3.2.4 Логический пробник – это прибор (устройство), легко удерживаемое одной рукой и позволяющее оперативно получить информацию о состоянии какой-либо линии связи, обычно цифровой.

Логические пробники часто используются при налаживании логических блоков и поиске неисправностей в цифровых устройствах. При этом локализовать неисправность можно быстрее, если дополнительно к пробнику применить пульсатор, который обеспечивает формирование коротких и мощных импульсов, переводящих состояние контролируемой логической цепи в противоположное.

Внешний вид логического пробника представлен на рисунке 10.

Рисунок 10 – Логический пробник

Конструктивно все элементы схемы размещаются на печатной плате размерами 1,5 X 10 X 80 мм. Плата вставляется в цилиндрический корпус. С одной стороны на него навинчиваются разделенные экраном две конические втулки из оргстекла разного цвета и непрозрачный наконечник с иглой, к другой стороне корпуса подводится шнур питания. Питается логический зонд от источника питания проверяемой схемы или отдельного источника. Длина зонда вместе с иглой 167 мм, диаметр корпуса 14 мм.

Основные технические характеристики:

– напряжение питания – 5±0,25 В;

– средний потребляемый ток – не более 50 мА;

– порог переключения в состояние 1 – 2,4±0,15 В;

– порог переключения в состояние 0 – 0,4±0,1 В;

– напряжение вершины положительного импульса при токе нагрузки 50 мА – не менее 2 В;

– напряжение седловины отрицательного импульса при токе нагрузки 50 мА – не более 0.8 В;

– габариты – 220x25x20 мм;

– масса – не более 75 г.

4 Разработка методики поиска неисправности элемента

4.1 Виды отказов, классификация неисправностей

Под отказом понимается полная или частичная утрата работоспособности устройства.

Отказ является основным параметром теории надежности.

Надёжность – свойство того или иного объекта сохранять во времени в установленных пределах, значения всех параметров, характерных номинальной работоспособности объекта.

Сбой – это самоустраняемый отказ или однократно вызванный отказ, устраняемый незначительным вмешательством оператора или наладчика.

Существуют следующие виды отказов:

– внезапный отказ – возникает в результате скачкообразного изменения одного или нескольких основных параметров элементов. Является результатом неисправной технологии производства или скрытых изменений параметров, накапливающихся в процессе эксплуатации при ударах;

– постепенный отказ – характеризуется постоянными плавными изменениями во времени параметров элементов, вызванных необратимыми процессами старения, износа, нарушения условий регулирования;

– частичный отказ – отказ, после возникновения которого объект может быть использован по назначению, но с меньшей эффективностью, либо когда вне допустимых пределов находятся значения не всех, а одного или нескольких выходных параметров;

– полный отказ – отказ, после которого использование объекта по назначению невозможно (для восстанавливаемого объекта - невозможно до проведения восстановления);

– независимый отказ – отказ, не обусловленный другими отказами или повреждениями объекта;

– зависимый отказ – отказ, обусловленный другими отказами или повреждениями объекта;

– явный отказ – отказ, обнаруживаемый визуально или штатными методами и средствами контроля и диагностирования при подготовке объекта к применению или в процессе его применения по назначению;

– скрытый отказ – отказ, не обнаруживаемый визуально или штатными методами и средствами контроля и диагностирования, но выявляемый при проведении технического обслуживания или специальными методами диагностики;

– конструктивный отказ – отказ, возникший по причине, связанной с несовершенством или нарушением установленных правил и (или) норм проектирования и конструирования;

– производственный отказ – отказ, возникший по причине, связанной с несовершенством или нарушением установленного процесса изготовления или ремонта, выполняемого на ремонтном предприятии;

– эксплуатационный отказ – отказ, возникший по причине, связанной с нарушением установленных правил и (или) условий эксплуатации;

– деградационный отказ – отказ, обусловленный естественным процессом старения, изнашивания, коррозии и усталости при соблюдении всех установленных правил и (или) норм проектирования, изготовления и эксплуатации.

Причины возникновения отказов могут быть связаны с нарушением в выполнении каких-либо заданных функций или с недостаточной квалификацией обслуживающего персонала, в результате которой система не выполняет заданные функции удовлетворительно. Отказы могут быть связаны с изменением параметров или характеристик системы, т.е. одна из основных функций выполняется плохо. Так же причинами отказов объектов могут быть дефекты, допущенные при конструировании, производстве и ремонте, нарушение правил и норм эксплуатации, различного рода повреждения, а также естественные процессы изнашивания и старения.

Отказы подразделяются на:

• Функциональные

• Параметрические

Функциональный отказ – отказ, в результате которого устройство прекращает свое функционирование. Отказ наступает в результате разрушения устройства, что приводит к невозможности выполнения определенных функций. Большая часть таких отказов является следствием ошибок при конструировании, изготовлении или назначении условий эксплуатации технической системы. Они не связаны со временем и легко обнаруживаются.

Параметрический отказ – отказ, при котором сохраняется функционирование технологической системы, но происходит выход значения одного или нескольких параметров за пределы, установленные нормативно-технической или конструкторской документацией.

Критерием отказа является признак или совокупность признаков, нарушение работоспособного состояния объекта, установленного нормативно-технической и конструктивной документацией.

Основными качественными показателями надежности является вероятность безотказной работы, интенсивность отказов и средняя наработка до отказа.

Вероятность безотказной работы представляет собой вероятность того, что в пределах заданной наработки до отказа, отказ системы не возникнет.

Средняя наработка до отказа представляет собой математическое ожидание наработки объекта до первого отказа.

Интенсивность отказов λ(t) – это условная плотность вероятности возникновения отказа объекта, восстанавливаемого устройства определяемая для рассматриваемого момента времени при условии, что до рассматриваемого момента времени отказ не наступил.

Кривая интенсивности отказов представлена на рисунке 11.

Рисунок 11 – Кривая интенсивности отказов

Из кривой зависимости отказов от времени видно, что весь период работы объекта можно условно поделить на 3 периода:

1. Начальный период работы (приработка).

2. Период нормальной эксплуатации.

3. Период износа.

Приработочные отказы являются, как правило, результатом наличия у объекта дефектов и дефектных элементов, надежность которых значительно ниже требуемого уровня. При увеличении числа элементов в изделии даже при самом строгом контроле не удается полностью исключить возможность попадания в сборку элементов, имеющих те или иные скрытые дефекты. Кроме того, к отказам в этот период могут приводить и ошибки при сборке и монтаже, а также недостаточная освоенность объекта обслуживающим персоналом.

Физическая природа таких отказов носит случайный характер и отличается от внезапных отказов нормального периода эксплуатации тем, что здесь отказы могут иметь место не при повышенных, а и при незначительных нагрузках.

Среднее время приработки определяют при испытаниях. Для особо важных случаев необходимо увеличить срок приработки в несколько раз по сравнению со средним.

Период нормальной эксплуатации характеризуется тем, что приработочные отказы уже закончились, а отказы, связанные с износом, еще не наступили. Этот период характеризуется исключительно внезапными отказами нормальных элементов, наработка на отказ которых очень велика.

Сохранение уровня интенсивности отказов на этом этапе характеризуется тем, что отказавший элемент заменяется таким же, с той же вероятностью отказа, а не лучшим, как это происходило на этапе приработки.

В период износа начинают возникать износовые отказы. Происходит процесс старения элементов и количество отказов быстро увеличивается со временем.

В таблице 2 приведены наиболее встречающиеся на практике неисправности УЧПУ Маяк-221, их возможные причины и методы устранения.

Таблица 2 – Список наиболее встречающихся неисправностей

Проявление неисправности	Причина неисправности	Метод устранения неисправности
Возникает ошибка УЧПУ: «недопустимое рассогласование по оси»	Не проведена настройка параметров УЧПУ на привод	Выполнить тест самонастройки
	Обрыв проводов кабеля связи с датчиком	Отремонтировать кабель связи с датчиком
	Неисправен датчик перемещения	Заменить датчик перемещения
	Неисправен модуль приёма информации от датчиков перемещения	Заменить модуль приёма информации от датчиков перемещения
	Неисправен электропривод	Заменить или отремонтировать электропривод
Неустойчивая работа УЧПУ	Плохое заземление станка	Заземление станка должно быть выполнено отдельной шиной и не иметь болтовых соединений
	Информационные кабели УЧПУ проложены рядом с силовыми цепями станка	Проверить раскладку кабелей в станке и разнести кабели УЧПУ и силовые кабеля станка
Удары в начале движения и при остановке	Время разгона/торможения слишком мало	Увеличить время разгона/торможения
Накопление ошибки при перемещении или при ориентации шпинделя	Плохое подсоединение датчика к валу (проскальзывание, перекос муфты)	Исправить подсоединение датчика к валу
	Неисправен датчик перемещения	Заменить датчик перемещения
	Занижено питание датчика обратной связи (+5В)	Выставить питание датчика (питание проверять непосредственно у разъёма датчика под нагрузкой
	Отсутствие (плохое) заземление приводов подач	Восстановить заземление приводов подач