Zierl Fehler in elektronischen Schaltungen finden

Prüf- und Messschaltungen in der Praxis einsetzen
1. Auflage 2009
ISBN: 978-3-7723-3789-5
Verlag: Franzis Verlag
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark

E-Book, Deutsch, 112 Seiten

Reihe: Elektronik

Auf experimentelle Art erfahren Sie, wie typische und häufig vorkommende Fehler in elektronischen Geräten systematisch aufgespürt werden können. Einfache und nützliche Hilfsmittel zur Fehlersuche bauen Sie selbst zusammen. So erwerben Sie Schritt für Schritt wertvolle Kenntnisse, die Ihnen helfen, elektronische Geräte zu verstehen und zu reparieren.

Autoren/Hrsg.

Zierl, Richard

Inhaltsverzeichnis

1;Vorwort;5
2;Inhalt;7
3;1. Grundregeln für erfolgreiche Instandhaltung;9
3.1;1.1 Systematik, Logik und Erfahrung sichern den Erfolg;9
3.2;1.2 Auftreten und Verhalten beim Kunden;11
4;2. Aneignen von Anlagen- und Systemkenntnissen;13
4.1;2.1 Systemerkundung über Bekanntes und Unbekanntes;13
4.2;2.2 Informationen gezielt sammeln;14
4.3;2.3 Strukturmerkmale festlegen;16
5;3. Systematisierte Fehlersuche an automatisierten Anlagen;23
5.1;3.1 Voraussetzungen und Ablauf einer erfolgreichen Fehlersuche;23
5.2;3.2 Ist-Zustandserfassung;25
5.3;3.3 Fehlerbereich eingrenzen;27
5.4;3.4 Instandsetzungsmaßnahmen und Wiederinbetriebnahme;31
6;4. Bestimmung der Polaritäten und der Spannungen an elektronischen Baugruppen und Schaltungen;34
6.1;4.1 Spannungsmessungen;34
6.2;4.2 Fehler im Stromkreis;35
6.3;4.3 Bezugspotenzial bestimmt Polarität und Spannungswert;40
6.4;4.4 Durchführung von Polaritäts- und Spannungsbestimmungen an Beispielen;42
6.5;4.5 Übungen zur Vertiefung;52
7;5. Fehlersuche mit System an analogen Schaltungen;55
7.1;5.1 Spannungsbestimmungen an Schaltungen;55
7.2;5.2 Auswirkungen von möglichen Kurzschlüssen oder Unterbrechungen bei unterschiedlichen Kopplungsarten;57
7.3;5.3 Systematische Fehlersuche an einer Analogschaltung;64
7.4;5.4 Fehlersuche an Steuer- und Regelschaltungen;71
7.5;5.5 Fehlersuche an Schwingschaltungen;78
7.6;5.6 Fehlersuche an Operationsverstärkern;85
7.7;5.7 Übungen zur Vertiefung;91
8;6. Fehlersuche mit System an Impuls- und digitalen Schaltungen;95
8.1;6.1 Spannungsbestimmungen an Schaltungen;95
8.2;6.2 Auswirkungen von möglichen Kurzschlüssen oder Unterbrechungen;97
8.3;6.3 Systematische Fehlersuche an einer Digitalschaltung;107
8.4;6.4 Fehler digitaler ICs;111
8.5;6.5 Übungen zur Vertiefung;120
9;7. Fehlersuche mit System an Computerschaltungen;124
9.1;7.1 Fehlerdiagnose an Tri-State-Schaltungen;124
9.2;7.2 Überprüfung statischer Funktionszustände;126
9.3;7.3 Überprüfung dynamischer Funktionszustände;127
9.4;7.4 Systematische Fehlersuche an einer Computerschaltung;132
9.5;7.5 Fehlersuche an Schnittstellen-(Interface-)Schaltungen;136
9.6;7.6 Übungen zur Vertiefung;142
10;8. Fehlersuche mit System an SPS-Schaltungen;144
10.1;8.1 Überprüfung statischer und dynamischer Funktionszustände;147
10.2;8.2 Service über Bildschirmdiagnose;148
10.3;8.3 Systematische Fehlersuche an einer SPS-Schaltung;153
10.4;8.4 Übungen zur Vertiefung;157
11;9. Fehlersuche mit System an Netz- und Betriebsspannungen;160
11.1;9.1 Netzstörungen und ihre Auswirkungen;160
11.2;9.2 Fehlersuche an Gleichrichterschaltungen;164
11.3;9.3 Fehlersuche an Netzgeräten;168
11.4;9.4 Übungen zur Vertiefung;171
12;10. Fehlersuche mit Testsystemen im Service und in der Fertigung;175
12.1;10.1 In-Circuit-Test;176
12.2;10.2 Fehlersuche mit Clip-Testsystem;186
12.3;10.3 Vorbereitung der Baugruppen;208
12.4;10.4 Kurzschluss-Lokalisierung;208
12.5;10.5 Übungen zur Vertiefung;210
13;Lösungen zu den Übungen;211
14;Sachverzeichnis;215

Leseproben

4 Bestimmung der Polaritäten und der Spannungen an elektronischen Baugruppen und Schaltungen (S. 34-36)

In den vorhergehenden Abschnitten wurde aufgezeigt, wie man in automatisierten Systemen größeren Umfangs einen Suchraum festlegt. Die Aufspürung der defekten Baugruppe oder Komponente erfordert dass Messen von Spannungen in jeder Form, sei es mit einem Digitalmultimeter, einem Oszilloskop oder einem Logikanalysator. In Halbleiterschaltungen werden meistens keine Spannungsangaben gemacht. Ausnahme sind Referenzspannungen und Justagespannungen (z. B. einstellbare Arbeitspunkte).

Dies hat größtenteils seine Ursache darin, dass Spannungsangaben an Halbleiterschaltkreisen aufgrund der großen Toleranzbereiche der Halbleiterkomponenten keinen Sinn machen. Daher muss der Instandsetzer die gemessene Spannung in Relation zu seinen Funktionsbetrachtungen und überschlägigen Abschätzungen anhand der Schaltungsdimensionierung setzen. Nur dieser Soll-Ist-Vergleich ermöglicht dem Instandsetzer die richtige Bewertung der gemessenen Spannungswerte. Wie dies gemacht wird, sollen die folgenden Abschnitte aufzeigen.

4.1 Spannungsmessungen

Die Ermittlung der Spannungswerte durch Spannungsmessung ist die effektivste Form der Fehlersuche an elektronischen Schaltkreisen (Abb. 4.1a). Bei Strommessungen muss der Stromkreis, bzw. der Signalweg unterbrochen werden. Dies ist vor allem bei Leiterplatten sehr aufwändig und qualitätsmindernd. Widerstandsmessungen können nur im stromlosen Zustand der Schaltung gemessen werden. Auch muss das zu messende Bauteil auf einer Seite aus den Schaltkreisen gelöst werden, weil sonst die umliegend angeschlossen Bauteile das Messergebnis verfälschen.

4.2 Fehler im Stromkreis

Als Beispiel für eine Fehlersuche mit Hilfe von Spannungsmessungen betrachten wir zuerst den einfachen Stromkreis in Abb. 4.2. Auch bei fehlerhaften Stromkreisen gilt die Regel, dass vor dem Einschalten eine Sichtprüfung des elektrischen Systems erfolgt. Hierzu einige praktische Hinweise:

• Stromkreise auf blanke Leitungsdrähte überprüfen, der ein Bauelement an Bezugspotenzial (Masse) oder Versorgungsspannung kurzschließen kann oder mit einem anderen Bauelement in Berührung bringt.
• Auf fehlende oder abgenutzte Isolierungen (Schläuche, Abdeckungen) überprüfen (Kurzschlussgefahr).
• Auf lose oder gebrochene Anschlüsse und Leitungsverbindungen, vor allem Steckverbinder, prüfen.
• Anschlüsse für Versorgungsspannungen auf korrodierte und lose Klemmen prüfen.
• Anzeigelämpchen, Leuchtdioden auf Funktion prüfen.
• Versorgungsspannung an Stromkreis oder Schaltung wiederholt an- und abschalten.

Auf Erhitzen, Funken-, Rauch- oder Geruchsbildung achten, die Kurzschlüsse oder Überhitzung durch Überlastung anzeigen könnten. Kurz gesagt, mit Augen, Nase und Ohren prüfen, ob irgend etwas Ungewöhnliches festzustellen ist. Leider können nur wenige elektrische Ausfälle mit den Sinnen erfasst werden. Aus diesem Grund sind systematische und vollständige Prüfungen der Funktionen erforderlich. In einem einfachen Stromkreis gibt es nur die drei wesentlichen Störungsarten, unter der Voraussetzung, der Stromkreis hat einwandfreie Verbindungen und keine Kurzschlüsse. Diese Fehlfunktionen sind:

• Bauelement mit innerem Kurzschluss
• Bauelement mit erhöhtem Innenwiderstand
• Bauelement mit innerer Unterbrechung

Im einfachen Stromkreis nach Abb. 4.2a gibt es drei Bauelemente und die dazu gehörenden Leitungsverbindungen, an denen diese Störungen vorkommen können (Sicherung, Schalter, Lampe, Leitungen und Klemmenverbindungen). Fehler, verursacht durch Bauelementeverbindungen, können leicht mit Fehlfunktionen der Bauelemente des Stromkreises verwechselt werden.

Dazu ein Beispiel: Ein Bauelement ist ohne Funktion. Nachdem ein elektrischer Anschluss gelöst wird und wieder fest verbunden wird, funktioniert das Bauelement wieder. Der Grund war ein hoher Übergangswiderstand in der Anschlussklemme durch Korrosion, wodurch verhindert wurde, dass der erforderliche Strom durch das Bauelement fließen konnte.