破解電路圖關(guān)鍵點，提升學生檢修能力策略研究

肖學波

[摘 ? ? ? ? ? 要] ?中等職業(yè)學校學生的專業(yè)理論水平相對較弱，在面對“電子電路裝調(diào)及應(yīng)用”競賽中的復(fù)雜故障電路板時往往無從下手檢修。學生的電子專業(yè)理論水平的提高需要較長時間的培養(yǎng)，然而“電子電路裝調(diào)及應(yīng)用”競賽項目內(nèi)容涉及的知識面極廣，不可能一一對學生進行詳盡講解，所以需要找一些妙招來解讀電路圖，完成檢修任務(wù)。以實例方式，探討如何找出不同電路圖中的關(guān)鍵點，提高學生的檢修能力，以供讀者思考。

[關(guān) ? ?鍵 ? 詞] ?故障分析;故障排除;傳輸流程

[中圖分類號] ?G712 ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文獻標志碼] ?A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文章編號] ?2096-0603（2019）18-0204-03

隨著“世界技能大賽”的深入推廣，我國對各行各業(yè)技術(shù)人員的培養(yǎng)也是越來越重視。在電子技術(shù)方面，目前的“電子電路裝調(diào)及應(yīng)用”競賽項目是中職學生最為亮麗的舞臺，如果參加世界技能大賽是學生的夢想，那么參加“電子電路裝調(diào)及應(yīng)用”競賽項目就是通往夢想的途徑之一。電子故障板維修是該比賽項目中的重要組成部分，也是最考驗參賽選手綜合水平的一環(huán)，它是電子理論與維修技能的具體體現(xiàn)。然而我們在傳統(tǒng)的教學中，總是要求學生從最基礎(chǔ)學起，要求學生能吃透電路圖，然后再根據(jù)故障現(xiàn)象系統(tǒng)分析，最后才動手維修，排除故障。但中職學生對專業(yè)理論的學習不夠深入，理論水平較為薄弱，用傳統(tǒng)方法維修往往會讓學生面對故障電子板不能快速準確判斷故障部位，浪費大量的比賽時間。為此本文以三個電子故障板的維修過程為實例，從簡單到復(fù)雜，探討如何在未能完全看懂電路圖的情況下，用下面幾種方法，抓住電路圖中的關(guān)鍵點，結(jié)合故障板的故障現(xiàn)象來破解檢修要點，提升學生的檢修能力。

一、電、信號的傳輸流程

電、信號的傳輸流程往往在電路圖中都是從左到右的。

如上圖所示電路，首先我們先來理清楚電的傳輸流程，可以在J1處見到一個“DC5V”的文字，我們可知這是一個直流5V的電源輸入端，經(jīng)過一總線向圖中的“1”“2”和“3”三個電子模塊供電;模塊“1”的供電過程為電流經(jīng)過R5->LED1->VT28050->GND;模塊“2”的供電過程就比較復(fù)雜，電流經(jīng)過R9后分三個支路，分別經(jīng)LED2、VT1和VT3再到GND;模塊“3”的供電過程為電流經(jīng)過R12->LED3->HEF4069的10、12腳->GND;此外，還有一個很重要的供電過程是被隱藏的，那就是IC“HEF4069”的供電電路，有的電路圖會標示出來，有的不會，我們應(yīng)在看任務(wù)書時對芯片的供電有所認識，理應(yīng)知道“HEF4069”的14腳是接電源的正極，7腳接電源的負極。

再深入分析，模塊“1”中的電路是一個信號發(fā)射電路，“LED1”是否有信號發(fā)出應(yīng)由三極管“VT2”的導通控制，而“VT2”是否導通則是由“HEF4069”的4腳控制，當4腳有高電平時，三極管“VT2”導通，當4腳是低電平時，三極管“VT2”截止;模塊“2”為信號接收電路，信號由“LED2”接收通過三極管“VT1”的放大，再控制三極管“VT3”導通，使一個“高”或“低”電平信號輸送給“HEF4069”的5腳，從而一系列的電路，使10、12腳同時出現(xiàn)一個“高”或“低”的電平來控制模塊“3”中的電路中的“LED3”的“亮”或“熄”。

在這個例子中，當我們理清楚了電、信號的傳輸過程，我們基本上已經(jīng)明白了這個電路的工作原理了。對一些芯片、內(nèi)部較為復(fù)雜的電路（如模塊“2”中的電路），我們雖然沒有經(jīng)過對整個電路圖的深入了解，但也可以結(jié)合電路的故障現(xiàn)象進行檢修，排除故障。

二、關(guān)鍵元件的電、信號輸入輸出點

電路的關(guān)鍵元件往往都是一些傳感器或芯片。

在這個實例中，我們先理清楚電、信號的傳輸流程，就可以發(fā)現(xiàn)左邊的S1～S8按鍵為控制電路，模塊“1”、模塊“2”為信號處理電路，模塊“1”把信號傳輸給后面的“BELL”元件，控制“BELL”是否發(fā)音，模塊“2”把信號傳輸給后面的發(fā)光管，讓發(fā)光管按要求點亮。如果電路工作正常，我們在按下S1～S8幾個按鈕中的一個時，會有聲音響起，有發(fā)光管被點亮。

這個電路中的最關(guān)鍵元件為模塊“1”的NE555芯片和模塊“2”中CD4511芯片，如果我們對這兩個芯片資料不是很熟悉或者是一點都不了解，那么我們可以先找出它們的信號輸入、輸出兩個地方，理順這些點與支路的連接關(guān)系，結(jié)合故障現(xiàn)象分析，也可以排除故障。從上圖可知，模塊“1”NE555芯片的輸入處在R16、R17這個支路中，分別向NE555芯片的7腳、2腳和6腳輸入兩個信號;NE555芯片的輸出點在它的3腳，3腳的信號是讓后面電路中的BELL發(fā)音。模塊“2”CD4511芯片的輸入處在于“7”“1”“2”和“6”四個腳，在圖中分別標為“A”“B”“C”和“D”;輸出處為“13”“12”“11”“10”“9”“15”和“14”腳，在圖中分別標為“A”“B”“C”“D”“E”“F”和“G”。我們找到這些關(guān)鍵點，再找出與這些關(guān)鍵點連接的支路，就可以結(jié)合電路的故障現(xiàn)象進行檢修。

如果在按下每一個按鍵時，“BELL”都不響，那么我們就可以用萬用表或者示波器對模塊“1”中NE555芯片的輸入處7腳、2腳和6腳進行檢測，如果沒有電壓或信號變化，那就可以證明是按鍵連接到芯片的支路有故障，應(yīng)該加以排查;如果芯片輸入處的電壓或信號有正常的變化，那么我們就應(yīng)該對輸出腳“3”腳進行檢測，如果“3”腳無電壓或信號變化，那么就可以判斷是NE555芯片不正常工作，應(yīng)對芯片周邊的供電等電路進行排查;如果“3”腳的電壓或信號有正常變化，那就可以說明是后面電路的問題，后面的電路對學生來說極為簡單，容易完成檢修。

如果在按下大部分按鍵時，“BELL”響，發(fā)光管都相對點亮，只有某一個或兩個按鍵按下時，有響聲，但無發(fā)光管變化。相對于這一現(xiàn)象，我們就要檢查CD4511芯片的輸入與輸出點了。當按下某個按鍵時，我們根據(jù)相應(yīng)按鍵的連線找到連接CD4511芯片的輸入點，用萬用表或者示波器對該點進行電壓或信號檢測。如果沒有電壓或信號的變化，則說明該支路有故障，應(yīng)該加以排查;如果有電壓或信號的變化，則說明該支路正常，應(yīng)對該芯片的輸出腳進行檢測，根據(jù)檢測的結(jié)果再進行進一步的故障排除。

三、對電路圖進行功能模塊劃分

對于怎樣按照特定功能來劃分電路，主要基于兩點。第一點是基于畫電路圖的習慣，每一張成熟的電路圖，它都會把有特定功能的電路畫在一起;第二點就是這個特定的電路往往會只有一條支路與外面相連接。

面對復(fù)雜的電路，我們最好的選擇就是先把這復(fù)雜的電路按照一定的功能劃分成若干個模塊，理順每個模塊的電、信號傳輸過程，再在每個模塊中用上面的兩個方法，在每一個模塊中理清楚電、信號傳輸過程和里面的關(guān)鍵元件關(guān)鍵點，這樣對我們分析有極大的幫助?；睘楹喼?，我們無需清楚每個芯片、每塊電路的功能、作用，我們也可以對復(fù)雜電路進行檢修。

如電路原理圖3所示，相對于中職學生來說，這是一個復(fù)雜的電路。在比賽中，時間較緊，氣氛緊張，如果學生用常規(guī)方法對電路一點一點進行分析，那么學生要讀懂整張電路圖就要花費很長時間。如果我們能用本文介紹的方法分析電路，再結(jié)合本電路的名稱“保險柜防盜”，我們可知這是一個報警電路。在報警電路中，最基本的組成應(yīng)該包含電源電路、信號收集電路、信號處理電路和警報電路這幾部分。因此，我們先將圖中的電路分成6個模塊，模塊“1”為電源電路，模塊“2”“3”和“4”為信號收集電路，模塊“5”為信號處理電路，模塊“6”為警報電路。按功能劃分好模塊后，我們就來理順這些模塊的電、信號傳輸過程。模塊“1”為電源模塊，它的作用就是為整個電路提供可靠的電源;模塊“2”“3”和“4”是獨立的三個收集信號的電路，它們把收集來的信號傳輸給模塊“5”電路進行處理，再由模塊“5”控制模塊“6”的警報電路是否報警。

在理清楚模塊的電、信號傳輸過程后，我們要做的就是對每一個模塊內(nèi)部電路進行電、信號傳輸和關(guān)鍵元件分析，具體情況如下：

模塊“1”電源電路中，分析和檢修電路時第一步就應(yīng)該對電源電路進行分析。該電路最左邊有一處電源接入口標注著“AC12V”，說明是接入12V的交流電，這交流電經(jīng)一整流橋向右供電，經(jīng)過一元件“LM7809”，這個元件為這個模塊的核心元件，它的輸入點為“1”腳，輸出點為“3”腳，而且輸出電壓正常為9V，再向右輸出到VCC，也就是說當電路正常工作時，用萬用表的電壓檔對電子元件“D1”負極檢測應(yīng)該為9V，如果不是這個電壓，那么我們應(yīng)該重點對這部分電路進行排查。

分析和檢修電路時也應(yīng)該從簡單電路到復(fù)雜電路。在這個實例中，模塊“2”電路在三個報警電路中是最簡單的，應(yīng)該先進行分析。該電路上方連接電源，下方接地，中間只有一個震動開關(guān)和一支路連接模塊“5”電路中“CD4075”芯片的“5”腳。工作過程很簡單，當震動開關(guān)“BZ”打開時，會有一個低電平信號傳輸給“CD4075”芯片的“5”腳;當震動開關(guān)“BZ”閉合時，會有一個高電平信號傳輸給“CD4075”芯片的“5”腳。同理可知，模塊“3”“4”也應(yīng)該是向“CD4075”芯片傳輸信號為高低電平。

從上面的分析可知，模塊“3”“4”也和模塊“2”類似，電路輸出的信號也是高低電平，因此我們可以不需要對它們進行詳細分析，但對它們兩個電路與“CD4075”芯片的連接腳要著重注意。模塊“3”的核心元件是“RT”熱敏電阻，當作用于它身上的溫度變化時（用火燒），該電路輸出到“CD4075”芯片“4”腳的電平信號會有變化。模塊“4”的核心元件是“Y1”壓電傳感器，當外界有力作用于它身上時（用力壓），該電路輸出到“CD4075”芯片“3”腳的電平信號會有變化。

模塊“5”電路的核心元件是“CD4075”芯片，它的信號輸入點在“3”“4”和“5”腳，輸出為“10”腳;此外還有一處應(yīng)該引起我們重視的，就是在“6”腳到“11”“12”和“13”腳這段電路中有一個“SA1”按鍵，該按鍵直接接地，應(yīng)該是一個強制給低電平起清除警報的作用。

模塊“6”報警電路，當“CD4075”芯片的“10”腳有高電平信號過來時，三極管“VT2”導通，繼電器“JK1”吸合，蜂鳴器“BL1”響起報警;當繼電器“JK1”吸合時，三極管“VT3”導通，繼電器“JK2”也吸合，蜂鳴器“BL2”也隨即會響起報警。

當我們把這個復(fù)雜電路按功能劃分開，再結(jié)合電路的故障現(xiàn)象，我們就可以把問題鎖定在某一個局部電路，再加以檢測，這樣就大大提高我們的檢修效率。

例如，有一故障現(xiàn)象：當電路工作時，震動和力壓“Y1”時警報會響起，用火燒“RT”熱敏電阻沒有報警。我們結(jié)合這個現(xiàn)象，可以知道除了模塊“3”的電路外，其它電路應(yīng)該是正常的，所以我們就可以重點對該電路進行檢測。該電路的核心元件為“LM358”四運放芯片，在改變“RT”熱敏電阻的溫度時，檢測“LM358”芯片輸入輸出腳的電、信號是否正常跳變等，完成檢修不是難事。

中職學生由于理論水平有限，在面對一些不常見的、較為復(fù)雜的電路檢修時，加上在競賽過程中時間比較緊等因素，往往在故障分析和故障排除時會無從下手。當我們在檢修過程中若能用以上三種方法抓住電路中的關(guān)鍵點，就可以讓復(fù)雜電路變成一個一個簡單的、有特定的功能小電路，再結(jié)合故障現(xiàn)象，把檢測的電路從整體縮小到局部，從復(fù)雜問題中抽絲剝繭，理順思路，大大提高檢修效率，完成比賽任務(wù)。

參考文獻：

[1]蔡杏山.電子工程師自學速成[M].北京：人民郵電出版社，2014.

[2]林紅華，聶輝海，陳紅云.電子產(chǎn)品模塊電路及應(yīng)用[M].北京：機械工業(yè)出版社，2016.

編輯 王 敏