Регулировка, контроль и испытания аппаратуры

Размещено на http://www.allbest.ru/

Регулировка, контроль и испытания аппаратуры

СОДЕРЖАНИЕ

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ РЕГУЛИРОВКИ И НАСТРОЙКИ. МЕТОДЫ ВЫПОЛНЕНИЯ РНО. ВИДЫ И ПЕРЕЧЕНЬ ДОКУМЕНТАЦИИ. СУЩНОСТЬ РЕГУЛИРОВОЧНЫХ РАБОТ. КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА РНО

2. КОНТРОЛЬ И ДИАГНОСТИКА РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ. КОНТРОЛЬ В ПРОЦЕССЕ ПРОИЗВОДСТВА РЭА. ВИДЫ ПРОЦЕССОВ КОНТРОЛЯ. ПРОЦЕССЫ КОНТРОЛЯ. ТЕХНИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ И ДИАГНОСТИКИ

3. НЕИСПРАВНОСТИ АППАРАТУРЫ И ИХ УСТРАНЕНИЕ. ВИДЫ НЕИСПРАВНОСТЕЙ АППАРАТУРЫ. КЛАССИФИКАЦИЯ ДЕФЕКТОВ РЭА. СПОСОБЫ ПОИСКА НЕИСПРАВНОСТЕЙ. РЕМОНТ И ОТЛАДКА ПЛАТ

4. ИСПЫТАНИЯ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ. ЦЕЛИ ИСПЫТАНИЙ. КАТЕГОРИИ ИСПЫТАНИЙ. ПРОГРАММА ИСПЫТАНИЙ. ИСПЫТАНИЯ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ. ИСПЫТАНИЕ НА КЛИМАТИЧЕСКИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ

Под регулировочными и настроечными операциями (РНО) понимают комплекс работ по доведению параметров РЭА до величин, соответствующих требованиям технических условий (ТУ), и обеспечить допуск разброса параметров, который гарантирует эффективное функционирование аппаратуры в условиях эксплуатации.

Проведение РНО необходимо, чтобы устранить погрешности изготовления деталей, элементов и сборки узлов, в том числе предопределенных заранее, например, при завышении допусков на отдельные параметры в целях уменьшения себестоимости изделий или невозможности реализации требуемой точности. РНО включают настройку различных резонансных систем, сопряжение электрических параметров отдельных узлов и всей аппаратуры в целом, установку определенных режимов блоков и узлов, подгонку некоторых элементов и т. д. Как этап производства, РНО - это ряд операций, не изменяющих схему и конструкцию изделия, а лишь компенсирующих неточность изготовления и сборки элементов РЭА собственного производства и комплектующих элементов.

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ РЕГУЛИРОВКИ И НАСТРОЙКИ [2]

Методы выполнения РНО. Различают эксплуатационную и заводскую регулировку. При опытном производстве процесс регулировки может сопровождаться частичным изменением схемы и конструкции образца. В серийном производстве процесс регулировки разбивают на ряд простых операций с предварительной регулировкой отдельных сборочных единиц, что позволяет сократить трудоемкость работ и оснастить процесс регулировки специальными приборами. При регулировке допускается метод предусмотренного схемой подбора резисторов, конденсаторов и других элементов. Подбор электронных, полупроводниковых, механических приборов для получения оптимальных параметров не допускается. Регулировку проводят на специализированных установках по измерительным приборам или сравнением настраиваемого изделия с эталонным образцом (метод электрического копирования). В серийном и массовом производстве чаще применяют метод электрического копирования с использованием более простой измерительной аппаратуры.

Технологический процесс регулировки РЭА разбивают на ряд этапов. На первом этапе изделие подвергают тряске на вибрационном стенде для удаления посторонних предметов и выявления имеющихся неплотных соединений. На втором этапе проверяют правильность монтажа. Для этого предварительно составляют карты или таблицы, охватывающие все цепи проверяемого устройства. На третьем этапе проверяют режимы работы микросхем (МС), полупроводниковых приборов. Проверку режимов начинают с источников питания. На четвертом этапе проверяют функционирование устройства в целом и регулировку для получения заданных характеристик по ТУ.

Виды и перечень документации, необходимой для проведения регулировочных работ, определяются программой выпуска и сложностью изделия. В единичном производстве регулировку можно проводить по электрической схеме с учетом требований ТУ. Для регулировки сложных изделий и в массовом производстве создают документацию, исключающую ошибки и сокращающую трудоемкость выполняемых работ.

При регулировке простых устройств и в массовом производстве используются технологические карты, в которых указаны методика и порядок регулировки, измерительная аппаратура, инструмент и т. д. Наиболее часто для регулировочных работ используют технологическую инструкцию, которая содержит перечень измерительной и регулировочной аппаратуры, приспособлений и инструмента, методику процесса регулировки и его последовательность, характерные неисправности и способы их обнаружения и устранения, порядок сдачи отрегулированного узла и указания по технике безопасности. Порядок оформления технологических карт и технологических инструкций определяет стандарт ЕСТД (Правила оформления документов общего назначения).

Сущность регулировочных работ сводится к следующему. Имеется заданная функция, как правило, функция многих переменных e = f(x, y, z, ...). Каждый из выходных параметров изделия представляет собой функцию многих переменных, т. е.

e₁ = f(x, y, z, ...);

e₂ = f(x, y, z, ...);

e_n = f(x, y, z, ...);

где x, y, z - параметры входящих в схему деталей, элементов, узлов.

Цель регулировки - соблюдение условия по всем параметрам |e_oi - e_i| ? D_доп, где e_oi - номинальное значение выходного параметра по ТУ, e_i - фактическое значение i-го параметра, полученное в результате регулировки, D_доп - допустимое значение погрешности i-го параметра.

Рассматривая в качестве объекта регулировки изделие в целом, можно РНО представить как процесс оптимизации, осуществляющий поиск экстремума некоторой обобщенной функции качества Q изделия j, определяемой или совокупностью значений варьируемых параметров r_j{x_j, y_j, z_j, ...}, или совокупностью частных функций качества q. К совокупности q можно отнести такие показатели, как статистическую погрешность системы, среднеквадратическую погрешность в определенном режиме работы, время переходного процесса и т.д. Если Q =q_i, то частные функции качества желательно выбирать так, чтобы они определялись одним-двумя варьируемыми параметрами r_j: Q =q(r_j) extr.

Все РНО можно классифицировать по тем признакам, которые применяют в качестве критериев выполнения задач.

По виду оптимизируемой функции качества процессы регулировки подразделяются на процессы, оптимизирующие обобщенные, частные или комбинированные функции качества системы. Частные функции являются логической или аналитической зависимостью между фазовыми координатами настраиваемой системы в определенном типовом режиме работы и информационными сигналами. Обобщенные функции качества составляют логическую или аналитическую зависимость между регулируемыми координатами системы для различных режимов работы и информационными сигналами. Комбинированные функции качества являются сочетаниями обобщенных и частных функций качества.

В зависимости от метода поиска экстремума функции качества РНО разделяются на процессы, использующие принципы поисковой настройки, аналитической настройки или сочетания принципов поисковой и аналитической.

При поисковой настройке изменение варьируемых параметров настраиваемой системы проводится в результате поиска условий экстремума оптимизируемой функции качества. Для пробных изменений параметров системы и последующего анализа результатов этих изменений необходимо вводить пробные (тестовые) сигналы. Поисковые системы регулировки по способу поиска экстремума можно разделить на системы с независимым поиском, когда абсолютные значения скоростей изменения варьируемых параметров не зависят от отклонения текущего значения функции качества от экстремального значения, и системы с зависимым поиском, когда скорости изменения варьируемых параметров являются функциями отклонения текущего значения оптимизируемой функции качества от экстремального значения.

По организации движения к экстремуму поисковые системы регулировки делят на системы с разнесенными пробными и рабочими шагами и системы с совмещенными пробными и рабочими шагами.

В первом случае при пробном шаге определяются направления изменения варьируемых параметров, а при рабочем шаге проводится изменение варьируемых параметров. Во втором случае изменяются варьируемые параметры с одновременной оценкой влияния этих изменений на оптимизируемую функцию качества.

В аналитических (беспоисковых) системах регулировки для получения информации о состоянии системы, как правило, используются стимулирующие сигналы, имитирующие реальные сигналы, поступающие в систему в процессе функционирования, или специальные пробные сигналы. По виду использования дополнительной информации они делятся на системы, использующие информацию о входном воздействии, частотных и временных характеристиках, процессах на границах устойчивости и комбинированную с использованием сочетаний указанных выше видов информации.

Критерии оценки качества РНО. Для того чтобы судить о качестве выполнения РНО, необходимо иметь критерий оценки качества. Характеристикой качества РНО могут служить функции распределения погрешностей регулировки изделий или распределения их параметров с учетом установленного поля допуска.

Установлены некоторые закономерности формирования выходных параметров в зависимости от особенностей электрических схем. Только небольшую часть распределений выходных параметров можно считать нормальными. Реальные распределения выходных параметров отличаются между собой и от нормальных главным образом из-за асимметричности и островершинности. Эти качественные характеристики распределений, оцениваемые коэффициентами асимметрии и эксцесса, использованы в качестве критериев при анализе электрических схем и выполнении РНО с учетом получаемых распределений.

В электрических схемах, где РНО осуществляются элементами настройки с плавно изменяющимися параметрами (потенциометры, переменные конденсаторы, подстроечные индуктивности), функции распределения выходных параметров хорошо согласуются с законом нормального распределения. Математическое ожидание таких распределений при отсутствии систематических погрешностей аппаратуры близко к номинальному значению параметра. Разброс выходных параметров настроенных изделий, характеризующийся средним квадратическим отклонением, во многом определяется случайными погрешностями измерений. Значения коэффициентов асимметрии и эксцесса близки к нулю.

При РНО электрических схем подбором элементов, имеющих дискретные и плавно изменяющиеся параметры, получаемые распределения характеризуются заметными асимметричностью и эксцессом. Еще большую асимметричность и островершинность могут иметь распределения выходных параметров изделий, в которых РНО осуществляются подбором элементов с дискретными параметрами.

Взаимозависимые РНО выполняют посредством подбора параметров двух или более элементов, один из которых может быть общим для нескольких независимых электрических цепей. Сюда входят многопредельные схемы делителей сигналов с частотной компенсацией, различные схемы генераторов фиксированных частот, имеющие общие элементы колебательных контуров, многопредельные задающие временные устройства. В таких схемах перестройка или замена элементов отражается на всех параметрах изделия, зависящих от этих элементов. Эта особенность взаимозависимых регулировочных операций - одна из причин значительного отклонения получаемых распределений от нормальных. Математическое ожидание выходных параметров может сильно отличаться от номинального значения. Асимметричность распределений явно выражена и может быть как право-, так и левосторонней. В большинстве случаев знак асимметрии определяется порядком проведения настройки схемы, который при взаимозависимых РНО строго определен технологическими инструкциями. Эксцесс, как правило, положителен, что может быть объяснено стремлением регулировщика установить параметры схемы как можно ближе к номинальному значению. При взаимозависимых РНО практически исчезает разница между шириной поля допуска и фактическим рассеянием параметров после настройки изделий.

Из вышесказанного можно сделать следующие выводы:

- на формирование распределений выходных параметров изделий существенное влияние оказывают особенности электрических схем и РНО. Выходные параметры могут быть сгруппированы по принципу подобия получаемых распределений с установлением пределов изменения их численных характеристик;

- при двустороннем ограничении параметров допусковыми значениями получаемые распределения в большинстве своем представляют собой одномодальные усеченные распределения, отличающиеся от нормальных асимметричностью и островершинностью;

- обособленные РНО, осуществляемые элементами с плавно изменяющимися параметрами, характеризуются распределениями, близкими к нормальным, ширина поля рассеяния которых существенно меньше ширины поля установленного допуска.

2. КОНТРОЛЬ И ДИАГНОСТИКА РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ [4]

Контроль в процессе производства РЭА. Качество РЭА, как совокупность свойств, определяющих способность изделий удовлетворять заданным требованиям потребителя, закладывается в процессе разработки и изготовления продукции, а объективно оценивается в процессе эксплуатации. Однако получаемая при этом информация является, во-первых, недостаточной, поскольку не все параметры РЭА, измеряются в условиях эксплуатации, а во-вторых, - запоздалой, так как на изготовление РЭА уже затрачены большие средства. Эта проблема усугубляется по мере дальнейшей микроминиатюризации РЭА, когда целые блоки выполняются в виде интегральных микросхем, которые являются неремонтопригодными.

Одним из методов оценки качества служат теоретические расчеты. Однако расчетные оценки нуждаются в экспериментальном подтверждении, так как исходные данные и модели являются приближенными. С развитием микроминиатюризации и усложнением РЭА создание адекватных моделей становится проблематичным. В этой связи существенный объем информации о качестве РЭА получают путем контроля их параметров и проведения испытаний на всех этапах, начиная с разработки нормативно-технической документации и кончая анализом рекламаций и заключений потребителя о качестве готовых изделий.

Виды процессов контроля. Согласно ЕСТПП (Виды процессов контроля) устанавливаются следующие виды процессов технологического контроля:

по унификации (единичный, унифицированный);

по освоению процесса (рабочий, перспективный);

по степени регламентации действий, устанавливаемых в документации (маршрутный, операционный, маршрутно-операционный).

Принадлежность процесса к единичному или унифицированному определяется количеством наименований объектов контроля, охватываемых процессом (один или группа однотипных или разнотипных объектов контроля).

Единичный процесс контроля применяют для изделий одного наименования, типоразмера и исполнения, а также для технологических процессов одного содержания.

Унифицированный процесс контроля используют в качестве рабочего процесса контроля при наличии в документации описания всех операций, как информационную основу при разработке рабочего процесса контроля, как базу для разработки стандартов на типовые процессы контроля.

Рабочий процесс контроля используется для конкретных объектов в соответствии с требованиями рабочей технической документации.

Перспективный процесс контроля разрабатывается, как информационная основа для рабочих процессов контроля при переоснащении производства и рассчитан на применение более совершенных методов контроля, более производительных средств контроля.

Применение маршрутного, операционного или маршрутно-операционного процесса контроля устанавливается в отраслевых стандартах или в стандартах предприятия на следующие объекты контроля: материал, полуфабрикат, заготовка, деталь, сборочная единица, комплекс, комплект, технологический процесс.

При контроле материала, полуфабриката, заготовки и детали в состав контролируемых объектов включены: марка материала (кроме объекта деталь), геометрические и физико-химические параметры, внешние и внутренние дефекты, клейма (кроме объекта материал). Для сборочной единицы, комплекса и комплекта предусмотрен контроль геометрических и функциональных параметров, внешних и внутренних дефектов и клейм, а для технологического процесса -- контроль качественных и количественных характеристик. Следует также подвергать проверке упаковку, комплектность, консервацию и сопроводительную документацию, если это предусмотрено ТУ.

При контроле технологических процессов допускается проверка параметров вспомогательных материалов, средств технологического оснащения, в том числе средств контроля, технологической дисциплины, точности и стабильности ТП, характеристики внешних условий. Процессы контроля должны обеспечивать решение задач, установленных для входного, операционного и приемочного контроля, и охватывать весь ТП и его результаты

При входном контроле решают задачи проверки соответствия качества материалов, полуфабрикатов, заготовок, комплектующих деталей и сборочных единиц требованиям, установленным в стандартах, ТУ, договорах о поставках.

При операционном контроле решают задачи проверки соответствия контролируемых признаков деталей и сборочных единиц в процессе изготовления предъявляемым к ним требованиям, а также выявляют количественные и качественные характеристики ТП. Операционный контроль осуществляет исполнитель операции (рабочий, бригадир, испытатель), руководитель участка (мастер, старший мастер), контролер или мастер отдела технического контроля.

При приемочном контроле решают задачи проверки соответствия качества готовых изделий требованиям, установленным в нормативно-технической документации, в том числе комплектность, упаковку и консервацию изделий, ее пригодность к транспортированию и использованию. Приемочный контроль осуществляют контролер, мастер ОТК и (при необходимости) представитель заказчика.

Процессы контроля подразделяют на четыре категории. По полноте охвата любая категория контроля подразделяется на сплошной и выборочный контроль, а по связи с объектом контроля -- на непрерывный, периодический и летучий.

Сплошной контроль применяют в условиях особо высоких требований к уровню качества изделий, у которых недопустим пропуск дефектов в дальнейшее производство или эксплуатацию.

Выборочный контроль применяют для изделий, когда их количество достаточно для получения представительных выборок, при большой трудоемкости контроля, при контроле с разрушением изделий, и на операциях, выполняемых на автоматических и поточных линиях.

Непрерывный контроль применяют для проверки ТП при необходимости постоянного обеспечения определенных количественных и качественных характеристик. Как правило, используют автоматические или полуавтоматические средства контроля.

Периодический контроль (сплошной или выборочный) применяют для проверки изделий и ТП при установившемся производстве и стабильных ТП.

Летучий контроль (только выборочный) применяют для малоответственных изделий и ТП.

Технический контроль. Стандарт ЕСТПП (Правила разработки процессов контроля) устанавливает основные положения и этапы разработки процессов и операций технического контроля, а также задачи на этапах их разработки при технологической подготовке производства.

Технический контроль (ТК) является неотъемлемой составной частью ТП изготовления изделия и разрабатывается в виде процесса или операции ТК. Под техническим контролем понимается совокупность технологических операций ТК, выполняемых при изготовлении изделия и его составной части. Процессы ТК разрабатываются для входного контроля материалов, заготовок, полуфабрикатов, а также комплектующих деталей и сборочных единиц; операционного контроля деталей и сборочных единиц; приемочного контроля изделий.

Операции ТК разрабатывают для входного контроля несложных объектов, операционного контроля ТП или обрабатываемой заготовки после завершения определенной технологической операции. Процессы (операции) ТК разрабатывают вместе с ТП изготовления изделия с обеспечением необходимой взаимосвязи и взаимодействия между ними. При разработке процессов (операций) ТК необходимо обеспечить единство конструкторских, технологических и измерительных баз. Операции ТК должны предусматривать получение информации для регулирования ТП, а также обеспечивать предупреждение с заданной вероятностью пропуска дефектных материалов, заготовок, полуфабрикатов, деталей и сборочных единиц для последующего изготовления изделия.

Нормативно-технические документы на ТК в общем случае включают стандарты «Технический контроль. Термины и определения», «Средства контроля. Термины и определения», «Правила разработки процессов (операций) технического контроля», «Правила выбора средств контроля»; классификатор объектов контроля; классификатор технологических операций технического контроля; методику выбора объектов контроля; методику размещения постов контроля по технологическому процессу изготовления и ремонта изделий; методику выбора контролируемых параметров; методику выбора схемы контроля; методику выбора метода контроля; стандарты типовых процессов (операций) технического контроля.

Методы контроля и диагностики. При использовании современной элементной базы, и особенно микропроцессоров, проблемы настройки и регулировки в традиционном понимании практически отсутствуют. Контроль, диагностику и настройку РЭА проводят программными и аппаратными методами. Предприятия разрабатывают специальные инструкции для пользователей и диагностические программы, которые прилагаются к изделиям в виде технического описания, инструкции пользователя, встроенного программного обеспечения или специальных программ на носителях информации. Их можно условно подразделить на три группы: POST (Power-On Self Test -- процедура самопроверки при включении), специализированные и общего назначения. Сложность программ и их потенциальные возможности на каждой последующей ступени, как правило, возрастают.

Программы POST представляют собой последовательность коротких программ «зашитых» в ПЗУ, предназначены для проверки основных компонентов системы непосредственно после ее включения и запускаются при включении системы. Обычно проверяются центральный процессор, ПЗУ, системные платы, оперативная память и основные периферийные устройства. Эти тесты выполняются быстро и не слишком тщательно по сравнению с диагностическими программами, записанными на дисках. Если при выполнении процедуры POST обнаруживается неисправный компонент системы, то выдается сообщение об ошибке или предупредительный сигнал. Если неисправность достаточно серьезная ("фатальная ошибка"), то дальнейшая загрузка системы приостанавливается и выдается сообщение, по которому можно определить причину возникшей неисправности. Обычно предусматривается три способа индикации неисправности: звуковые сигналы, сообщения на экран монитора, и шестнадцатеричные коды, посылаемые по адресам портов ввода/вывода.

Специализированные диагностические программы - это наборы тестов для «тотальной» проверки всех компонентов систем и сложных приборов, которые записываются на отдельном диагностическом диске. Диагностические программы изготовителей обычно предусмотрены двух уровней. Первый уровень -- это общая диагностика, которая ориентирована на пользователей. Так как процедуры поиска неисправностей в большинстве современных систем достаточно просты, у пользователей обычно не возникает сложностей при работе с программами общей диагностики. Второй уровень -- технический, и рассчитан на специалистов. Сообщения об ошибках обычно выводятся в виде кодов, по которым можно определить причину неисправности или сузить круг ее поисков.

3. НЕИСПРАВНОСТИ АППАРАТУРЫ И ИХ УСТРАНЕНИЕ [4]

радиоэлектронная аппаратура контроль ремонт

Виды неисправностей аппаратуры. Неисправность РЭА проявляется в виде искажения выходной информации или ее отсутствии при наличии входного сигнала. Источником неисправности могут быть один или несколько элементов, а также внешние воздействия и факторы - пыль, влага, и т. д. Каждый элемент РЭА оказывает влияние на формирование выходных параметров. Зависимость между состояниями элементов РЭА и выходными параметрами носит неоднозначный характер. Большинство элементов влияет сразу на несколько параметров, а сами параметры могут зависеть от многих элементов.

Работу РЭА можно оценивать различными показателями:

- физическим состоянием элементов (оценивается внешним осмотром);

- качеством выдаваемой информации;

- формой и значением напряжений в различных точках (оцениваются по показаниям измерительных приборов).

Начинать поиск неисправностей необходимо с обнаружения существенных противоречий в этих показателях. На определении этих противоречий основаны все методы поиска неисправностей. Следует иметь в виду, что ремонт РЭА может быть неоправданным, если аппаратура:

- морально устарела, для нее не выпускают запасные детали, а установка нетиповых деталей требует значительных затрат времени, доработки конструкции и пр.;

- физически устарела, в ней заметно проявляются процессы старения материалов, снижение диэлектрических показателей изолирующих материалов, старение паек, высыхание оксидных конденсаторов и пр.;

- имела механические повреждения в результате удара, падения или подвергалась химическим воздействиям (попадание морской воды внутрь корпуса и др.).

Классификация дефектов РЭА. От характера дефектов во многом зависят особенности их поиска. В первую очередь необходимо выяснить, имеется ли вообще неисправность, а не ошибка установки устройств регулировки, переключателей и т. п. Важно определить, к какому типу относится данный дефект.

Дефекты в РЭА, можно классифицировать по самым различным признакам, при этом разделение будет достаточно условным, так как сами признаки не могут иметь четких границ, а одна и та же неисправность может иметь сразу несколько признаков.

По сложности обнаружения различают дефекты: простые, когда дефект очевиден и легко устраним; несложные, когда дефект легко отыскивается, однако устранение его затруднено; сложные, когда дефект непросто отыскать, но легко устранить (плохая пайка, контакт нарушается лишь с прогревом изделия); очень сложные, когда дефект трудно отыскать и устранить (случайные межэлектродные замыкания).

По особенностям проявления различают дефекты: постоянно проявляющиеся; непостоянные (время от времени без явных причин); проявляющиеся или пропадающие в процессе прогрева, при механических или других воздействиях; самоустраняющиеся.

По внешнему проявлению различают дефекты, связанные с отсутствием какого-либо параметра РЭА; с несоответствием какого-либо параметра норме; с появлением на выходе нежелательных сигналов.

По причинам возникновения дефекты бывают случайные или детерминированные, т. е. вполне определенные, которые можно было предусмотреть. К детерминированным дефектам относятся:

- недостатки конструкции, заложенные при разработке: малонадежные элементы; элементы, эксплуатирующиеся в режимах, близких к предельно допустимым; конструктивные решения, не обеспечивающие надежность контактных соединений, и т.п.

- нарушение технологической дисциплины при изготовлении РЭА (непропаи, качество монтажа и т. п.);

- нарушение условий эксплуатации: попадание внутрь РЭА влаги, пыли, насекомых, посторонних предметов; механические повреждения и т.п.

- неквалифицированное вмешательство в конструкцию РЭА: впаяны транзисторы другого типа, установлены дефектные элементы и пр.

Любой дефект, проявляющийся в РЭА, нарушает ее нормальную работу. Однако дефекты неравноценны, поэтому целесообразно установить последовательность их поиска и устранения, исходя из значимости.

Способы поиска неисправностей. Можно выделить три уровня поиска неисправностей и ремонта изделий: плата, ИС и схема в целом. На уровне плат заменяют подозрительную ПП. На уровне ИС определяют и заменяют дефектную ИС или компонент. На уровне схемы определяют точную причину неисправности. Проще всего заменить всю дефектную плату. Труднее всего точно найти и заменить дефектную ИС.

Как правило, тщательный анализ симптомов позволяет определить возможную причину неисправности в одной или двух платах. Несмотря на дороговизну замены плат, для сокращения времени ремонта во многих случаях пользуются этим способом.

Обычно неисправность возникает только в одной ИС или поддерживающих компонентах. Наиболее сложным при ремонте оказывается поиск дефектной ИС или компонента. При тщательном изучении симптома (признака) неисправности определяется подозрительная ИС. Каждая ИС выполняет конкретные функции. Эти функции могут быть простыми или сложными, но все они важны для работы изделия. Печатная плата с десятками ИС чрезвычайно сложна, но только из-за большого числа схем. Разобраться в каждой ИС не составляет труда. К счастью нет необходимости разбираться с работой элементов внутри ИС или БИС. Даже если определено, что не работает какой-либо разряд регистра, заключенного в БИС, то все равно необходимо заменить целиком всю БИС. Поэтому необходимо знать, какие сигналы должны поступать на входы ИС, что с ними происходит в ИС, и какие сигналы в результате работы должны появиться на выходе.

Все ИС на ПП расположены в определенном порядке. Для обслуживания на уровне ИС необходима диаграмма, показывающая неисправность, которая возникает при выходе той или иной ИС из строя. При неисправности появляется симптом, и диаграмма показывает, какая ИС соответствует данному симптому. Когда из диаграммы известны подозрительные ИС, необходимо найти дефектную ИС.

Типичный поиск неисправности сложных систем происходит следующим образом. По определенной программе выполняются диагностические тесты микросхем с инициализацией различных регистров ИС. Процессор заставляет дефектную ИС выполнять несложные действия. Если ИС не проходит тест, устанавливается флажок, и на экране появляется сообщение о неисправности. Для более полного понимания сути неисправности дополнительную информацию можно получить из блок-схемы изделия. Она позволяет перейти от чисто механического ремонта к логическому анализу неисправности и выявить истинную причину отказа.

Схема размещения, блок-схема и принципиальная схема показывают одни и те же ИС. Схема размещения сообщает физическое расположение микросхем. Ее можно использовать для быстрых проверок. Блок-схема придает смысл схеме размещения. Принципиальные схемы детализирует блок-схему. Эти три схемы содержат всю необходимую информацию по обслуживанию. С их помощью можно поставить диагноз, найти подозрительную ИС и провести измерения на ее контактах.

Ремонт и отладка плат. При ремонте электронного оборудования необходимо руководствоваться следующими принципами.

1. Любые действия, связанные с ремонтом электронного оборудования, предваряются отключением питания.

2. Выводы о неисправностях должны делаться после того, как установлено, что все элементы коммутации и разъемы подключены правильно и имеют контакт, а кабели не имеют обрывов.

3. Поскольку большинство электронных модулей построены на комплементарной МОП-технологии, критичных к статическому пробою, перед доступом к узлам электроники следует снять с тела статический заряд, коснувшись технологического корпуса. Проводить работы по монтажу следует с установленным на руку браслетом съема статического электричества. Монтажные и наладочные работы не проводить в помещениях с полами, конденсирующими статический заряд, или увлажнять рабочее помещение.

4. В силу разрушительного действия переходных процессов временная задержка между отключением и последующим включением питания должна составлять не менее 30 с.

5. При ремонте не следует обрывать нагрузку. Это создает повышенную мощность рассеивания на выходном активном элементе либо искажает картину снимаемых параметров.

Иллюзию неработающего источника часто создает чрезмерная нагрузка. Если возможно, следует посекционно отключать потребители (последовательное изъятие карт из слотов, с отключением блока питания). Замеры питающего напряжения лучше проводить на самих ИС или после переходных разъемов.

Для установки БИС используют панельки (chip sockets), установка и изъятие БИС из которых может проводиться специальными подъемниками -- экстракторами. Техника выпаивания DIP-корпусов заключается в выкусывании ножек с последующим выпаиванием. Локальный перегрев монтажа паяльником в 30 Вт и выше может приводить к расслоению и обрывам дорожек, перегревам соседних элементов. В большинстве случаев удобен паяльник 18 Вт с теплоотводом либо с газовым нагревателем. Нельзя перегревать элементы, но и не допускать «холодных» паек, проявляющих себя по истечении определенного времени. При работе со сквозным монтажом для одновременного прогрева всех ножек ИС и транзисторов применяют специальные насадки на паяльники.

При ремонте рекомендуется пользоваться сигнатурными логическими анализаторами и интерфейсными тестерами. Существуют универсальные и специализированные приборы сервисного оборудования для ремонтных фирм с широким диапазоном функционального применения, позволяющие измерять параметры линий и модулей, скорость обмена и соотношение сигнал - помеха, проверять структуру форматов информационных сообщений. Сигнатурные анализаторы располагают собственной системой команд, контроллером и небольшой памятью. Подключают данные приборы либо через последовательный интерфейс (RS-232), либо через параллельный (IEEE-488, шина интерфейса общего назначения). Один из вариантов диагностирования изделий - подключение ПК, обеспечивающего функции анализатора неисправностей в системе.

Приборы могут стыковаться с различными платами с помощью набора стыковочных элементов (драйверов-сенсоров), а также подключаться непосредственно к элементам на плате с помощью группы клипсов и активных щупов. Для правильной настройки на конкретную плату электроники используют базу данных, в которой находятся электрические и конструктивные параметры, топология, система питания и другие сведения. Программные средства являются разработками фирм-изготовителей тестеров.

Применяются также логические пульсаторы -- устройства, предназначенные для формирования импульсов различной длительности, которые вводятся в проверяемую схему, и логические щупы (пробники) устройства, предназначенные для индикации логических уровней ИС. Кроме индикации единиц и нулей требуется индикация серий импульсов. Настройка на уровни и частоту следования проводится индивидуально для каждого типа плат.

4. ИСПЫТАНИЯ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ [2, 4]

Цели испытаний. Испытания РЭА представляют собой экспериментальное определение при различных воздействиях количественных и качественных характеристик изделий при их функционировании. При этом как сами испытываемые изделия, так и воздействия могут быть смоделированы. Цели испытаний различны на различных этапах проектирования и изготовления РЭА. К основным целям испытания, общим для всех видов РЭА, можно отнести:

- выбор оптимальных конструктивно-технологических решений при создании новых изделий;

- доводку изделий до необходимого уровня качества;

- объективную оценку качества изделий при их постановке на производство, в процессе производства и при техническом обслуживании;

- прогнозирование гарантированного срока службы.

Испытания служат эффективным средством выявления скрытых случайных дефектов материалов и элементов конструкции, не обнаруженных методами технического контроля. По результатам испытаний изделий в производстве разработчик РЭА устанавливает причины снижения качества. Если эти причины установить не удается, совершенствуют методы и средства контроля изделий и ТП их изготовления. На конечных этапах ТП изготовления изделий могут проводиться предварительные испытания. Для них выбирают такие режимы, чтобы они обеспечивали отказы изделий, содержащих скрытые дефекты, и в то же время не вырабатывали ресурса тех изделий, которые не содержат дефектов. Эти испытания часто называют технологическими тренировками (термотоковая тренировка, электротренировка, тренировка термоциклами и др.).

Категории испытаний. Программа и методы проведения испытаний определяются конкретным видом и назначением РЭА, а также условиями эксплуатации. Для контроля качества и приемки изделий устанавливают основные категории контрольных испытаний, оговоренные в ТУ: приемо-сдаточные, периодические и типовые.

Каждая категория испытаний может включать несколько видов испытаний (электрические, механические, климатические, на надежность и др.) и видов контроля (визуальный, инструментальный и др.). В зависимости от особенностей эксплуатации и назначения изделий, а также специфики их производства некоторые виды испытаний выделяют в отдельные категории испытаний (на надежность - безотказность, долговечность, сохраняемость и др.). Виды испытаний и контроля, последовательность проведения, проверяемые параметры и их значения устанавливаются в нормативных документах (стандартах, программах, методиках и др.).

Во время испытаний применяют сплошной или выборочный контроль. Результаты испытаний считаются отрицательными, если обнаружено несоответствие изделия хотя бы одному требованию ТУ для проводимой категории испытаний. Применяемые средства испытаний, измерения и контроля, а также методики измерений должны соответствовать требованиям метрологического обеспечения. Средства испытаний должны иметь метрологическую аттестацию.

Приемо-сдаточные испытания (ПСИ) проводят для контроля изделия на соответствие требованиям ТУ, установленным для данной категории испытаний. Испытания и приемку проводит представитель заказчика в присутствии представителя отдела технического контроля (ОТК) предприятия-изготовителя в объеме и последовательности, предусмотренными в ТУ на изделие. О готовности изделия к ПСИ предприятие - изготовитель уведомляет представителя заказчика извещением, оформленным в установленном порядке. К извещению прикладываются протоколы технологической тренировки и предъявительских испытаний, выполненных по форме, принятой на предприятии-изготовителе. Состав и последовательность проведения испытаний могут быть изменены по согласованию с представителем заказчика. Принятыми считаются изделия, выдержавшие испытания, укомплектованные и упакованные в соответствии с ТУ.

Периодические испытания проводят с целью периодического контроля стабильности ТП в период между испытаниями и подтверждения возможности продолжения изготовления изделий по действующим конструкторской и технологической документации. Календарные сроки испытаний устанавливаются в графике, составленном предприятием- изготовителем с участием представителя заказчика. Периодическим испытаниям подвергается одно изделие ежегодно. Результаты испытаний оформляются актом, к которому прилагается протокол, выполненный по форме, принятой на предприятии-изготовителе. Состав и последовательность проведения испытаний согласовываются с представителем заказчика. Если изделие выдержало периодические испытания, то его производство продолжается до следующего срока испытаний. Если изделие не выдержало периодических испытаний, то приемку изделий и отгрузку принятых изделий приостанавливают до выявления и устранения причин возникновения дефектов и получения положительных результатов повторных испытаний.

Типовые испытания проводят для изделий прерывистого производства (единичного и мелкосерийного прерывистого производства) для оценки эффективности и целесообразности предлагающихся изменений в изделие или технологию его изготовления, которые могут изменить технические и другие характеристики изделия и его эксплуатацию. Испытания проводят на изделиях, в которые внесены предлагающиеся изменения, по программе и методике необходимых испытаний из состава приемо-сдаточных и периодических. Если эффективность и целесообразность предлагаемых изменений подтверждается результатами типовых испытаний, то их вносят в соответствующую документацию на изделие в соответствии с требованиями Государственных стандартов. Перед предъявлением изделий на испытания и приемку представителю заказчика ОТК проводит предъявительские испытания готовых изделий. Такие испытания проводятся с целью контроля изделий на соответствие требованиям ТУ и готовности для предъявления заказчику. Как правило, их проводят в объеме не менее приемосдаточных испытаний, но планы контроля и нормы на проверяемые параметры могут устанавливаться более жесткими. Документация по испытаниям согласуется с заказчиком.

Предъявительские испытания. Перед предъявлением изделий на испытания и приемку представителю заказчика проводит предъявительские испытания изделий. Такие испытания проводятся с целью контроля изделий на соответствие требованиям ТУ и проверки готовности для предъявления заказчику. Как правило, их проводят в объеме не менее приемо-сдаточных испытаний, но планы контроля и нормы на проверяемые параметры могут устанавливаться более жесткими. Документация по испытаниям согласуется с заказчиком.

Кроме перечисленных выше основных категорий испытаний существуют квалификационные испытания по приемке установочной серии, испытания на долговечность и проверочные испытания (проводит научно-исследовательская организация заказчика).

Программа испытаний. Основным организационно-методическим документом при испытаниях РЭА является программа испытаний. Она регламентирует цели испытаний, объем и методику проводимых исследований; порядок, условия, место и сроки проведения испытаний; ответственность за обеспечение и проведение испытаний; ответственность за оформление протоколов и отчетов.

Общие цели контрольных, сравнительных и определительных испытаний, общие положения об испытаниях на воздействие механических и климатических факторов конкретизированы в Государственных стандартах. В программе испытаний в краткой форме излагается информация об объекте испытания (срок его изготовления, номер паспорта, особенность конструкции и технологии изготовления и т. п.), а также параметры, подлежащие прямому или косвенному измерению, критерии годности изделия РЭА, требования к внешнему виду и электрические параметры. В разделах программы испытаний указывают объем и методику испытаний, в которых даются сведения о количестве испытываемых изделий, общая продолжительность испытаний при различных воздействующих факторах, о периодичности, составе и последовательности испытаний, о параметрах испытательных режимов, пределах изменения питающих напряжений и продолжительности работы РЭА при этих напряжениях и т. п. В плане испытаний указывают необходимые работы, такие как изготовление образцов, их приемка ОТК, измерение и определение параметров, подготовка испытательного оборудования, проведение испытаний, оформление результатов, согласование и утверждение протокола испытаний и т. п.

Вторым организационно-методическим документом является методика испытаний РЭА. В ней излагаются: метод, средства и условия испытаний, алгоритмы выполнения операций по определению одной или нескольких взаимосвязанных характеристик свойств объекта, формы представления данных и методы оценивания точности, достоверности результатов, требования техники безопасности и охраны окружающей среды. Основным требованием к методике является обеспечение максимальной эффективности процесса испытаний и минимально возможные погрешности полученных результатов. Она включает требования к методу и условиям испытаний и техническим средствам. Методика испытаний должна содержать описание следующих этапов процесса испытаний: проверку испытательного оборудования, подготовку испытываемых изделий, совместную проверку испытательного оборудования и испытуемого изделия, регистрацию результатов испытаний и данных об условиях их проведения.

Испытание на воздействие внешних факторов предназначено для определения с некоторой долей вероятности способности изделий сохранять работоспособность и параметры в заданных условиях окружающей среды путем имитации реальных условий окружающей среды или путем воспроизведения их воздействий. Когда возникает необходимость в проведении испытаний РЭА межнационального использования на воздействие внешних факторов, следует пользоваться методами испытаний, указанными в СТ МЭК 68-2, за исключением тех случаев, когда соответствующий метод испытаний отсутствует. Для этого имеются следующие основания:

а) полное соответствие с методами испытания СТ МЭК 68-2 необходимо для обеспечения повторяемости и воспроизводимости результатов;

б) испытания СТ МЭК 68-2 подходят для применения к разнообразным образцам. Они разработаны независимо от вида испытуемого образца. Образец может не быть электротехническим изделием;

в) результаты, полученные в различных лабораториях, могут быть сопоставимы;

г) исключается распространение мало отличающихся друг от друга методов испытаний и оборудования;

д) длительное использование одного и того же испытания позволяет сравнивать результаты предыдущих испытаний образцов, технические характеристики которых в условиях эксплуатации известны.

Испытания характеризуют посредством задания параметров испытательных режимов. Для некоторых испытаний необходимо описать испытательное оборудование. Выбирая метод испытания, который следует применять, разработчик нормативно-технологической документации должен учитывать экономические аспекты, в частности, когда существует два различных испытания, по результатам которых может быть получена одинаковая информация. Если при раздельном воздействии двух или более внешних факторов не обеспечивается получение желаемой информации, следует воспользоваться комбинированными или составными испытаниями. Самые важные комбинированные и составные испытания даны в СТ МЭК 68-2. В соответствии с Государственным стандартом механические и климатические испытания проводят с целью проверки соответствия изделий РЭА требованиям, установленным в ТЗ, стандартах и ТУ на изделия конкретных классов и типов. Испытаниям подвергается РЭА или отдельные ее части, число которых устанавливают в ТУ на изделия и в программе испытаний.

Все испытания проводят в нормальных климатических условиях (за исключением климатических), которые характеризуются следующими значениями параметров:

- температура воздуха 15-35 °С;

- относительная влажность воздуха 45-80 %;

- атмосферное давление 84-106 кПа (630-800 мм рт. ст.).

Испытания последовательно включают в себя начальную стабилизацию (если требуется); начальную проверку и измерения (если требуется); выдержку; конечную стабилизацию (если требуется); заключительные проверки и измерения (если требуется). При механических испытаниях проводится определение прочности и устойчивости конструкции изделия при воздействии вибраций, ударов, линейных ускорений, акустического шума. При климатических испытаниях изделие подвергается воздействию повышенной и пониженной температур, термоциклирования, повышенной и пониженной влажности, давления, инея, росы, соляного тумана и т.п. При испытаниях на соответствие конструктивно-технологическим требованиям изделие подвергают воздействию агрессивных сред, испытанию на герметичность, на способность к пайке, на теплостойкость при пайке, на пожаробезопасность, взрывозащищенность и другие. Диапазон параметров воздействующих факторов, применяемых при испытаниях весьма широк, и зависит от класса аппаратуры и условий ее эксплуатации.

Испытания на механические воздействия. Механические испытания РЭА проводят в нормальных климатических условиях под электрической нагрузкой или без нее. Изделия, имеющие амортизаторы, должны крепиться на амортизаторах. Если в ТУ предусмотрены различные способы крепления при эксплуатации, то изделие испытывают при наиболее опасном способе крепления. Время выдержки в заданном режиме отсчитывают с момента достижения параметров испытательного режима.

Наибольшее влияние на РЭА оказывает сочетание вибрационных нагрузок и одиночных ударов, испытания на воздействия которых проводят в первую очередь. Испытания по определению резонансных частот конструкции допускается проводить на отдельных типах (типоразмерах, типономиналах) изделий, имеющих одинаковую конструкцию. Испытание на проверку отсутствия резонансных частот конструкции изделия в заданном диапазоне частот не проводят, если оно обеспечивается их конструкцией, о чем должно быть указано в ТУ на изделия.

Испытание на виброустойчивость допускается совмещать с испытанием на вибропрочность, проводя его в начале или в конце испытаний на вибропрочность. При этом скорость изменения частоты вибрации не должна превышать 1 октавы в минуту. Испытание на вибропрочность и виброустойчивость при воздействии синусоидальной вибрации в диапазоне частот ниже 10 Гц и испытание на вибропрочность и виброустойчивость при воздействии широкополосной случайной вибрации в диапазоне частот ниже 20 Гц не проводят, если низшая резонансная частота изделия превышает 25 Гц.

При наличии требований по прочности и (или) устойчивости к воздействию широкополосной случайной вибрации изделия, имеющие четыре или более резонансов в рабочем диапазоне частот, испытывают на воздействие широкополосной случайной вибрации; изделия, имеющие менее четырех резонансов в рабочем диапазоне частот, испытывают на воздействие синусоидальной вибрации.

Испытаниям на ударную прочность не подвергают изделия, у которых низшая резонансная частота превышает 1000 Гц. Ударная прочность и (или) устойчивость таких изделий обеспечивается их конструкцией. Испытание на ударную устойчивость рекомендуется совмещать с испытанием на ударную прочность, проводя его в конце испытаний на ударную прочность в каждом направлении воздействия. При отсутствии технической возможности проведения испытаний на вибропрочность и ударную прочность на отдельных изделиях допускается проведение испытания изделий в составе конкретного объекта.

Испытание на прочность или устойчивость при воздействии линейного ускорения не проводят, если предусмотрено испытание на воздействие ударов одиночного или многократного действия с ускорением, равным или большим, чем линейное.

Испытанию на воздействие акустического шума не подвергают изделия, удовлетворяющие одному или нескольким из следующих условий:

- в ТЗ или ТУ на изделия указаны уровни воздействующего акустического давления 130 дБ и менее;

- изделия не содержат внутренних полостей (например, трансформаторы, дроссели, модули и микромодули, залитые компаундом, и т. п.);

- низшая резонансная частота конструкции изделия превышает верхнюю частоту диапазона частот испытаний на воздействие акустического шума при условии;

- параметры изделий по конструкции и принципу работы изделий не зависят от воздействия акустического шума, о чем должно быть указано в ТУ на изделия.

Применяемые виды механических испытаний и их последовательность указываются в ПИ и зависят от назначения РЭА, условий эксплуатации, типа производства. Например, в программу определительных испытаний опытного образца и образцов установочной серии обычно включают все виды механических испытаний, а для образцов, изготовляемых в серийном производстве - только испытания, предусмотренные в ТУ. Надежная работа РЭА обеспечивается за счет конструктивных запасов по вибропрочности, виброустойчивости, резонансной частоте и другим характеристикам.

...