電子技能實(shí)訓(xùn)課程中的電路檢測技巧分析

廖敏

【關(guān)鍵詞】電子技能實(shí)訓(xùn)；電子裝配；電路檢測；實(shí)訓(xùn)任務(wù)書

電子技能實(shí)訓(xùn)課是一門電子專業(yè)的技能實(shí)訓(xùn)課程，是電類學(xué)生必修的實(shí)踐教學(xué)課程，更是提升學(xué)生工程素養(yǎng)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實(shí)踐類核心課程。通過該課程的訓(xùn)練，讓學(xué)生掌握電子元件認(rèn)知、電子儀器使用、電路板設(shè)計(jì)與制作、焊接、測試等技能，提升學(xué)生綜合分析問題和解決問題的能力。[1]課程遵循任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)的理念，將教學(xué)內(nèi)容設(shè)定為獨(dú)立的模塊，以完成一個(gè)小型電子電路為目標(biāo)。在課程中電路制作是重要的實(shí)踐內(nèi)容，要求學(xué)生掌握：電路的讀圖、元件識別、布板、連接、電路焊接等基本操作技能。除此之外，還有一個(gè)重要的部分，就是電路檢測。

一、電路檢測的重要性

電路檢測，它應(yīng)包括以下幾個(gè)內(nèi)容：1、讀懂電氣原理圖，能夠根據(jù)所給的資料準(zhǔn)確把握電路所需的各電子元件的種類、參數(shù)、數(shù)量等相關(guān)信息；2、能根據(jù)電子元件外觀信息或應(yīng)用儀表，準(zhǔn)確識別電子元件種類、極性和元件參數(shù)；3、能將電路成品正確接入電源，通電檢驗(yàn)，檢查該成品是否實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的各項(xiàng)功能；4、通過分析原理圖，讀懂工作原理，檢測關(guān)鍵控制元件節(jié)點(diǎn)參數(shù)，弄清參數(shù)變化對產(chǎn)品功能的影響；5、倘若有故障，能夠?qū)收显蜻M(jìn)行分析，并排除故障。比起電路制作過程，電路檢測對學(xué)生的要求更高，是最能訓(xùn)練學(xué)生綜合素質(zhì)的一個(gè)環(huán)節(jié)。通過電路檢測能大幅提高學(xué)生的綜合運(yùn)用能力，因?yàn)橐瓿蓪﹄娐返臋z測，學(xué)生必須具備以下條件：

1.要掌握電工儀表知識，即能正確使用儀表，并通過測得的數(shù)值判斷電路的工作狀態(tài)是否正常。

2.要掌握焊接工藝知識，即能根據(jù)電路板的制作情況判斷電路的性能會(huì)不會(huì)受到制作工藝水平的影響，會(huì)不會(huì)因?yàn)楣に噯栴}導(dǎo)致電路質(zhì)量問題，或者導(dǎo)致電路故障。

3.要具有較強(qiáng)的分析能力。當(dāng)電路出現(xiàn)故障，要找出原因，就必須要完全理解電路工作原理，及各元件工作特性。對可能導(dǎo)致故障的原因能做出分析，并且要能結(jié)合儀器儀表測試的數(shù)據(jù)最終做出判斷確定故障原因。

4.要具備自學(xué)能力。當(dāng)在工作過程中出現(xiàn)知識盲區(qū)的時(shí)候，要能通過各種途徑查詢相關(guān)知識，消化知識點(diǎn)，并應(yīng)用其去解決實(shí)際問題。

因此，電路檢測在電子實(shí)訓(xùn)課程中對學(xué)生吸收理論知識和將其進(jìn)一步升華有著特殊的意義。在課程中對于電路檢測這個(gè)課題，值得我們投入更多精力細(xì)致研究，總結(jié)出好的方法和可循的規(guī)律，把這些技巧有效地傳授給學(xué)生，使得學(xué)生的能力得到大幅度提升。

二、如何提高學(xué)生的檢測能力

根據(jù)筆者以往的教學(xué)經(jīng)歷，總結(jié)了以下幾個(gè)要點(diǎn)，能夠在電子實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)中更有效地幫助學(xué)生提高檢測能力。

（一）強(qiáng)調(diào)基本技能訓(xùn)練的效果

在電子技能訓(xùn)練課程中，電子元件識別和焊接技能訓(xùn)練都是基本的實(shí)踐技能。因此，在著手電子電路項(xiàng)目任務(wù)以前，我們強(qiáng)調(diào)要掌握這兩個(gè)方面的知識，并需要提前進(jìn)行訓(xùn)練且要有實(shí)效。

1.對于電子元件，把其元件名稱、圖形符號、實(shí)物外形、極性四者都掌握了才說得上認(rèn)識了這個(gè)元件，才談得上應(yīng)用。在基礎(chǔ)訓(xùn)練時(shí)可以設(shè)置各種情景，讓學(xué)生掌握和累積這些知識。比如，經(jīng)過講解后，留給學(xué)生的實(shí)訓(xùn)任務(wù)，給學(xué)生一些混合的電子元件和一張表格，讓學(xué)生按混合電子元件的名稱、規(guī)格、圖形符號和數(shù)量做成元件表。（這是一個(gè)需要多次反復(fù)練習(xí)鞏固的技能）

2.焊接技能。首先，要掌握焊接的方法，并且通過技能實(shí)踐能達(dá)到焊接的要求。焊接的基本要求為：焊點(diǎn)牢固，表面光滑明亮，且焊點(diǎn)大小適中，以保障它有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和良好的電氣性能。同時(shí)，學(xué)生也要能夠?qū)ψ约旱暮更c(diǎn)進(jìn)行評價(jià)，一，通過用眼睛“看”；二，用小起子“撬”，用起子對焊點(diǎn)連線“撬一撬”看焊點(diǎn)是否牢固，是否達(dá)到良好狀態(tài)。第二點(diǎn)很重要，因?yàn)橛械暮更c(diǎn)表面光滑圓潤，但其實(shí)是虛焊，通過“撬一撬”就能很容易地檢驗(yàn)出來，虛焊的焊點(diǎn)（尤其是點(diǎn)間連線）在測試環(huán)節(jié)時(shí)會(huì)出現(xiàn)問題，而且很難檢測出來，會(huì)浪費(fèi)大量的時(shí)間和精力，但只要我們在焊接工藝這一步把好關(guān)，就能避免這樣的“遭遇”。

（二）實(shí)訓(xùn)課程應(yīng)包含的理論內(nèi)容

實(shí)踐課程仍需要對理論部分進(jìn)行講解，在實(shí)踐課程開始之前，就要做好實(shí)踐操作技能知識的鋪墊，必須有相應(yīng)的理論知識進(jìn)行支撐。而理論部分要怎么講，講多少這些問題需要我們認(rèn)真考慮。部分學(xué)生基礎(chǔ)不好，沒有耐心，但好奇心重。如果理論部分時(shí)間過長，學(xué)生可能會(huì)直接放棄學(xué)習(xí)，那課程等于沒上；如果講解不夠，必要的內(nèi)容都沒詳細(xì)講解，也無法有效地指引學(xué)生進(jìn)行接下來的技能訓(xùn)練。所以，在講授理論部分時(shí)要設(shè)計(jì)合理，原則就是：夠用，簡潔。

“夠用”至少包括以下幾項(xiàng)：

（1）要做什么；（2）怎么做；（3）做完了怎么評價(jià)好壞；（4）做錯(cuò)了怎么改；

而為了減少過長的理論講解，我們可以將以上這些內(nèi)容，制作成一個(gè)“項(xiàng)目任務(wù)書”，只要教會(huì)學(xué)生合理利用任務(wù)書，就可免去很多講解的內(nèi)容和時(shí)間。在任務(wù)書中，做這樣的安排：

1.首先講電路原理。相對來說，盡管電路原理難度較大，但這個(gè)部分是不可或缺的。本文的設(shè)計(jì)是，帶領(lǐng)學(xué)生根據(jù)電路圖完成“電路原件表”，并在任務(wù)書里設(shè)置表格進(jìn)行填寫。這個(gè)步驟是對電子元器件識別的不斷熟練和鞏固，是一定要掌握的基礎(chǔ)技能。

2.對電路進(jìn)行分解。根據(jù)功能、作用或其他的分類對電路各部分進(jìn)行分割。強(qiáng)調(diào)該單元電路的邏輯功能關(guān)系，即：該部分電路的作用是什么，由哪些部分決定其功能效果。重點(diǎn)指出關(guān)鍵電路的因果關(guān)系，有什么“因”出什么“果”。這樣在講課的過程中建立起清晰的電路構(gòu)架，而對于過于繁瑣的中間細(xì)節(jié)可以忽略，比如在講解555多諧振蕩器電路時(shí)，我們只要明確電路的結(jié)構(gòu)、作用和輸出計(jì)算公式即可，不必對555多諧振蕩器電路怎么接受外部信號，其內(nèi)部如何作用才達(dá)到這樣的輸出等這些內(nèi)容進(jìn)行過多描述。

3.接著再帶學(xué)生畫出原理框圖。在清楚電路基本構(gòu)成的基礎(chǔ)上，我們要求學(xué)生能畫出原理框圖，在任務(wù)書上也要寫明這個(gè)部分。這個(gè)過程不拘于小節(jié)，最重要就是內(nèi)容完整、邏輯清晰。這是一個(gè)對知識總結(jié)概括的過程，學(xué)生經(jīng)過多次練習(xí)能累積經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)知識。課程結(jié)束之后對學(xué)生能力而言，將會(huì)是一個(gè)質(zhì)的飛躍。

4.完成了理論講解，進(jìn)入實(shí)踐環(huán)節(jié)。我們要引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)任務(wù)書的工作步驟來完成實(shí)訓(xùn)內(nèi)容。在任務(wù)書步驟中，寫明實(shí)踐的步驟以及每個(gè)步驟的具體要求，如果學(xué)生還有更深層次的需求要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步利用教材、相關(guān)資料、書籍和網(wǎng)絡(luò)等進(jìn)行求證，當(dāng)然并不是所有人都樂于去鉆研，在教學(xué)中大部分同學(xué)僅限于完成目標(biāo)任務(wù)，但對于部分有探索精神的學(xué)生而言這是對他們能力的進(jìn)一步錘煉。

三、檢測過程實(shí)施

當(dāng)完成了電路板焊接就要進(jìn)入檢測過程，檢測過程需要通電，盡管是低壓，但還是有一定危險(xiǎn)性，所以就要預(yù)先做好工作流程安排，做到可靠的組織過程保障。

1.檢測的安全措施。開展實(shí)訓(xùn)的第一原則是安全，學(xué)生親自動(dòng)手檢測是重要的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，因此，需要在保障學(xué)生安全的前提下，指導(dǎo)學(xué)生順利完成檢測任務(wù)。對此，筆者采取了兩個(gè)保障措施（1）所有成品首先由老師進(jìn)行初檢，確認(rèn)無短路，電容沒有接反，學(xué)生便可自行進(jìn)行通電測試；（2）測試時(shí)兩個(gè)同學(xué)一組，一人測試一人監(jiān)護(hù)。監(jiān)護(hù)同學(xué)主要的任務(wù)就是確定測試同學(xué)接入的電源是正確的（包括大小和極性），接入后觀察電源電流表的動(dòng)態(tài)，一旦觀察到電源電流表指針劇烈擺動(dòng)，或者聞到任何異味，第一時(shí)間切斷電源。這兩條措施，操作起來并沒有難度，只要認(rèn)真執(zhí)行就能起到很好的保障效果。

2.檢測內(nèi)容。檢測內(nèi)容根據(jù)每個(gè)電路的特性，確定關(guān)鍵測試點(diǎn)，比如，整流電路后的電壓，或者敏感元件信號輸入點(diǎn)前后的對比。在任務(wù)書中將測試的內(nèi)容逐一列出，一般做成表格形式，讓學(xué)生逐步按點(diǎn)完成測試。最終檢測結(jié)果將作為電路實(shí)訓(xùn)課程評分的重要部分。

3.儀表的使用。儀表是檢測的工具，不會(huì)使用儀表何談檢測。其中應(yīng)用最多的是萬用表。對于電工專業(yè)的學(xué)生來說，有專門的儀表課程，在其他多門課程中也會(huì)使用到萬用表，從基本的對電流、電壓和電阻的測量使用來說問題不大。但在電子電路測試時(shí)需要抓住其應(yīng)用特點(diǎn)，在電路檢測中我們使用最多的是電壓擋和歐姆擋。（1）電壓擋，通常我們用來測試各關(guān)鍵點(diǎn)的電壓，即該點(diǎn)對地電壓，可用于調(diào)試電路和判斷電路的狀態(tài)。比如，晶體二極管，正常工作時(shí)二極管正向電壓一般為 0.6～0.7V（鍺管為0.2～0.3V），發(fā)光二極管正向電壓為 1.8～2.2V。當(dāng)正向電壓遠(yuǎn)大于正常值時(shí)，則該二極管視作開路；當(dāng)正向電壓遠(yuǎn)小于正常電壓值或?yàn)榱闱掖_認(rèn)有電流時(shí)，則該二極管視作漏電或短路。[2]另外，在測試時(shí)還可采用線夾將黑表筆固定在接地端，用紅表筆測試各點(diǎn)電位，便捷又快速。（2）歐姆擋，主要用于判斷電路通斷情況和檢查元器件的好壞。比如，對于連接線路通斷，可根據(jù)萬用表阻值大小來判斷；對于電阻的好壞，在測試時(shí)不必將電阻拆下測量，在電路中測量即可，其值會(huì)比標(biāo)稱值略偏小。但特別要注意，歐姆擋的使用一定要是在斷開電源的情況下。

4.故障排除。電路完成后，正確接入電源判斷電路好壞，從通電后電路的狀態(tài)可以很快判斷電路是否達(dá)到要求，如果不能達(dá)到相應(yīng)的輸出要求說明電路存在故障，就需要進(jìn)行檢測分析后排除故障。故障排除，是最難的一個(gè)點(diǎn)，一般來說通用的故障檢測方法有：

（1）直接觀察法。直接觀察法是指不采用任何儀器設(shè)備，也不改動(dòng)電路接線，直接觀察待查電路表面來發(fā)現(xiàn)問題、尋找故障的方法。直接觀察法適用于對故障進(jìn)行初步檢查，一般明顯的故障可用此法。

（2）參數(shù)測試法。參數(shù)測試法是借助儀器來幫助發(fā)現(xiàn)問題、尋找故障元件的方法。這種方法又分為斷電測試法和通電測試法兩種。斷電測試法是在電路斷電的條件下，利用萬用表歐姆擋測量電路或元器件電阻值，借以判斷故障的方法，如檢查電路中連線、焊點(diǎn)及熔絲等是否斷路，底板內(nèi)部是否有斷路、接觸不良等，測試電阻值、電容器漏電、電感器的通斷來檢查半導(dǎo)體器件的好壞等。通電測試法是在通電的條件下，借助于儀器測量電路中各點(diǎn)電壓或支路電流，進(jìn)行理論分析，尋找故障所在的方法，如檢查晶體管靜態(tài)工作點(diǎn)是否正常，集成器件的靜態(tài)參數(shù)是否符合要求，數(shù)字電路的邏輯關(guān)系有無差錯(cuò)等等，均在通電的條件下進(jìn)行測試。

（3）信號尋跡法。信號尋跡法是在電路輸入端加入一定幅度、適當(dāng)頻率的信號，按照信號的流程由前級到后級，用示波器或電壓表等儀器逐級檢查信號在電路內(nèi)各部分傳輸?shù)那闆r，根據(jù)電路的工作原理，分析電路的功能是否正常，從而判斷故障所在部位的方法。檢測時(shí)也可以從輸出級向輸入級倒推進(jìn)行，信號從最后一級電路的輸入端加入，觀察輸出端是否正常，然后，逐級將信號加入前面一級電路輸入端，繼續(xù)進(jìn)行檢查。

（4）單元電路測試法。此法是將整個(gè)電路按電路結(jié)構(gòu)或?qū)崿F(xiàn)功能分割成若干相對獨(dú)立的單元電路，分別進(jìn)行通電測試，先找出有故障的單元，再采用萬用表或邏輯筆找出故障的具體位置。對于一些單元電路間存在聯(lián)系的，比如，存在反饋的環(huán)形電路，振蕩器、穩(wěn)壓器等電路，它們各級的工作情況互相有牽連，這時(shí)可采用分割環(huán)路的方法，將反饋環(huán)去掉，然后，逐級檢查，可以更快地查出故障部分。

（5）比較法。比較法是使用一塊好的電路板與故障電路板進(jìn)行比較。將它們的各點(diǎn)參數(shù)和輸出效果做對比，能快速找到故障板不正常的地方，再結(jié)合電路原理，對電路局部進(jìn)一步檢測，就可以找到故障原因。

（6）替代法。有時(shí)故障比較隱蔽，這時(shí)可用已調(diào)試好的單元電路或組件代替有疑問的單元電路，以此來判斷故障是否在此單元電路。當(dāng)確認(rèn)某一單元電路確有問題時(shí)，還可在單元電路中進(jìn)行局部替代，逐步縮小有故障嫌疑的范圍，盡快找出故障點(diǎn)。有時(shí)元器件的故障不很明顯，如電容器漏電、電阻變質(zhì)、晶體管和集成電路性能下降等，這時(shí)可用相同規(guī)格的優(yōu)質(zhì)元器件逐一替代實(shí)驗(yàn)，就可以具體地判斷出故障點(diǎn)。

（7）電容器旁路法。當(dāng)電路有自激振蕩或寄生調(diào)幅等故障時(shí)，可用一個(gè)容量較大的電容器并聯(lián)到故障電路的輸入或輸出端，觀察對故障現(xiàn)象的影響，據(jù)此分析故障的部位。[3]

檢測的方法多種多樣，但針對電工電子實(shí)訓(xùn)課程完成的項(xiàng)目而言，都屬于小型電子電路，且知識點(diǎn)往往與以往教學(xué)中的內(nèi)容聯(lián)系緊密，就教學(xué)而言，故障成因相對集中，筆者從實(shí)訓(xùn)教學(xué)中總結(jié)了以下兩條：第一，電路中電子元件出錯(cuò)。學(xué)生在電路制作時(shí)很容易出現(xiàn)的問題：電子元件極性錯(cuò)誤、電子元件位置擺錯(cuò)、電路連線出錯(cuò)。所以在故障排除時(shí)第一步要求學(xué)生先檢查以上問題。在筆者以往的教學(xué)中，有60%以上的故障是這類問題導(dǎo)致的。因?yàn)槭切⌒碗娐钒澹@類問題通過直接觀察法來查找工作量也不會(huì)很大，并且行之有效。

第二，焊點(diǎn)虛焊。這一類問題也比較突出，是由于焊接工藝不良導(dǎo)致。這類故障排查，可通過信號尋跡法來檢測，但更行之有效的辦法就是在初檢時(shí)用小起子輕撬，但凡能被撬起的連線基本上屬于虛焊。

在教學(xué)中有80%以上的故障，都是由以上兩個(gè)原因造成的，因?yàn)樵趯?shí)訓(xùn)課程中都是新的電子元件，極少有元件損壞的情況。另外，學(xué)生不是機(jī)器，在制作過程中會(huì)存在粗心、不細(xì)致的情況。所以在故障排除時(shí)，主要通過直接觀察法和信號尋跡法就可以解決絕大部分的問題。另外，檢測時(shí)把握好“因果”邏輯很重要，根據(jù)故障現(xiàn)象，哪一項(xiàng)輸出不達(dá)標(biāo)就找哪一項(xiàng)的“因”，能夠快速鎖定故障范圍，之前強(qiáng)調(diào)邏輯關(guān)系正是因?yàn)槿绱耍诖丝稍谌蝿?wù)書設(shè)計(jì)上加入簡略的故障原因分析表，根據(jù)電路的因果關(guān)系事先帶學(xué)生完成，故障檢測時(shí)就能給學(xué)生提供參考。

結(jié)束語

對于中職生而言，要做一個(gè)電路不是難題，但在此基礎(chǔ)上讓他們進(jìn)一步提高，既掌握實(shí)踐技能又掌握理論知識一直都是我們努力的目標(biāo)。每一次課程，每一次焊接，每一個(gè)故障維修都是最好的鍛煉機(jī)會(huì)，用心上好每次課程，相信“道阻且長，行則將至”。