постоянным электрическим полем АФ - 3 - 1

Аппарат АФ - 3 - 1 предназначен для лечения постоянным электрическим полем высокого потенциала, тихим электрическим разрядом и потоком отрицательных ионов. Аппарат применяется в лечебно-профилактических учреждениях и отделениях больниц при общей, местной франклинизации, а также групповой аэроионотерапии и аэроионизации одному пациенту.

Конструктивно аппарат представляет собой настольно-переносную конструкцию. На переднюю стенку аппарата вынесены тумблер включения прибора, сигнальный глазок лампы и ручка переключателя ступенчатой регулировки выходного (высокого) напряжения. На задней стенке расположены держатель предохранителей и трехполюсная вилка для подключения колодки сетевого провода. Для проведения процедуры общей франклинизации к аппарату, посредством специальных кабелей подключаются головной и ножной электроды. Головной электрод устанавливается на расстоянии 10-15 см от головы пациента, сидящего на стуле, а ножной - помещается ему под ноги. Процедуру местной франклинизации проводят шариковым электродом, укрепленным на электрододержателе. В этом случае пациент находится в положении лежа. Электрододержатель крепится к кушетке с помощью струбцины. Шариковый электрод крепится на электрододержателе для местной франклинизации с помощью винта. Процедуру групповой и индивидуальной аэроионотерапии проводят с помощью одного из трех электродов (сферического, плоского или удлиненного), который крепится на держателе электродов или электрододержателе для местной франклинизации. Необходимый уровень мощности устанавливается переключателем «Установка напряжения», который имеет 10 ступеней регулировки с шагом в 5 кВ.

Технические характеристики аппарата приведены в таблице 1.1

Таблица 1.1 - Технические характеристики аппарата

Питание	220 В, 50 Гц
Мощность, потребляемая от сети, ВА	не более 50
Максимальное напряжение на электроде, кВ	50
Регулировка выходного напряжения, кВ	ступенчато с шагом 5
Ток короткого замыкания на выходе аппарата, мкА	не более 400
Время установления рабочего режима, мин	не более 5
Габаритные размеры, мм	670 х 495 х 370
Масса полного комплекта, кг	не более 35

Основными частями аппарата является:

- генератор импульсов с частотой повторения 400 Гц;

- установка напряжений;

- усилитель постоянного тока с регулирующим транзистором;

- источники питания генератора и тиристора;

- управляемый генератором тиристор, включенный в первичную обмотку повышающего трансформатора;

- полупроводниковый выпрямитель-умножитель.

1.3 Принцип действия аппарата для терапии постоянным электрическим полем АФ - 3 - 1

Генератор импульсов представляет собой несимметричный мультивибратор на транзисторах VT4 и VT5. Короткие импульсы с частотой следования около 400 Гц с коллектора транзистора VT5 через резистор R36 подается на управляющий электрод тиристора VS1. За счет переходных процессов, происходящих при ключевом режиме работы тиристора, в первичной низкоомной обмотке повышающего трансформатора Т2 протекают импульсы тока. Трансформатор имеет коэффициент трансформации 100, и на входе 3 - 4 выпрямителя - умножителя, подключенного к повышающей обмотке, образуется переменное напряжение с частотой повторения 400 Гц и наибольшей амплитудой 12 - 13 кВ.

Выпрямитель-умножитель представляет собой собранную на выпрямительных столбах и конденсаторах схему учетверения напряжения. Так как блок выпрямителя умножителя выполнен на отдельной плате то нумерация идет отдельно от основной платы

При подключении выпрямителя-умножителя к источнику переменного напряжения конденсаторы имеют 3 различных режима работы.

В первый полупериод (примем, что напряжение на выводе 3 повышающей обмотки трансформатора в этот и другие нечетные полупериоды положительно относительно соединенного с шасси выводы 4) конденсатор С6 заряжается через диод VD1 почти до амплитуды U переменного напряжения на обмотке. Во второй полупериод (напряжение на выводе 3 в этот и другие четные полупериоды отрицательно относительно вывода 4) происходит заряд конденсатора С7 через диод VD2. Заряд происходит под действием суммы напряжений вторичной обмотки и заряженного конденсатора С6, т. е. конденсатор С7 заряжается до напряжения 2U. В третий полупериод через диод VD3 заряжается конденсатор С8. Заряд происходит под действием согласно включенных напряжений обмотки (U) и конденсатора С7 (2U) и встречено включенного напряжения конденсатора С6 (U), т. е. конденсатор С8 заряжается до напряжения 2U. В четвертый полупериод через диод VD4 заряжается конденсатор С9. Заряд происходит под действием согласно включенных напряжений обмотки (U), конденсатор С6 (2U) и С8 (2U) и встречно включенного напряжения конденсатора С7 (2U). Таким образом, конденсатор С9 также заряжается до напряжения 2U. Полярность заряда имеющих друг с другом общую точку конденсаторов такова, что их напряжения действуют согласно. Это позволяет подключать имеющую высокое сопротивление нагрузку к последовательно включенным конденсаторам С7, С9, снимая с них учетверенное напряжение вторичной обмотки трансформатора. В аппарате вывод 4 обмотки соединен с заземленным шасси и с гнездом Гн, к которому подключается ножной электрод. Головной электрод соединяется с гнездом 3-Ш, наибольший отрицательный потенциал на котором достигает 50 кВ.

Регулировка выходного напряжения аппарата производится изменением напряжения на аноде тиристора VS1. Это напряжение создается выпрямителем, собранным по мостовой схеме на диодном мосте VD1 и фильтровом конденсаторе С4.

Выпрямляемое напряжение стабилизируется компенсационным стабилизатором с регулирующим транзистором VT1 и усилителем постоянного тока на транзисторах VT2, VT3. Опорное напряжение в цепи эмиттера транзистора VT2 создает стабилитрон VD2. Часть стабилизированного напряжения через делитель на транзисторах R5-R22 (верхнее плече делителя) и резисторах R28-R29 (нижние плечо делителя) подается на базу транзистора VT2, на котором собран первый каскад усилителя. С помощью переключателя SA2 (ручка «Установка напряжения kV» на панели управления) коммутируются резисторы верхнего плеча делителя, так что общее сопротивление этого плеча минимально в положении переключателя «5» и максимально в положении «50». С увеличением сопротивления верхнего плеча делителя уменьшается напряжение на базе транзистора VT2. В результате увеличивается ток через транзистор VT3 и соответственно падение напряжения на резисторе R27, приложенное к базе регулирующего транзистора VT1. Транзистор VT1 приоткрывается и напряжение на выходе стабилизатора увеличивается.

Для питания генератора импульсов используется отдельный выпрямитель на диодном мосте VD4 и реостатно-емкостном фильтре (С6, R30, C7). Напряжение стабилизируется стабилитроном VD5.

Аппарат питается от сети через силовой трансформатор Т1. В цепи сетевых проводов включен помехоподавляющий емкостной фильтр (конденсаторы С1-С3), двухполюсный выключатель SA1 (ручка «Сеть»), предохранители F1, F2.

Заземление аппарата осуществляется с помощью третей жилы съемного сетевого шнура. Заземляющая жила ответвляется около вилки от шнура и оканчивается кабельным наконечником для присоединения к зажиму защитного заземления (зануления).

1.4 Цель и задачи дипломного проекта

Цель дипломного проекта - модернизация электронного блока аппарата для терапии постоянным электрическим полем.

При выполнении дипломного проекта необходимо решить следующие задачи:

- изучить принцип действия аппарата для терапии постоянным электрическим полем;

- выбрать методы устранения неисправностей;

- разработать технологию проверки и замены радиоэлементов с помощью контрольно-измерительной аппаратуры;

- рассчитать надежность до модернизации и после модернизации;

- по принципу действия составить таблицу возможных неисправностей электронного блока;

- составить алгоритм устранения возможных неисправностей.

2. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Проверка работоспособности радиоэлементов с помощью контрольно-измерительных приборов

В большинстве случаев возникновения неисправности в радиоэлектронных блоках возникают по причине выхода из строя радиоэлементов, которые можно разделить на две группы: активные и пассивные радиоэлементы. К активным радиоэлементам относятся интегральные микросхемы, транзисторы, диоды, тиристоры, стабилитроны и другие элементы. К пассивным относятся резисторы, конденсаторы, трансформаторы, дроссели и другие элементы.

При ремонте и регулировки электронных блоков аппарата для терапии постоянным электрическим полем в качестве измерительного прибора применяется тестер того или иного типа, в состав которого входит омметр. Омметром можно проверять почти все радиоэлементы: резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, трансформаторы, диоды, тиристоры, транзисторы и некоторые микросхемы.

При проверке исправности того или иного радиоэлемента возможны две различные ситуации: проверке подлежит изолированный, отдельный элемент, впаянный на плате. Нужно учесть то, что проверка элемента впаянного в схему, не получится полноценной, при такой проверке возможно большие погрешности. Это объясняется тем, что параллельно контролируемому элементу в схеме могут оказаться подключены другие элементы. Омметр будет измерять не сопротивление проверяемого элемента, а сопротивление параллельного соединения его с другими элементами.

Так как человек также обладает некоторым сопротивлением, то при пользовании омметром во избежание появления погрешностей измерения нельзя касаться пальцами обоих выводов проверяемого элемента.



2.1.1 Проверка и замена резисторов

Проверка постоянных резисторов производится омметром путем измерения их сопротивления и сравнения с номинальным значением, которое указано на самом резисторе и принципиальной схеме проверяемого устройства. При измерении сопротивления резистора полярность подключения к нему омметра не имеет значения. Действительное сопротивление резистора может отличаться от номинального на величину допуска

При проверке переменных резисторов измеряется сопротивление между крайними выводами, которое должно соответствовать номинальному значению с учетом допуска и погрешности измерения, а также необходимо измерять сопротивление между каждым из крайних выводов и средним выводом. Эти сопротивления при вращении оси из одного крайнего положения в другое должны плавно, без скачков изменяться от нуля до номинального значения. При проверке переменного резистора, впаянного в схему, два из его трех выводов необходимо выпаивать. Если переменный резистор имеет дополнительные отводы, допустимо, чтобы только один вывод оставался припаянным к остальной части схемы.

Для резисторов основными параметрами являются номинальное сопротивление, максимально допустимая мощность рассеивания, допуск (разброс) номинального сопротивления, температурный коэффициент сопротивления (ТКС).

У переменных резисторов кроме допустимой рассеиваемой мощности и номинального сопротивления, используются еще рядом параметров, в частности, видом зависимости сопротивления от угла поворота движка. Но не смотря на это, в большинстве случаев работоспособность устройства не нарушается при замене переменного резистора другим, близкого номинала и не меньшей рассеиваемой мощности.

В схеме аппарата для терапии постоянным электрическим полем применяются следующие типы резисторов С1-4, СП5-2:

C1 - 4 - 0,125Вт - 1,2кОм ± 10%

С1 - углеродистый резистор постоянного сопротивления; 4 - номер разработки резистора; 0,125Вт - мощность рассеивания; 1,2кОм - номинальное сопротивление; ± 10% - допустимое отклонение.

СП5 - 2 - 0,125Вт - 1,5кОм ± 15%

СП5 - резистор переменный, проволочный; 2 - номер разработки резистора; 0,125Вт - мощность рассеивания; 1,5кОм - номинальное сопротивление; ±15% - допустимое отклонение.

Все остальные постоянные и переменные резисторы, применяемые в схеме, по типу аналогичны данным, отличаться будут только мощностью рассеивания и номинальным сопротивлением.

2.1.2 проверка и замена конденсаторов

Конденсаторы могут иметь следующие дефекты: обрыв, пробой и повышенная утечка. Пробой конденсатора характеризуется наличием между его выводами короткого замыкания, то есть нулевого сопротивления. Поэтому пробитый конденсатор любого типа легко обнаруживается омметром путем проверки сопротивления между его выводами. Конденсатор не пропускает постоянного тока, его сопротивление постоянному току, которое измеряется омметром, должно быть бесконечно велико.

Это справедливо лишь для идеального конденсатора. В действительности, между обкладками конденсатора всегда имеется какой-то диэлектрик, обладающий конечным значением сопротивления, которое называется сопротивлением утечки. Его-то и измеряют омметром. Однако имеется большая группа конденсаторов, сопротивление утечки которых сравнительно невелико. К ней относятся все полярные конденсаторы, которые рассчитаны на определенную полярность приложенного к ним напряжения, и эта полярность указывается на их корпусах. При измерении сопротивления утечки этой группы конденсаторов необходимо соблюдать полярность подключения омметра (плюсовой вывод омметра должен присоединяться к плюсовому выводу конденсатора), в противном случае результат измерения - будет неверным.

При замене конденсаторов, кроме номинальной емкости и предельно допустимого напряжения, иногда приходится учитывать температурный коэффициент емкости (ТКЕ) - он является определяющим параметром для конденсаторов.

В схеме аппарата для терапии постоянным электрическим полем применяются конденсаторы типа К10 - 19, К50 - 6:

К10 - 19 - 25В - 0,1мкФ ± 10%

К - конденсатор постоянной емкости; 10 - керамический на номинальное напряжение до 1600В; 19 - порядковый номер разработки; 25В - рабочее напряжение; 0,1мкФ - номинальная емкость; ± 10% - допустимое отклонение.

К50 - 6 - 16В - 100мкФ ± 10%

К - конденсатор постоянной емкости; 50 - электролитический фольговый алюминиевый; 6 - порядковый номер разработки; 16В - рабочее напряжение; 500мкФ - номинальная емкость; ± 10% - допустимое отклонение.

Все остальные конденсаторы постоянной емкости в схеме, по типу аналогичны данным, отличаться будут только рабочее напряжение, номинальная емкость, порядковый номер разработки и параметрический тип.

2.1.3 Проверка и замена диодов

Полупроводниковые диоды характеризуются резко нелинейной вольт - амперной характеристикой. Поэтому их прямой и обратный токи, при одинаковом приложенном напряжении, различны. На этом основана проверка диодов омметром. Прямое сопротивление измеряется при подключении плюсового вывода омметра к аноду, а минусового вывода - к катоду диода. У пробитого диода прямое и обратное сопротивления равны нулю. Если диод оборван, оба сопротивления бесконечно велики.

Указать заранее значения прямого и обратного сопротивлений или их соотношение нельзя, так как они зависят от приложенного напряжения, а это напряжение у разных омметров и на разных пределах измерения различно. Отношение обратного сопротивления к прямому у диодов, рассчитанных на низкие обратные напряжения, велико (может быть более 100). У диодов, рассчитанных на большие обратные напряжения, это отношение оказывается незначительным, так как обратное напряжение, приложением к диоду омметром, мало по сравнению с тем обратным напряжением, на которое диод рассчитан.

Рисунок 2.1 - Проверка диодов.

При замене диодов бывает достаточно оценить воздействующее на диод обратное напряжение, протекающий через него прямой ток, допустимый обратный ток (обратное сопротивление диода) и максимальные частоты воздействующих на диод сигналов.

В схеме аппарата для терапии постоянным электрическим полем применяются диоды типа КД209А:

КД209А

К - кремневый; Д - выпрямительный, импульсный; 209 - средней мощности со средним значением тока от 0,3 до 10 А, порядковый номер разработки; А - параметрическая группа.



2.1.4 Проверка и замена стабилитронов

Основные параметры этих приборов, учитываемые при замене: напряжение стабилизации, максимальный постоянный ток стабилизации и дифференциальное сопротивление. В большинстве случаев важно не значение стабилизированного напряжения, а его стабильность.

В схеме аппарата для терапии постоянным электрическим полем применяется стабилитрон типа Д818А:

Д - диффузионно-сплавной, прецизионный, кремнёвый полупроводниковый; 8 - с напряжением стабилизации 10 В и мощностью не более 0,3 Вт; 18 - порядковый номер разработки; А - параметрический тип.

2.1.5 Проверка и замена тиристоров

Тиристор - полупроводниковый прибор, выполненный на основе монокристалла полупроводника с тремя или более p-n-переходами и имеющий два устойчивых состояния: закрытое состояние, то есть состояние низкой проводимости, и открытое состояние, то есть состояние высокой проводимости.

Тиристор можно рассматривать как электронный выключатель (ключ). Основное применение тиристоров - управление мощной нагрузкой с помощью слабых сигналов, а также переключающие устройства. Существуют различные виды тиристоров, которые подразделяются, главным образом, по способу управления и по проводимости.

Переход тиристора из одного состояния в другое в электрической цепи происходит скачком (лавинообразно) и осуществляется внешним воздействием на прибор: либо напряжением (током), либо светом (для фототиристора). После перехода тиристора в открытое состояние он остаётся в этом состоянии даже после прекращения управляющего сигнала, если протекающий через тиристор ток превышает некоторую величину, называемую током удержания.

Предварительная проверка тиристора проводится с помощью тестера-омметра или цифрового мультиметра. Переключатель цифрового мультиметра должен стоять в положении проверки диодов. С помощью омметра или мультиметра, проверяются переходы тиристора: управляющий электрод - катод и переход анод - катод. Сопротивление перехода тиристора, управляющий электрод - катод, должно быть в пределах 50 - 500 Ом.

Рисунок 2.2 - Проверка тиристоров.

В каждом случае величина этого сопротивления должна быть примерно одинакова при прямом и обратном измерении. Чем больше величина этого сопротивления, тем чувствительнее тиристор. Другими словами, будет меньше величина тока управляющего электрода, при котором тиристор переходит из закрытого состояния в открытое состояние.

У исправного тиристора величина сопротивления перехода анод - катод, при прямом и обратном измерении, должна быть очень большой, то есть имеет «бесконечную» величину. Положительный результат этой предварительной проверки, еще ни о чем не говорит. Если тиристор уже стоял где то в схеме, у него может быть «прогорел» переход анод - катод. Эту неисправность тиристора мультиметром не определишь.

Основную проверку тиристора нужно проводить, используя дополнительные источники питания. В этом случае полностью проверяется работа тиристора. Тиристор перейдет в открытое состояние в том случае, если через переход, катод - управляющий электрод, пройдет кратковременный импульс тока, достаточный для открытия тиристора.

В схеме аппарата для терапии постоянным электрическим полем применяется тиристор типа КУ202А:

КУ202А

КУ - кремниевые, планарно-диффузионные, полупроводниковый; 2 - С максимально допустимым значением среднего тока в открытом состоянии 0,3 … 10 А или максимально допустимым значением импульсного тока в открытом состоянии 15…100 А; 02 - порядковый номер разработки; А - параметрический тип.

2.1.5 Проверка и замена транзисторов

Эквивалентная схема биполярного транзистора представляет собой два диода, включенных навстречу один другому. Для p-n-р транзисторов эти эквивалентные диоды соединены катодами, а для n-p-n транзисторов - анодами. Проверка транзистора омметром сводится к проверке обоих р-n переходов транзистора: коллектор - база и эмиттер - база. Для проверки прямого сопротивления переходов p-n-р транзистора минусовой вывод омметра подключается к базе, а плюсовой вывод омметра - поочередно к коллектору и эмиттеру. Для проверки обратного сопротивления переходов к базе подключается плюсовой вывод омметра.



Рисунок 2.3 - Проверка транзисторов.

При проверке n-p-n транзисторов подключение производится наоборот: прямое сопротивление измеряется при соединении с базой плюсового вывода омметра, а обратное сопротивление при соединении с базой минусового вывода. При пробое перехода его прямое и обратное сопротивления оказываются равными нулю. При обрыве перехода его прямое сопротивление бесконечно велико. У исправных маломощных транзисторов обратные сопротивления переходов во много раз больше их прямых сопротивлений. У мощных транзисторов это отношение не столь велико, тем не менее, омметр позволяет их различить.

Подбор заменяющих транзисторов сложен из-за большого числа параметров, по которым он производится. Схема анализа возможных вариантов такова:

Во-первых, выбирается транзистор с аналогичной структурой (p-n-р или n-p-n проводимости).

Во-вторых, проводят оценку действующих в узлах устройства токов и напряжений. Максимально допустимое напряжение коллектор-эмиттер транзистора должно быть больше, чем максимальное (с учетом переменной составляющей) напряжение, действующее на этом участке.

Основными параметрами транзисторов, учитываемыми при замене являются - максимально допустимые напряжение коллектор-эмиттер, ток коллектора, рассеиваемая мощность коллектора, а также статический коэффициент передачи тока (в схеме с общим эмиттером). Выбирать заменяющий транзистор следует из того же класса, что и заменяемый (маломощный, высокочастотный и т. д.), и с такими же или несколько лучшими параметрами.

В схеме аппарата для терапии постоянным электрическим полем применяются транзисторы типа КТ604Б:

КТ604Б

К - кремневый; Т - биполярный транзистор; 6 - средней мощности и максимальной рабочей частотой более 30МГц; 04 - порядковый номер разработки; Б - параметрический тип.

Все остальные биполярные транзисторы, применяемые в схеме, по типу аналогичны данным, отличаться будут только структурой (p-n-р или n-p-n проводимости), порядковым номером и параметрическим типом.

2.1.6 Проверка и замена интегральных микросхем

Практика использования интегральных микросхем (ИМС) в радиоэлектронной аппаратуре показывает, что они очень чувствительны к воздействию температуры окружающей среды, электрических полей и механических усилии. Надежная работа ИМС обеспечивается строгим соблюдением мер, исключающих их повреждение из-за действий указанных факторов. При работе радиоаппарата следует обеспечить условия для отвода от ИМС тепла, выделяемого нагревающимися элементами конструкций. Неправильное включение ИМС может вызывать неисправность в ней при подаче на выводы даже небольших напряжений обратной полярности.

Проверка микросхем производится измерением постоянных и импульсных напряжений на их выводах. Чтобы избежать случайных замыканий близко расположенных выводов микросхемы, рекомендуется подсоединять щупы измерительных приборов не к этим выводам, а к связанным с ними печатным проводникам или к радиоэлементу.

Если результаты измерений отличаются от требуемых к ИМС радиоэлементах, отклонение их значений от номинальных, источник, откуда поступают необходимые импульсные и постоянные напряжения или неисправность самой ИМС.

Более информативная проверка работоспособности микросхемы можно добиться с помощью осциллографа. При котором контролируется прохождение сигналов, сформированных и подведенных на ее входы. Нельзя проверять исправность микросхемы методом замены, если для этой цели она должна быть выпаяна из печатной платы.

Выпаянную ИМС не рекомендуется устанавливать вновь, даже если проведённая проверка показала ее исправность. Такое требование объясняется тем, что из-за повторного перегрева выводов не гарантируется ее безотказная работа. Для того чтобы избежать перегрева выводов ИМС применяют контактные панели.

Для облегчения демонтажа установку ИМС на плату рекомендуется производить зазором 3 мм между корпусами, а так же между ИМС и платой. При выполнении электрического монтажа ИМС необходимо соблюдать меры предосторожности.

Монтаж ИМС следует выполнять на столе, поверхность которого покрыта хлопчатобумажным материалом или антистатическим ковриком. Пайку ИМС целесообразно производить специальным групповым электропаяльником для одновременного прогрева всех ее выводов. Время пайки должно быть не более 3 с. Допускается поочередная пайка выводов. При этом интервал между пайками соседних выводов должен быть не менее 10 с. Для пайки выводов ИМС используют припой марки ПОС-61.

В схеме аппарата для терапии постоянным электрическим полем применяются интегральная микросхема типа:

К155ЛА3

К - микросхема широкого применения; 1 - полупроводниковая; 55 - порядковый номер разработки; ЛА - функциональное назначение ИМС - логический элемент И-НЕ ; 3 - порядковый номер разработки данной схемы в серии по функциональному признаку.

2.1.7 Проверка и замена трансформаторов и дросселей

Проверка начинается с внешнего осмотра, в ходе которого необходимо убедиться в исправности каркаса, экрана, выводов; в правильности и надежности соединений всех деталей катушки; в отсутствии видимых обрывов проводов, замыканий, повреждения изоляции и покрытий. Особое внимание следует обращать на места обугливания изоляции, каркаса, почернение или оплавление заливки.

Наиболее частая причина выхода из строя трансформаторов (и дросселей) -- их пробой или короткое замыкание витков в обмотке или обрыв выводов. Обрыв цепи катушки или наличие замыканий между изолированными по схеме обмотками можно обнаружить при помощи любого тестера. Но если катушка имеет большую индуктивность (т. е. состоит из большого числа витков), то цифровой мультиметр в режиме омметра вас может обмануть (показать бесконечно большое сопротивление, когда цепь все же есть) -- для таких измерений «цифровик» не предназначен. В этом случае надежнее аналоговый стрелочный омметр.

Рисунок 2.3 - Проверка трансформаторов.



Если проверяемая цепь есть, это еще не значит, что все в норме. Убедиться в том, что внутри обмотки нет коротких замыканий между слоями, приводящих к перегреву трансформатора, можно по значению индуктивности, сравнив ее с аналогичным изделием.

Когда такой возможности нет, можно воспользоваться другим методом, основанном на резонансных свойствах цепи. От перестраиваемого генератора подаем синусоидальный сигнал поочередно на обмотки через разделительный конденсатор и контролируем форму сигнала во вторичной обмотке.

Если внутри нет межвитковых замыканий, то форма сигнала не должна отличаться от синусоидальной во всем диапазоне частот. Находим резонансную частоту по максимуму напряжения во вторичной цепи.

2.2 Разработка таблицы возможных неисправностей аппарата для терапии постоянным электрическим полем АФ - 3 - 1

Нарушение работоспособности аппарата для терапии постоянным электрическим полем может зависеть как от неисправности, так и неправильной настройки и установки. Прежде чем приступить к ремонту, следует ознакомиться с технической документацией, технологической картой ремонта. Поиск неисправностей аппарата для терапии постоянным электрическим полем следует начинать с проверки режимов и работоспособности элементов схемы.

При диагностике работы аппарата для терапии постоянным электрическим полем и изучении принципиальной схемы выявлены возможные неисправности, затем составлена таблица характерных неисправностей аппарата для терапии постоянным электрическим полем и способы их устранения. Результаты диагностики представлены в таблице 2.1



Таблица 2.1 - Возможные неисправности аппарата для терапии постоянным электрическим полем

Неисправность	Возможная причина	Способ отыскания неисправности
Отсутствует подача коротких импульсов на управляющий электрод тиристора.	Не проходит сигнал от транзистора VT5 к резистору R36 и на тиристор VS1.	Проверить работоспособность транзистора VT5, резистора R36 и тиристора VS1. Заменить неисправные элементы.
Выходное напряжение не соответствует норме.	Напряжение на аноде тиристора VS1 не регулируетcя.	Проверить работоспособность тиристора VS1 и конденсатора С4 Заменить неисправные элементы.
Отсутствие стабилизированного напряжения на базе транзистора VT1 первого каскада усилителя.	Не проходит сигнал через резисторы R5-R22, R28, R29 к базе транзистора VT1.	Проверить работоспособность резисторов R5-R22, R28 R29 и транзистора VT2. Заменить неисправные элементы.
Отсутствует регулировка выходного напряжение аппарата на аноде тиристора VB1.	На анод тиристора VS1 не поступает напряжение от диодной сборки VD1 и конденсатора С4.	Проверить работоспособность тиристора, диодную сборку VD1 и конденсатор С4. Заменить неисправные элементы.
Отсутствие опорного напряжения в цепи эмиттера транзистора VT2.	Не проходит сигнал через стабилитрон VD2 на эмиттер транзистора VT2.	Проверить работоспособность стабилитрона VD2 и транзистора VT2. Заменить неисправные элементы.
Напряжение на выходе компенсационного стабилизатора не увеличивается.	Не проходит сигнал через транзисторы VT2, VT3, резистор R27 и регулирующий транзистор VT1.	Проверить работоспособность транзисторов VT1, VT2, VT3 и резистора R27 . Заменить неисправные элементы.
Стабилизированное напряжение на верхнем плече делителя не соответствует норме.	Не проходит сигнал через резисторы R5-R22 к базе транзистора VT2.	Проверить работоспособность резисторов R5-R22 и транзистора VT2. Заменить неисправные элементы.
Стабилизированное напряжение на нижнем плече делителя не соответствует норме.	Не проходит сигнал через резисторы R28, R29 к базе транзистора VT2.	Проверить работоспособность резисторов R28, R29 и транзистора VT2. Заменить неисправные элементы.
Задающий генератор не формирует импульсы.	Не проходит сигнал через диодную сборку VD4, резисторы R30, R31 и конденсаторы С6, С7.	Проверить работоспособность диодной сборки VD4, резисторов R30, R31 и конденсатора С6, С7. Заменить неисправные элементы.
Собственная частота задающего генератора не регулируется.	Не проходит сигнал через резисторы R30, R31.	Проверить работоспособность резисторов R30 и R31. Заменить неисправные элементы.
Отсутствует питание генератора импульсов.	Неисправность в цепи прохождения сигнала через выпрямитель на диодном мосте VD4 и реостатно-емкостном фильтре С6, R30, С7.	Проверить работоспособность диодной сборки VD4, резистора R30 и конденсаторов С6, С7. Заменить неисправные элементы.
Напряжение питания поступающие на мультивибратор от выпрямителя не соответствует норме.	Не проходит сигнал через стабилитрон VD5.	Проверить работоспособность стабилитрона VD5. Заменить неисправные элементы.
Отсутствует напряжение питания выпрямителя на диодном мосте VD1.	Не проходит сигнал от трансформатора Т1 к диодному мосту VD1.	Проверить работоспособность трансформатора Т1 и диодной сборки VD1. Заменить неисправные элементы.

2.4 Разработка алгоритма устранения неисправностей аппарата для терапии постоянным электрическим полем АФ - 3 - 1

Алгоритм поиска неисправности -- это последовательное проведение всех действий радиотехника по ремонту, необходимых для определения неисправного блока, каскада, или элемента ремитируемого устройства. Целью составления алгоритма является разработка последовательности действий по выявлению причины неисправности проверка работоспособности блока, каскада или элемента и устранение возникшей неисправности, которая приводит к замене неисправных деталей и проверке их основных характеристик после выполнения ремонта или наладки.

Алгоритм поиска неисправности может быть составлен двумя способами:

- Записью поэтапного выполнения всех необходимых работ, при которой указывается типовая неисправность, возможная причина и последовательность действий при устранении неисправности. Такой способ составления алгоритма не дает наглядного представления обо всех возможных операциях по ремонту.

- Графический способ составления алгоритма представляет собой схему всех действий по выявлению и устранению возможных неисправностей выполняется такой алгоритм виде структуры из прямоугольников, ромбов, овалов. В прямоугольниках располагается обозначение неисправности, в ромбе располагаются вопрос о правильности прохождения сигнала или работоспособности элемента подразумевается два ответа: да и нет. Ответ «да» означает, что блок или каскад находится в исправном состоянии и можно перейти к рассмотрению следующей возможной неисправности. Ответ «нет» означает, что требуется найти неисправный блок, каскад или элемент, который требуется заменить. В овале обозначается начало и конец ремонта.



Рисунок 2.4 - Алгоритм устранения неисправности аппарата для терапии постоянным электрическим полем АФ - 3 - 1.

электрический поле радиоэлемент конденсатор

2.4 Расчет надежности аппарата для терапии постоянным электрическим полем АФ - 3 - 1

Надежность - это свойство системы выполнять заданные функции в определенных условиях эксплуатации при сохранении значения основных параметров в заранее установленных пределах. Надежность является физическим свойством изделия, которое зависит от количества и качества входящих в него элементов, а также от условий, в которых оно эксплуатируется и от ряда других причин.

Если все параметры радиоэлектронного устройства соответствуют требованиям нормативно-технической документации - ГОСТам, ОСТам, ТУ, то такое его состояние называют работоспособным. Событие, состоящее в нарушении работоспособности электронных систем, называют отказом.

Для возникновения отказа достаточно ухода хотя бы одного параметра за пределы, установленные нормативно-технической документацией. В зависимости от причин и характера проявления неисправности различают несколько видов отказов.

Полными считаются отказы, до устранения которых невозможно использование аппаратуры по назначению. При частичных отказах можно использовать аппаратуру, но с пониженной эффективностью. Частичный отказ обычно связан с ухудшением одной или нескольких характеристик прибора

В случае, когда отказ того или иного элемента радиоэлектронной аппаратуры вызван отказом другого ее элемента, то такие отказы называются зависимыми. При отсутствии такой связи отказы считаются независимыми.

Качество изделия - это совокупность свойств, определяющих степень пригодности изделия для использования его по назначению.

Чтобы объективно сравнивать различные образцы аппаратуры по надежности, а также задаваться необходимым уровнем надежности при ее проектировании и осуществлять контроль при производстве, испытаниях и эксплуатации этой аппаратуры, надо располагать количественными характеристиками (показателями) надежности элементов, входящих в эту аппаратуру.

Надежность определенного класса элементов в течение определенного времени характеризуется вероятностью их безотказной работы, интенсивностью отказов и другими характеристиками. Математически между этими характеристиками надежности существуют определенные взаимосвязи, зная которые можно по одной или нескольким характеристикам элементов найти остальные.

Наиболее простым и часто встречающимся аналитическим методом определения надежности любого радиотехнического блока или системы является расчет с использованием интенсивности отказов ее составных частей.

Для большинства элементов РЭА интенсивность отказов неодинакова в различных промежутках времени. Зависимость интенсивности отказов от времени можно разделить на три периода:

1 период - этап приработки элементов,

2 период - этап нормальной работы,

3 период - до полного износа.

Период приработки характеризуется высокой интенсивностью отказов. В этот период выходят из строя элементы со скрытыми дефектами из-за нарушения технологического процесса их изготовления и действия систематических и случайных факторов, снижающих качество и надежность этих элементов. Период приработки элементов должен быть относительно мал.

Второй период соответствует длительному этапу нормальной работы. Для большинства радиоэлектронных блоков характерно постоянство интенсивности отказов в период нормальной работы аппаратуры. Это объясняется отсутствием старения материалов элементов во втором периоде.

Третий период показывает, что интенсивность отказов резко возрастает вследствие износа и старения элементов, связанных с окончанием их срока службы.

Как правило, время эксплуатации аппаратуры не достигает

времени полного износа всех элементов.

В большинстве случаев механические и электрические повреждения элементов и всей системы приводят к потере их работоспособности мгновенно. Такие отказы называются мгновенными или внезапными и являются результатом скрытых производственных дефектов или изменений параметров, накапливающихся при различных эксплуатационных воздействиях (удары, тряски). Причиной мгновенных отказов могут также явиться неправильные действия обслуживающего персонала. Существуют также постепенные отказы, возникающие в результате постепенного изменения одного или нескольких значений основных параметров аппаратуры.

Вероятность безотказной работы Р(t) и средняя наработка до отказа дают полную характеристику надежности радиоэлектронных систем. Большинство радиоэлектронных блоков конструируются так, чтобы при выходе из строя их можно было ремонтировать. Для них фактическая надежность зависит не только от того, как часто происходят отказы, но и от того, как много времени затрачивается на отыскание неисправности.

Надежность электронных блоков бытовой аппаратуры зависит от большого числа разнообразных факторов, которые можно подразделить на три основных вида: конструктивные; производственно - технологические; эксплуатационные.

Для повышения надежности радиоэлектронных блоков бытовой аппаратуры необходимо:

- разрабатывать новые схемы узлов и блоков повышенной надежности;

- обеспечивать надежную защиту элементов от воздействия внешних и внутренних факторов;

- осуществлять правильный выбор режимов работы деталей при снижении температуры, уменьшении влияния вибрации и влажности;

- осуществлять входной контроль качества материалов и элементов;

- обеспечивать организацию технологического процесса монтажа и ремонта электронных систем бытовой аппаратуры;

- повышать квалификацию обслуживающего персонала.

Расчет надежности заключается в определении показателей надежности изделия по известным характеристикам надежности составляющих компонентов и условиям эксплуатации. При расчете предполагается, что отказы элементов независимы и электронные блоки могут находиться в одном из двух состояний: работоспособном или неработоспособном.

Интенсивность отказов радиоэлектронной аппаратуры , состоящей из определенного количества n различных элементов, в общем случае выражается формулой (2.1)

(2.1)

где - коэффициент, зависящий от вибрации, для наземной РЭА);

- поправочный коэффициент, зависящий от воздействия механических факторов;

- поправочный коэффициент, зависящий от воздействия влажности и температуры;

- поправочный коэффициент, зависящий от давления воздуха;

- мF (Т, К_н) - поправочный коэффициент, который зависит от температуры поверхности элемента (Т) и коэффициента нагрузки (К_н).

Коэффициентом нагрузки К_н называют отношение действительного значения воздействующего фактора к его номинальному или максимально допустимому значению.

Например, для транзисторов:

К_н=, (2.2)

где - фактическая мощность, рассеиваемая на коллекторе;

- максимально допустимая мощность рассеивания на коллекторе.

Для резисторов:

К_н=, (2.3)

где - фактическая мощность, рассеиваемая на ЭРЭ;

- номинальная мощность.

Для конденсаторов

К_н=, (2.4)

где - фактическая мощность, рассеиваемая на ЭРЭ;

U_н - номинальное напряжение.

Так как расчетного значения фактической мощности нет, то условно принимаем значение коэффициента нагрузки для всех групп элементов Кн=1

...