Универсальное ремонтное оборудование - сигнатурные анализаторы.

Универсальное ремонтное оборудование - сигнатурные анализаторы.

Для диагностики и ремонта сложных электронных плат и модулей обычно применяют традиционное лабораторное оборудование: мультиметры, тестеры осциллографы, специальные диагностические платы и т.д. Работа с этим оборудованием требует подачи питающего напряжения на дефектные платы и модули, а это небезопасно и часто может привести к выходу из строя исправных узлов модуля. Для работы с этими приборами требуется наличие документации, принципиальных схем, сборочных чертежей, и нужен специалист высокой квалификации. Все это не способствует быстрому и качественному выполнению ремонта и диагностики электронного оборудования. Для решения вышеуказанных проблем существует универсальное ремонтное оборудование - сигнатурный анализатор, способный обеспечить быстрый и качественный ремонт радиоаппаратуры силами сервисного персонала средней квалификации, даже не имея документации.

Основной объем оборудования оргтехники и компьютерной техники, обслуживанием и ремонтом которой занимаются ремонтные службы предприятий - импортного производства, и при ее диагностике персонал служб сталкивается с огромным разнообразием импортных компонентов, на которые отсутствуют технические описания и схемы. Эти проблемы усугубляются полным или частичным отсутствием ремонтной документации. Рассматриваемые в данной статье локализаторы неисправностей позволяют быстро и без использования документации и описаний определять неисправности в аналоговых и цифровых электронных платах. Отечественная промышленность в предыдущие годы уже использовала специализированные программируемые стенды для диагностики серийных электронных изделий, а также различные усовершенствованные тестеры и пробники для поиска неисправностей в период их эксплуатации. Но резкое увеличение плотности монтажа и очень быстрая модификация электронных изделий сделали программируемые стенды экономически неэффективными даже в серийном производстве. 
Из опыта зарубежных производителей тестового оборудования известно, что у них активно используются локализаторы неисправностей на компонентном уровне - сигнатурные анализаторы. Например, английская компания Polar instruments ltd поставляет на рынок прибор POLAR T3000, который показал себя очень эффективным средством для поиска неисправности в электронных изделиях любой сложности и по настоящее время широко используется сервисными центрами для диагностики материнских плат, плат периферийных устройств, промышленных контроллеров и специализированной аппаратуры (компания Polar instruments ltd поставляет на рынок приборы POLAR T3000, POLAR PFL760 и POLAR PFL780). Прибор POLAR T3000 позволяет тестировать цифровые и аналоговые платы без демонтажа компонентов и без подачи питающего напряжения. Прибор сам подает сигналы безопасного уровня и частоты, необходимые для построения сигнатуры, которая выдается на экран прибора в графическом виде (сигнатуры для различных компонентов имеют различную форму и легко распознаются). При любой неисправности сигнатуры компонентов резко меняют форму (меняются наклоны сигнатур и диаметры эллипсов, эти изменения зависят от номинала тестируемых компонентов, поэтому процесс определения неисправности визуально прост и сводится к сравнению сигнатур, получаемых от проверяемого изделия, с эталонным изделием).

Российское предприятие "Совтест ATE" разработало аналогичный прибор - локализатор неисправностей на компонентном уровне SFL2500 и его модернизированный вариант SFL3000 (рис. 1), который является простым, универсальным и высокоэффективном тестовым оборудованием. Прибор, по утверждению изготовителя, соответствует требованиям и рекомендациям стандартов ассоциации IPC, технология производства приборов SFL2500 предусматривает контроль качества на всех этапах производства. При этом используется тестовая система с летающими пробниками для тестирования печатных плат (ELX6146), система автоматического оптического контроля (AOI) собранных модулей (M22XCL), тестовая система с летающими пробниками для внутрисхемного тестирования собранных электронных модулей (PILOT) и анализатор производственных дефектов (TR 310). Приборы подвергаются испытаниям на устойчивость к климатическим и механическим воздействиям. Для этого используются имеющиеся на нашем предприятии климатическая камера YCL 6003 фирмы Votch и вибростенд TU 51120 фирмы Tira.

Рис. 1. Локализаторы неисправностей SFL1500, SFL2500, SFL3000

Прибор SFL2500 использует метод аналогового сигнатурного анализа (ASA), но иногда этот метод называют VI (напряжение - ток). Прибор выводит на цветной TFT-экран сигнатуру (вольтамперную характеристику) анализируемой цепи, которая сравнивается с эталонной сигнатурой, полученной от исправной аналогичной цепи (эталонная сигнатура может быть получена от анализа исправного модуля (прибор имеет два канала) или из альбома эталонных сигнатур, который поставляется с прибором. Отличие сигнатуры проверяемой цепи от эталонной свидетельствует о наличии дефектов в анализируемой данной цепи. Сравнение сигнатур выполняется прибором автоматически, прибор лишь сообщает результат сравнения. Допуск различия сигнатур задается оператором и определяет любую нужную глубину сравнения. Сигнатурой резистора является прямая линия, наклон которой пропорционален сопротивлению резистора. Конденсаторы и катушки индуктивности формируют сигнатуру в виде окружности. Полупроводники производят сигнатуры с "коленом". Когда компоненты объединены в схеме, то результирующей сигнатурой будет составная результирующая индивидуальных сигнатур. Наклон сигнатур, диаметр эллипса зависят от номинала тестируемых компонентов. С помощью метода аналогового сигнатурного анализа можно локализовать неисправности в электронных модулях, не имея их принципиальной схемы и даже не зная их назначения, что особенно важно при ремонте импортного технологического оборудования, на которое в подавляющем большинстве случаев отсутствует документация.

Встроенный функциональный генератор позволяет оценить работоспособность ключевых компонентов, таких как транзисторы, тиристоры, оптроны и т.д. не выпаивая их из схемы и не повреждая ее печатных проводников. При этом выход генератора подсоединяется к управляющему выводу тестируемого элемента, а по соответствующей сигнатуре определяется ее годность. Генератор имеет ступенчатое управление частотой и полярностью, а также плавную регулировку уровня и длительности импульсов. Анализ сигнатур позволяет оценить все типы элементов: аналоговые, цифровые, электромеханические и т.д. Например, большинство дефектов цифровых микросхем проявляется изменением характеристик входных /выходных каскадов, обрывами или утечками, а неисправность трансформатора или электродвигателя выражается в изменении сигнатуры вследствие изменения сопротивления или индуктивности обмотки. Кроме того, ASA зачастую единственный способ проверки неизвестных заказных микросхем.
При помощи прибора SFL2500 можно проверить не только собранную плату, но и отдельные элементы (микросхемы, транзисторы, конденсаторы, диоды и т.д.) перед их установкой на плату. Доступ к цепям тестируемого устройства осуществляется с помощью игольчатых щупов. Дополнительно прибор может быть оборудован внешним сканером, который для подключения к контактам позволяет использовать клипсы для микросхем или разъемы. Прибор автоматически поочередно анализирует каждую цепь и останавливается на первой неисправной. Клипсы могут поставляться практически для любых корпусов ИМС, в том числе и для микросхем отечественного производства. Прибор компактен (264 х 150 х 247мм) и имеет небольшой вес (5 кг), а электропитание осуществляется от аккумуляторной батареи.
Прибор SFL2500 обеспечивает автоматическое сравнение проверяемого модуля с эталонным и сообщает результат тестирования по принципу исправен/неисправен, имеет высокую производительность. Прибор позволяет диагностировать любые виды электронных компонентов и их комбинации, прост в освоении и эксплуатации. Поиск неисправностей может осуществлять ремонтный персонал со средней квалификацией, а сигнатурный анализ не требует наличия электрической схемы изделия и технической документации. Тестирование производится без подключения питания к проверяемым и эталонным изделиям, а поиск неисправности не требует выпаивания компонентов из печатной платы и не повреждает ее печатные проводники.