電子電路制作過(guò)程人為故障的分析與對(duì)策

王小玲

（西南民族大學(xué) 電氣信息工程學(xué)院，四川成都，610041）

電子電路制作過(guò)程人為故障的分析與對(duì)策

王小玲

（西南民族大學(xué) 電氣信息工程學(xué)院，四川成都，610041）

本文從電子電路制作過(guò)程人為故障的原因入手，著重分析了電子電路制作過(guò)程對(duì)人為制作行為的要求，并探索了電子電路制作過(guò)程人為故障的對(duì)策。

電子電路；制作過(guò)程；人為故障；對(duì)策

0 引言

現(xiàn)階段，高校十分重視學(xué)生動(dòng)手操作能力的提升，以培養(yǎng)技能應(yīng)用型人才。由于高校電子電路制作課程的電路元件較少，需要學(xué)生嚴(yán)格按照電子電路制作標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行制作，以提高電子電路制作的正確性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電路設(shè)計(jì)的多功能調(diào)試目標(biāo)。但是，在實(shí)際電子電路制作過(guò)程中，受各種因素的影響，學(xué)生很容易出現(xiàn)錯(cuò)誤操作，進(jìn)而產(chǎn)生人為故障。在這種情況下，高校電子電路制作課程教學(xué)積極探索減少電子電路制作人為故障的科學(xué)方法。研究電子電路制作過(guò)程中人為故障不僅能夠有效提高電子電路制作的準(zhǔn)確性和成功率，而且對(duì)學(xué)生電子電路制作興趣和學(xué)生動(dòng)手能力的提升有著深刻意義。

1 電子電路制作過(guò)程人為故障的原因

電子電路制作過(guò)程中的人為故障主要包括兩種類型，一種是電子電路元件組裝過(guò)程中出現(xiàn)的人為線路連接錯(cuò)誤，另一種是電子電路接線沒(méi)有錯(cuò)誤，但是卻忽視了連接檢查環(huán)節(jié)，導(dǎo)致調(diào)試或使用過(guò)程中的元件損壞。其中，連線錯(cuò)誤主要是因?yàn)殡娮与娐分谱魅藢?duì)電子電路元件不了解，不熟悉電子電路元件的特點(diǎn)，不會(huì)判別電子電路元件的引腳極性，甚至有些電子電路制作者不了解電路圖的非連接點(diǎn)與連接點(diǎn)之間的規(guī)則，進(jìn)而導(dǎo)致電子電路人為故障。而且，電子電路元件組裝連接錯(cuò)誤的檢修難度較大，存在著很多形式的接線錯(cuò)誤。并且，由于沒(méi)有檢查到電子電路故障點(diǎn)，運(yùn)用電路圖原理來(lái)分析檢測(cè)參數(shù)的難度較大，只能夠根據(jù)電路圖意義對(duì)照連接的線路，檢查效率較低。另外，由于電子電路線路圖是制作者自己安裝的，很難查到電路故障點(diǎn)，進(jìn)而造成電子電路元件損壞。而大多數(shù)電子電路制作過(guò)程中的電路元件損壞都是因?yàn)橹谱魅藳](méi)有對(duì)電子電路進(jìn)行認(rèn)真檢查，電子電路存在著接線故障或其他故障，進(jìn)而導(dǎo)致電子電路在使用或調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)損壞現(xiàn)象。例如，在調(diào)整三極管偏置的過(guò)程中，如果施加的電阻太小會(huì)導(dǎo)致三極管損壞。電路元件損壞的檢測(cè)相對(duì)容易，能夠根據(jù)電路圖分析出相關(guān)的故障數(shù)據(jù)，進(jìn)而找出相應(yīng)的故障元件。但是，電子電路制作過(guò)程中的元件損壞也存在著綜合性故障問(wèn)題，多種元件損壞故障一起出現(xiàn)。例如，電視機(jī)沒(méi)有圖像這一問(wèn)題，如果是自然問(wèn)題應(yīng)該查找天線信號(hào)是否分開(kāi)。如果是人為故障則需要查電視機(jī)的電路圖，同時(shí)也要檢查是否存在人為故障。綜上所述，高校電子電路制作課程教師可以運(yùn)用學(xué)生在電子電路制作過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)的人為故障進(jìn)行針對(duì)性教學(xué)，提高學(xué)生的電子電路制作能力和調(diào)式能力，加強(qiáng)鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力。

2 電子電路制作過(guò)程故障的對(duì)策

雖然，高校電子信息工程專業(yè)學(xué)生能夠通過(guò)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)看懂電路圖，也能夠根據(jù)電路圖進(jìn)行電子分析。但是，很多學(xué)生都無(wú)法將電子電路符號(hào)與實(shí)際的電子電路元件聯(lián)系起來(lái)，沒(méi)有掌握電子電路的科學(xué)制作方法。并且，在電子電路制作的過(guò)程中，很多教師都采用演示方法為學(xué)生進(jìn)行電子電路制作演示，組織學(xué)生觀察，學(xué)生并沒(méi)有實(shí)際進(jìn)行電子電路制作。而教師的電子電路制作演示比較簡(jiǎn)單，沒(méi)有實(shí)用焊接工具、電路板等相關(guān)的工具，只是將各種電子元件用導(dǎo)線連接起來(lái)為學(xué)生展示電路的功能。但是，這種簡(jiǎn)單的電子電路制作演示難以保證電子電路的正常工作。而且，電子電路元件的質(zhì)量、特點(diǎn)等都具有一定的差異，在開(kāi)展電子電路制作之前，學(xué)生要掌握電子電路元件的特點(diǎn)、外觀、性能記憶使用方法。另外，由于電子電路課程教學(xué)過(guò)程中的元件使用有限，需要學(xué)校購(gòu)買多種參數(shù)的電子元件，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)各種各樣電子元件的了解。

2.1 合理制作電路圖

學(xué)生在掌握電子元件連接和電子元件檢測(cè)技能的基礎(chǔ)上能夠根據(jù)電路圖按照電子電路制作規(guī)范進(jìn)行正確連線。并且，電子電路制作者在制作過(guò)程中習(xí)慣看電路圖，根據(jù)電路圖進(jìn)行連接。因此，電子電路的制作與電路圖的走線比較相近。在這種情況下，電子電路制作人員應(yīng)合作制作電路圖，保證電路圖的準(zhǔn)確性，進(jìn)而使制作者能夠按照電路圖正確進(jìn)行電子電路制作。另外，在制作的過(guò)程中，學(xué)生和教師可以幫助制作者按照電路圖對(duì)電子電路制作進(jìn)行檢測(cè)，減少人為故障。除此之外，在電子電路制作過(guò)程中遇到集成塊制作需要使用集成塊轉(zhuǎn)換插座，并采用替換法進(jìn)行檢測(cè)和調(diào)試，減少電子元件組裝過(guò)程中出現(xiàn)的人為事故。

2.2 采用SVM電子電路故障預(yù)測(cè)方法

電子電路故障預(yù)測(cè)，能夠有效預(yù)防電子電路制作過(guò)程中人為故障的發(fā)生，降低人為故障發(fā)生幾率。為此，我們可以引入當(dāng)前電子電路故障預(yù)測(cè)應(yīng)用范圍較廣的SVM預(yù)測(cè)技術(shù)。SVM以統(tǒng)計(jì)學(xué)理論為支持，是一種特殊的機(jī)器學(xué)習(xí)算法，在運(yùn)作方式上與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有一定的相似性。它是LS-SVM的回歸預(yù)算，將SVM技術(shù)引入電子電路故障分析，能夠?qū)﹄娮与娐返恼餮b置故障進(jìn)行排查，從而確保其是否能夠正常運(yùn)行。我們通過(guò)對(duì)LS-SVM這一電子電路預(yù)測(cè)算法能夠借助對(duì)數(shù)據(jù)的分析來(lái)進(jìn)行電子電路的回歸建模，以對(duì)故障特性相關(guān)參數(shù)進(jìn)行獲取，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建趨勢(shì)變幻模型，以達(dá)到對(duì)電子電路為例運(yùn)行過(guò)程中故障進(jìn)行科學(xué)預(yù)測(cè)的目的。SVM電子電路故障預(yù)測(cè)流程如圖1所示。

圖1 故障預(yù)測(cè)工作流程圖

具體步驟為：

（1）電子電路各個(gè)元器件的緩變型故障，來(lái)設(shè)定時(shí)間變化器件參數(shù)趨勢(shì)。并依照實(shí)際運(yùn)行情況下的電子電路工作振動(dòng)、溫度等情況來(lái)決定時(shí)間間隔時(shí)長(zhǎng)?？梢允?h或5h任意時(shí)長(zhǎng)；

（2）對(duì)某一時(shí)刻電子電路中各個(gè)元件的參數(shù)值設(shè)置電路，以此來(lái)進(jìn)行仿真設(shè)定；

（3）對(duì)電路中的電流、電壓等信號(hào)進(jìn)行選定，將其設(shè)置為對(duì)故障進(jìn)行檢測(cè)的信號(hào)，并對(duì)其波形數(shù)據(jù)變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)、獲??；

（4）以故障特征具體的參數(shù)值與所監(jiān)測(cè)到的信號(hào)值，兩者之間的關(guān)系為依據(jù)，來(lái)進(jìn)行電子電路實(shí)際故障參數(shù)的計(jì)算；

（5）對(duì)上述過(guò)程予以重復(fù)計(jì)算，以獲取不同時(shí)刻電子電路故障具體特征參數(shù)，用作LS-SVM故障預(yù)測(cè)樣本；

（6）通過(guò)LS-SVM來(lái)對(duì)未來(lái)各個(gè)時(shí)段內(nèi)的電子電路故障性能特征參數(shù)值實(shí)施科學(xué)預(yù)測(cè)；

（7）對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，在實(shí)現(xiàn)故障預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上，對(duì)防御對(duì)策進(jìn)行合理制定。

2.3 采用正確的測(cè)試方法

在電子電路制作過(guò)程中，如果測(cè)試方法不當(dāng)，極易導(dǎo)致電子與原件損壞。常見(jiàn)的因測(cè)試方法不當(dāng)而產(chǎn)生的人為故障主要包括短路故障、過(guò)流故障、過(guò)壓故障燈。為了避免這些故障，電子電路制作人員應(yīng)積極學(xué)習(xí)并掌握電子電路測(cè)試的原則和步驟，學(xué)會(huì)正確使用電子電路測(cè)試方法。為此，電子電路制作人員應(yīng)積極采用電阻測(cè)量法來(lái)檢測(cè)電路中是否存在著短路故障。并且，電子電路制作人員應(yīng)測(cè)量整機(jī)總電流，進(jìn)而檢測(cè)電路元件是否正常工作。另外，電子電路制作人員可以通過(guò)測(cè)動(dòng)態(tài)電流進(jìn)行功能調(diào)試，采用分步功能調(diào)試的方法，逐步完成對(duì)電子電路的總體調(diào)試。這是因?yàn)?，電子電路由多個(gè)電路組合組成，并且，各單元電路的測(cè)試方法很容易掌握，可以在一般性檢測(cè)之后采用集成塊插座進(jìn)行替換檢修，對(duì)電路元件故障和線路故障進(jìn)行檢測(cè)。除此之外，教師在進(jìn)行電路檢測(cè)之后可以采取針對(duì)性檢測(cè)，根據(jù)學(xué)生的電路故障進(jìn)行針對(duì)性指導(dǎo)，并根據(jù)電路故障采用相應(yīng)的測(cè)試方法，增強(qiáng)電路測(cè)試的正確性。

[1]謝燕美.電子電路制作與調(diào)試一體化課程的開(kāi)發(fā)與實(shí)施[J].教育研究.2013.(07).

［2］何希才. 新型集成電路及其應(yīng)用實(shí)例［M］.科學(xué)出版社.

The analysis and Countermeasure of the artificial fault in electronic circuit

Wang Xiaoling
(Southwest national university electrical information engineering college,Chengdu Sichuan,610041)

This article starts from the process of making artificial reason fault of electronic circuit, analyzes the requirements for human behavior making electronic circuit manufacture process, and explores the Countermeasures of electronic circuit manufacture process for fault.

electronic circuit; manufacturing process; artificial fault; countermeasure

王小玲（1962.5-），女，漢族，四川浦江人，本科，高級(jí)實(shí)驗(yàn)師，主要研究方向?yàn)殡娮蛹夹g(shù)。