Эксплуатация полупроводниковых устройств
Проверка состояния и качества изготовления полупроводниковых систем автоматического управления и контроля выполняется электрогруппой судна или при ее участии. Наиболее полные проверки производятся при приемке судна после постройки или заводского ремонта.
В процессе приемо-сдаточных испытаний проверяют конструктивное выполнение, состояние монтажа и функционирование систем. Проверка конструктивного выполнения и монтажа должна охватывать все части автоматической системы: блоки системы управления, которые монтируются в щите или панели, датчики и кабельные соединения. Проверка производится при полностью обесточенной системе.
Отдельные блоки полупроводниковых устройств собраны на платах с печатным монтажом. Сначала производят внешний осмотр щита (пульта, панели). Все поверхности, как внешние, так и внутренние, должны быть ровными, чистыми и хорошо окрашенными. Места ввода кабелей должны иметь сальниковые уплотнения; в отверстия на корпусе должны быть установлены заглушки. Не допускается, чтобы над щитом проходили трубопроводы с фланцами.
Расположение щита должно быть удобным для обслуживания. Необходимо, чтобы дверца легко и полностью открывалась и закрывалась и имела уплотнительные прокладки, а на щите была табличка с его наименованием.
При осмотре внутренней части щита необходимо проверить, как разведены кабели, как выполнены выводные соединения, имеется ли маркировка проводов на выводных соединениях и маркировка гнезд для печатных плат.
Если на дверце установлены какие-либо устройства (сигнальные лампы, нажимные кнопки, переключатели и др.), то надо проверить крепление этих устройств и подводку проводов к ним. Гибкие многожильные провода должны быть собраны в жгут, связанный суровой нитью, пластмассовой лентой или заключенный в гибкую трубку. Жгут должен быть такой длины, чтобы не было натяжения при крайних положениях дверцы.
Для осмотра печатных плат каждую поочередно нужно вынуть из гнезда, осмотреть обе ее стороны и установить на место. Правильно установленная плата должна прочно удерживаться в своем гнезде и не качаться при умеренном нажатии пальцем на внешнюю торцевую кромку. При извлечении платы вначале требуется значительное усилие, а после выхода штырей из штепсельного разъема плата должна легко и свободно скользить в направляющих. Если на плате нет оправки, специально предназначенной для того, чтобы держать плату в руке, рекомендуется брать плату за боковые кромки или за раму электрического соединителя.
При осмотре платы с монтажной стороны следует обратить внимание на внешний вид элементов, не допускаются потемнения, царапины и т. п. Если элементы удерживаются на плате только своими внешними выводами, то они должны быть такой длины, чтобы расстояние между элементом и платой было в пределах от 3 до 8 мм. Изгибы внешних выводов непосредственно у корпуса элемента недопустимы. Со стороны пайки проверяют качество соединений: соединения должны иметь вид небольшого конуса, без раковин и лишнего припоя, провода хорошо облужены. Токопроводящие полосы печатной платы не должны иметь отслоений.
Поверхность платы должна быть покрыта лаком. Необходимо убедиться, что подстроечные потенциометры и переменные емкости не находятся в крайних положениях и дают возможность для регулировки. Ползунки потенциометров и переменных емкостей должны быть надежно законтрены от случайных перемещений. Проверяется качество подсоединения проводов к электрическим соединителям плат и крепление гнезд неподвижной части разъемов в каркасе щита. Соединительные провода должны быть собраны в жгуты.
При проверке монтажа датчиков следует убедиться, что места их установки выбраны правильно, т. е. исключается влияние внешней среды (температуры, вибрации, давления и т. д.).
Следует проверить плотность в месте ввода соединительного кабеля в корпус датчика, надежное закрепление органов регулировки датчика, наличие четкой разметки положения этих органов. Необходимо следить, обеспечена ли возможность снятия датчика для замены. Каждый датчик должен иметь табличку с наименованием или условным обозначением контролируемого им параметра.
При проверке кабельных соединений между отдельными частями автоматических систем следует обратить внимание на расположение кабелей, соединяющих датчики и устройства автоматики.
Эти кабели не должны располагаться в одной трассе с силовыми кабелями, так как переменное магнитное поле силовых кабелей может наводить ложные сигналы в жилах, идущих от датчиков.
В случае неполадок в работе полупроводниковой автоматической системы необходимо прежде всего выяснить, в каком узле или блоке произошел отказ. Неисправность можно устранить в сравнительно короткое время, заменив отказавший блок исправным, взятым из судового комплекта запасных частей. Необходимо убедиться в том, что неисправность полупроводниковой автоматической системы вызвана отказом в ее логической части, а не в каком-либо периферийном устройстве — датчике или исполнительном органе. Для определения неисправности в логической части схемы необходимо с помощью технической документации выяснить, какие контуры участвуют в формировании той функции системы, которая не выполняется или выполняется неправильно. Следует проверить состояние электрических соединителей плат, так как окисление или ослабление контактов приводит к резкому возрастанию переходного сопротивления и к нарушению соединения. Контактные поверхности протирают спиртом.
Что чаще всего выходит из строя на плате?
Самые простые и наиболее распространённые поломки плат, являются вышедшие из строя конденсаторы или сгоревшие предохранители, но также встречаются и более серьёзные поломки и для этого уже нужен не только внешний осмотр, но использование специальных приборов.
При осмотре платы, на которой расположены отказавшие контуры, следует обратить внимание на обуглившиеся резисторы, вспученные конденсаторы, оплавленные концы, потемневшие участки на печатной плате, отслоение полос и т. д. Все эти признаки помогают уточнить место неисправности.
Иногда неисправность определить внешним осмотром не удается. Простейшие измерения могут быть выполнены тестером. Для выявления отказавших элементов схемы следует разбить контур на участки так, чтобы выход одного участка являлся входом другого. На каждом выделенном участке контура измеряют выходную и входную величину (обычно напряжение), чтобы убедиться, что между этими величинами существует правильная функциональная связь, вытекающая из построения контура. Если эта связь нарушена, то участок следует считать неисправным. Дальнейшая задача заключается в поиске вышедших из строя элементов, входящих в состав данного участка контура.
Как проверить резистор на исправность?
Резисторы проверяют путем измерения сопротивления при снятом питании. Один конец резистора следует выпаять, чтобы в цепь не включались параллельные участки. Дефектные резисторы должны быть заменены новыми. Новый резистор должен иметь то же сопротивление и ту же мощность, что и вышедший из строя.
Как проверить конденсатор?
Характерные неисправности конденсаторов: пробой изоляции, внутренний обрыв, утечка заряда. В электролитических конденсаторах может произойти заметное вспучивание корпуса и даже его разрыв. Иногда можно наблюдать потеки электролита.
Если внешних признаков неисправности конденсатора нет, его следует для проверки снять с печатной платы.
Грубую проверку исправности конденсатора можно сделать омметром. Исправный конденсатор показывает сопротивление бесконечно большое, пробитый — порядка нескольких ом.
Как проверить диод на исправность?
Наиболее распространенные неисправности диодов: пробой, обрыв, утечка и нарушение герметичности корпуса. Эти дефекты не выявляются по внешнему виду и требуют проведения электрических измерений.
Диоды можно проверить, измерив сопротивление в прямом и обратном направлениях. Сопротивление в прямом направлении значительно меньше, чем в обратном. Диоды можно проверять без выпаивания на плате при снятом напряжении.
При пробое прямое и обратное сопротивления малы, при обрыве внутреннее сопротивление в обоих направлениях равно бесконечности.
Причиной пробоя или обрыва диодов может быть короткое замыкание или увеличение температуры в месте установки диода. Пробой может быть вызван всплеском напряжения в момент включения или выключения схемы. Пробой диода является следствием других неисправностей, которые нужно найти.
При наличии утечки сопротивление диода в прямом направлении нормальное, как у исправного прибора. В обратном направлении в течение первых нескольких секунд сопротивление велико, а затем медленно уменьшается. Если есть утечка, диод должен быть заменен. При пайке диода на плате необходим теплоотвод.
Как проверить транзистор?
Транзисторы используются в усилительных и ключевых схемах. В первом случае дефектный транзистор должен быть заменен не только идентичным по параметрам, но и имеющим такие же вольт-амперные характеристики, поэтому замена транзистора в этих схемах связана с известными трудностями.
В ключевых схемах транзистор работает в режиме «открыт — закрыт», поэтому при замене достаточно подобрать транзистор того же типа.
Припайка выводов должна производиться в такой последовательности: первым припаивается вывод базы, затем — эмиттера и последним - коллектора. При выпаивании транзистора соблюдают обратную последовательность: коллектор — эмиттер — база.
Транзистор можно проверять вольтметром непосредственно на печатной плате при включенном питании. Недопустимо проверять транзистор с помощью омметра, так как для многих транзисторов максимально допустимое напряжение между базой и эмиттером очень мало.
Напряжение батареи прибора может оказаться выше этого значения, и произойдет пробой перехода. При проверке исправности транзистора вольтметром на базу сначала подается минимальное напряжение, предусмотренное схемой и производятся измерения 1 и 2 (рис. 1).
Затем напряжение доводится до наибольшего значения, предусмотренного схемой, и снова производятся эти же измерения. В первом случае измерение 2 дает показание, близкое к напряжению питания (транзистор закрыт), во втором такое же измерение дает результат, близкий к нулю (транзистор открыт).
Рис. 1. Схема проверки транзистора
Если транзистор пробит, то в обоих случаях результаты измерения 2 равны нулю. При внутреннем обрыве в обоих случаях измерение 2 дает напряжение питания. При утечке измерение 2 на закрытом транзисторе показывает постепенное уменьшение напряжения от напряжения питания до 70—80% его значения. Все эти неисправности свидетельствуют о выходе транзистора из строя и необходимости его замены, причем следует искать причины выхода транзистора из строя.
Причинами пробоев и внутренних обрывов могут быть перегрузки транзисторов по току или высокая температура в месте установки транзистора. Перегрузка может произойти из-за короткого замыкания в цепи коллектора (зашунтировано сопротивление R3) или перенапряжения на базе.
