ВНУТРИСХЕМНОЕ ДИАГНОСТИРОВАНИЕ

ДИАГНОСТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

Постановка задачи внутрисхемного диагностирования

Современные системы управления являются электронной аппаратурой, сердцевину которой составляют сложные печатные узлы (платы) с высокой плотностью монтажа, например такие, как показаны на рисунке 5.1. Многополюсная электрическая цепь (МЭЦ) — схема системы управления образуется соединением между собой отдельных компонентов: резисторов, конденсаторов, катушек индуктивности, трансформаторов, диодов, тиристоров, симисторов, транзисторов, микросхем (рисунок 5.2).

Рисунок 5.1 — Печатные узлы

Рисунок 5.2 — Компоненты печатных узлов

Каждый компонент (радиоэлемент) характеризуется совокупностью параметров, значения которых должны находиться в пределах определенных норм, т. е. в диапазоне, ограниченном предельно допустимыми, граничными значениями (уставками). Топология МЭЦ, т. е. схема соединения компонентов, описывается моделью с множеством полюсов Р = {pi}_i=12 п (точек соединения радиоэлементов между собой) и множеством соединяющих их цепей Z = {^}.₌₁₂....._п;._=12> где i nj — порядковые номера полюсов, общее количество которых п.

Ограниченный электрический доступ к контрольным точкам печатного узла с высокой плотностью монтажа и миниатюрными компонентами создает серьезные проблемы в применении традиционных методов контроля. Определение параметров цепей для целей диагностирования не может быть проведено обычными приборами, предназначенными для контроля радиоэлементов, так как реакция многополюсной электрической цепи (МЭЦ) на тестовое энергетическое воздействие определяется всей МЭЦ, а не отдельными ее элементами.

Возрастающие сложность схем, плотность компоновки и миниатюризация компонентов, все более расширяющееся применение микросхем еще боле усложняют задачу диагностирования и заставляют непрерывно улучшать контрольноизмерительную и диагностическую аппаратуру, искать новые и совершенствовать известные методы и средства количественной и качественной оценки параметров. С другой стороны, развитие и совершенствование электроники, достижения микроэлектроники, информационно-измерительной и вычислительной техники открывают новые возможности построения контрольно-диагностической аппаратуры и служат основой ее постоянного совершенствования.

Интенсивно разрабатываются методы функционального и структурного диагностирования, основанные на тестировании под рабочим напряжением систем управления и их функциональных узлов. Наиболыпе успехи достигнуты в диагностировании цифровой аппаратуры, поддающейся описанию методами математической логики. Однако функциональный контроль обеспечивает информацию, только подтверждающую правильность работы объекта и позволяет принимать решение о годности изделия. При исследовании технического состояния аналоговых схем, являющихся неотъемлемой частью систем управления, этих методов недостаточно для обеспечения требуемой глубины локализации места появления дефекта.

Проблема поиска неисправностей при ремонте дополнительно усложняется тем, что в процессе замены неисправного компонента возможны нарушения топологии (разрывы соединений или короткие замыкания), появление нелогичных неисправностей (неправильно установленные радиоэлементы, отсутствие элементов), а также появление вторичных дефектов при подаче рабочего напряжения. В таких условиях методы структурного диагностирования и традиционные методы контроля параметров электрических сигналов и цепей имеют ограниченное применение и недостаточно эффективны из-за отсутствия достоверной информации о топологии схемы.

Наиболее результативный метод поиска дефектов при ремонте систем управления — проведение проверок каждого компонента или фрагмента схемы при условиях исключения влияния внешних по отношению к нему элементов и неповреждающего характера тестовых воздействий. Метод получил название внутрисхемной (in-circuit), или поэлементной, оценки. При поиске дефектов в процессе эксплуатации и ремонта поэлементное диагностирование дополняет структурное и способствует увеличению глубины локализации дефектов. Контроль под напряжением применяется для предварительной локализации места отказа. Внутрисхемное диагностирование используется на последнем этапе для нахождения конкретного несправного компонента или нарушения топологии, что заметно снижает стоимость ремонта — достаточно заменить дефектную деталь.

При внутрисхемном диагностировании определение всей совокупности параметров, характеризующих исправность отдельного компонента практически невозможно, вследствие соединения компонентов между собой. Этого и не требуется, так как полный контроль параметров проводится после изготовления компонента. Перед монтажом на плате обычно осуществляется проверка работоспособности. Интервал времени между контролем элементов до монтажа и после него, как правило, достаточно мал. Вследствие этого постепенный отказ произойти не может, а резкий отказ вызывает ошибку функционирования, а не ухудшение отдельных параметров. Для локализации места отказа аппаратуры в процессе ее эксплуатации также достаточно проверки функционирования компонентов. Таким образом, для решения большинства задач внутрисхемного диагностирования достаточно контроля функционирования компонентов в составе платы.