Projekt: ODBORNÝ VÝCVIK VE 3. TISÍCILETÍ Téma: MEII - 5.1 Montáž a demontáž, prověření funkce složitějších elektronických obvodů Obor: Mechanik elektronik Ročník: 2. Zpracoval(a): Jiří Kolář Střední průmyslová škola Uherský Brod, 2010 Projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
Obsah 1 Úvod do problematiky prověření složitých elektronických obvodů...3 1.1 Co je to oprava...3 1.2 BOZP a požární ochrana...3 2 Diagnostika elektronického zařízení...4 2.1 Elektrotechnické měření...4 2.2 Bezpečnost při měření...4 2.3 Měřicí metody a jejich chyby...4 2.4 Úspěšná a rychlá diagnostika...5 2.5 Vymezení druhu závady...5 2.6 Identifikace vadného obvodu...6 3 Oprava elektronického zařízení...6 3.1 Demontáž vadných součástek, Čištění a příprava DPS...7 3.2 Montáž nových součástek...7 3.3 Měření po opravě elektronického zařízení...7 3.4 Závěrečná kontrola opravovaného zařízení...8 Použitá literatura...9
1 ÚVOD DO PROBLEMATIKY PROVĚŘENÍ SLOŽITÝCH ELEKTRONICKÝCH OBVODŮ Nynější výrobky mají čím dál více funkcí, které zvyšují složitost zařízení. Jejich elektronické obvody jsou konstruovány ve vyšším stupni integrace, což klade vysoké nároky na pochopení jejich funkce i opravy. Nalezení příčiny závady, oprava závady a prověření základních parametrů, patří mezi základní operace na těchto obvodech. 1.1 CO JE TO OPRAVA Opravu zařízení definujeme jako uvedení zařízení do stavu před závadou s nastavenými technickými parametry dle výrobce. Podle rozsahu opravy lze rozdělit závady na zásadní pro funkci zařízení a podružné, které nebrání funkci. Zařízení se oplatí opravit, když cena opravy nepřesáhne 50% z ceny nového výrobku. Musíme mít na paměti vytížení zařízení v provozu, pořizovací cenu a jedinečnost zařízení. 1.2 BOZP A POŽÁRNÍ OCHRANA Nelze opomíjet nebo podceňovat bezpečnost a ochranu zdraví při práci a při požární ochraně. Je nezbytnou součástí práce na elektrických zařízeních. Bezpečnost musí být vždy 100%. Vždy, když se demontují kryty zařízení, např. při čištění zařízení, diagnostice, opravě a nastavování technických parametrů musíme mít na paměti, že můžeme být zasaženi elektrickým proudem. Při opravách používat oddělovací transformátor a izolovat tak zařízení od zdroje napájení. Velký pozor si dávat při práci s vysokým napětím nebo s velkými proudy, působením vnějších vlivů a počasí při vlhkosti vznikají svody, psychický a zdravotní stav. Používat antistatická pracoviště. Dodržovat zásady požární prevence (bezpečné konstrukce, bezpečně skladovat hořlavé materiály, ventilace).
Každý elektrotechnik by měl zvládat zásady první pomoci při úrazu elektrickým proudem a umět vzniklou situaci správně řešit. 2. DIAGNOSTIKA ELEKTRONICKÉHO ZAŘÍZENÍ Žádná diagnostika se neobejde bez měření a oprava bez diagnostiky. 2.1 ELEKTROTECHNICKÉ MĚŘENÍ Měření je zobrazení hodnoty určité veličiny. Mezi základní měřené veličiny patří I, U a R. Pro servisní účely používáme nejčastěji digitální multimetr pro měření napětí, proudu, odporu, testování zkratu a diod. Díky měření můžeme v elektrických obvodech sledovat a posuzovat chování obvodu. Bez měření by nebylo možné diagnostikovat závadu a opravit zařízení. Měření také umožňuje nastavit požadované parametry dané výrobcem. 2.2 BEZPEČNOST PŘI MĚŘENÍ Při měření na elektrických obvodech pracujeme na zařízení pod napětím musí se zvolit vhodný postup a měřicí metoda, aby nedošlo k úrazu el. Proudem nebo poškození přístroje. Při měření na výkonových a vysokonapěťových obvodech je opatrnost na prvním místě. Při měření na zařízení v beznapěťovém stavu hrozí nebezpečí úrazu elektrickým proudem od nabitých elekrolytických filtračních kondenzátorů v napájecích obvodech elektrických zařízení. Nabité kondenzátory způsobí kromě úrazu i zničení měřících přístrojů. Elektrický proud dokáže zničit měřicí přístroje, způsobit popáleniny, požár, ale i smrt! 2.3 MĚŘICÍ METODY A JEJICH CHYBY Pro zjištění hodnoty veličiny lze použít různé měřicí přístroje a metody. U měřicích přístrojů je důležitá jejich vnitřní impedance vyšší než 1MΩ, kterou zatěžují měřený obvod. Metody měření jsou přímé a nepřímé. Nejvíce se používá metoda přímá, kde rychle a přesně měřicí přístroj změří hodnotu veličiny. A metoda nepřímá, kdy z naměřených hodnot úbytků napětí a napájecích proudů se dopočítá zbytek.
Úbytky na přívodních vodičích, přechodech spojů a vstupní impedance měřicího přístroje zatěžuje měřený obvod, což způsobí chybu měření, se kterou se musí počítat. I při měření proudu ampérmetr svým vnitřním odporem ovlivňuje impedanci celého obvodu. Při měření osciloskopem si uvědomit, že měřené hodnoty střídavého sinusového napětí zobrazovaného osciloskopem je ve špičkových hodnotách (Ušš) a musí se převádět na efektivní. Efektivní hodnoty se měří střídavým nf milivoltmetrem. Pro rychlou orientaci při měření je lepší použít analogového měřicího přístroje. U digitálního zobrazená měřená veličina na displeji přeskakuje a je nestabilní. Měřicí technika není nic platná, když se neví co se měří, proč se to měří a jak se to změří. 2.4 ÚSPĚŠNÁ A RYCHLÁ DIAGNOSTIKA Úkolem diagnostiky závady je zjistit příčinu, proč zařízení nesplňuje parametry dané výrobcem. Projevy závad jsou náhodné, někdy výjimečné a velice těžko identifikovatelné - nezbytná informace od uživatele zařízení (ověření, potvrzení, vyvrácení závady). Vybavené měřicí pracoviště s kvalitní dokumentací k opravovanému zařízení. Pro pochopení funkce obvodů je rovněž nutná znalost teorie elektronických obvodů i s jejich možnými obměnami. Jen soustavnou opravářskou praxí se naučíte rychle lokalizovat závadu bez zbytečných ztrátových činností. Samozřejmě nedostatek času, stres, hluk, špatný psychický a fyzický stav, přítomnost cizích lidí snižují efektivitu práce. 2.5 VYMEZENÍ DRUHU ZÁVADY Vylučovací postup - umožňuje určit obvody, jejichž funkce je správná. Lze měřit zvlášť napájecí obvody, vstupní nebo řídící, navazující závislé či výstupní obvody hrubá lokalizace obvodu. Pokud jsou obvody vzájemně závislé nebo pracují v tzv. smyčce, je diagnostika složitější. Práci usnadní vlastní interní diagnostická indikace vadných obvodů pomocí měření, zvukovou nebo optickou signalizací. Moderní elektronická zařízení s řídící jednotkou umožňují zobrazení výpisu závad a nekorektních chování na PC. Diagnostika je velice snadná, rychlá, přesná a urychlí celou opravu.
Využití všech smyslů a zkušeností lehce se poznají spálené obvody, nafouknuté a roztržené elektrolytické kondenzátory, prasknuté integrované obvody, DPS apod. 2.6 IDENTIFIKACE VADNÉHO OBVODU Detailní diagnostiku závady může provádět pouze ten, kdo je dopodrobna seznámen s konkrétním zařízením. Takové informace se získají pouze na odborných školeních servisních techniků. Sledovat signálovou cestu obvody, které signál upravují, zesilují, tvarují nebo jinak zpracovávají do požadovaných hodnot od vstupu k výstupu. Pokud obvod sám něco generuje sleduje se signál od zdroje signálu k výstupu. Měření je nedílnou součástí identifikace závady. Prověřit napájení obvodů elektrickým proudem. Poměrně častými závadami jsou vyschlé elektrolytické kondenzátory nebo jejich velký vnitřní odpor, vadné jištění obvodů zdrojové části. Při průrazu některé součástky dochází většinou k lavinovitému odpálení všech polovodičů a napětí citlivých součástek. Závady zjištěné smyslovou kontrolou. Patří jsem spálená nebo přerušená DPS, poškozená pouzdra součástek apod. V obvodech, které pracují s uzavřenou smyčkou, jakákoliv vadná součástka vyvolá nefunkční stav téměř shodného projevu. Tady je nutné vycházet z typických závad a vyměnit i funkční součástku, která změnila své parametry. Nikdy se nesoustředit jen na jednu vadnou součástku, ale projev závady si dát do souvislosti se spolupracujícími součástkami nebo obvody. Pokud jsou obvody závislé na činnosti jiných obvodů a ty závislé jsou poškozeny nebo fungují nesprávně, může dojít následně k poškození dalších obvodů nebo zařízení závislých na nich. Jednotlivé fáze opravy se vzájemně prolínají a nelze je od sebe oddělit, protože tvoří jeden celek. Čím je elektrické zařízení složitější a zpracovává více IN/OUT informací, tím je větší míra vzájemné závislosti na okolních zařízeních nebo obvodech, se kterými spolupracuje. 3 OPRAVA ELEKTRONICKÉHO ZAŘÍZENÍ Abychom mohli něco opravit, potřebujeme si zřídit servisní pracoviště. To znamená, mít nějakou místnost s přiměřeně velkým pracovním stolem s antistatickou úpravu, potřebnou měřicí technikou a nářadím.
Dále pak dokumentací k opravovaným zařízením, základnu náhradních dílů a součástek. 3.1 DEMONTÁŽ VADNÝCH SOUČÁSTEK, ČIŠTĚNÍ A PŘÍPRAVA DPS Demontáž bývá občas složitější než vlastní montáž (skryté šrouby, zajišťovací zámky plastových krytů). Zásadou je použití vhodného a přiměřeného nástroje a síly, aby nedošlo k poškození krytů a dílů zařízení, postup popsán v návodu od výrobce. Při demontáži je vhodné systematicky ukládat demontované díly i spojovací materiál, který bude potřeba při zpětné montáži po opravě. Po demontáži vadné součástky je potřeba očistit místo budoucí montáže od zbytků cínu, tavidel i tmelů jež součástku mechanicky upevňovaly. 3.2 MONTÁŽ NOVÝCH SOUČÁSTEK Při montáži elektronických součástek je potřeba pájet na plošných spojích kvalitně, čistě, rychle a efektivně. Pájené spoje musí po vychladnutí zůstat lesklé, celistvé a pevné. Pokud spoj není kvalitní, vznikají tzv. studené spoje, které jsou zdrojem závady a špatně se hledají. Po montáži elektronických součástek je třeba plošné spoje očistit od zbytků tavidel a opatřit je ochranným lakem proti oxidaci pájených spojů. Po změření, nastavení a zkontrolování se celé zařízení sestaví do původního stavu. 3.3 MĚŘENÍ PO OPRAVĚ ELEKTRONICKÉHO ZAŘÍZENÍ Jestliže zjistíme, co způsobilo závadu, vyměníme vadný díl, následně se musí prověřit úspěšnost opravy. To znamená změřit, zda elektronický obvod má potřebné funkce, vlastnosti a parametry. Pro nastavení a testování zařízení se používají různé měřicí přístroje: multimetry, generátory signálů, zkresloměry, měřiče kmitočtu, osciloskopy, analyzátory, milivoltmetry a další speciální měřicí technika. Postupuje se tak, že změříme statické hodnoty vstupních, výstupních, řídicích a napájecích obvodů. Zdrojovou část vždy jako první! Pak změříme dynamické
hodnoty a nastavovacími prvky v obvodech se provedou příslušné korekce podle předpisu výrobce zařízení. 3.4 ZÁVĚREČNÁ KONTROLA OPRAVOVANÉHO ZAŘÍZENÍ Na závěr se zkontroluje konkrétní místo opravy, uspořádání vodičů a konektorů, nářadí a pomůcky, které nesmí po opravě zůstat v zařízení a mech. díly, které byly demontovány jestli nejsou poškozeny.
POUŽITÁ LITERATURA 1. SE III 7.2 Opravy elektronických zařízení - Učební texty pro všeobecnou orientaci servisního technika v praxi.