1、第12卷第2期沙洲職業(yè)工學院學報V ol. 12, No.2 2009年6月Journal of Shazhou Professional Institute of Technology June, 2009 使用Multisim進行電子電路故障診斷錢月花(沙洲職業(yè)工學院,江蘇張家港 215600摘要:探討采用仿真軟件手段進行電子電路故障診斷的新途徑,通過對使用Multisim進行電子電路故障診斷的具體方法的詳細介紹,說明了該途徑行之有效。關鍵詞:Multisim;電子電路;故障診斷中圖分類號:TN702 文獻標識碼:A 文章編號:1009-8429(200902-0024-04Diagnos

2、ing the Fault of Electronic Circuit with the MultisimQIAN Yue-hua( Shazhou Professional Institute of Technology, Zhangjiagang 215600, China Abstract: With a detailed introduction to Multisim, the paper discusses how Multisim can be applied to diagnosing the fault of electronic circuit, which proves

3、to be an effective way.Key words: Multisim; electronic circuit; diagnosing the fault of electronic circuit0 引言電子電路故障診斷及維修技術是從事電子電路生產與維修的工程技術人員必備的專業(yè)技術,剛剛進入電子行業(yè)的技術人員和大中專院校的學生,面對復雜的電路維修,往往顯得束手無策,所以探索一種行之有效的電子電路故障診斷的新途徑顯得極其重要。Multisim是IIT公司推出的電子電路仿真軟件,具有豐富的仿真分析能力,仿真結果十分逼近真實結果。Multisim軟件不僅提供了多種電路分析方法,并且具

4、有故障模擬的功能。筆者通過研究發(fā)現(xiàn),Multisim的故障模擬功能在電子電路故障診斷過程中可以發(fā)揮重要的作用,掌握這一功能并且靈活應用,有助于快速而有效地提高電子電路故障診斷水平。使用Multisim進行電子電路故障診斷,首先要正確讀識電路圖,看懂電路基本工作原理,其次進行電子電路故障分析,然后根據(jù)故障現(xiàn)象畫出電子電路故障診斷邏輯關聯(lián)圖,其后使用Multisim模擬故障功能進行電路故障設置,最后進行電路故障仿真及診斷,找出故障元件。1 正確讀識電路圖,看懂電路基本工作原理正確識讀電子電路圖是維修電子電路最基本的要求。識讀電路圖時必須從大處著眼,從小處著手。從大處著眼就是要統(tǒng)觀電路全局,把電路劃

5、分為幾個大的功能模塊。這些功能模塊的劃分應根據(jù)電路處理信號的內容來劃分,也可以根據(jù)信號放大的階段來劃分。大的電路劃分成幾個大的模塊,大的模塊又可以劃分成幾個小的模塊。只有這樣,通過檢測與分析,才有可能把可疑的故障范圍縮小到一個小的范圍或一個小的模塊。從小處著手,要求我們掌握扎實的基本理論知識,看懂每一個單元電路的基本工作原理。學好單管放大電路的故障論斷與維修方法有助于學習其他復雜放大電路故障診斷與維修。共發(fā)射極放大電路是一個比較典型的單管放大電路,以圖1所示電路為例,該電路正常工作狀態(tài)下,使用Multisim 仿真得到,靜態(tài)工作點如圖2所示。其中Node表示結點,V oltage/Curren

6、t數(shù)據(jù)表示對應結點的電壓值。收稿日期:2009-02-16作者簡介:錢月花(1965-,女,沙洲職業(yè)工學院電子信息工程系工程師。錢月花:使用Multisim 進行電子電路故障診斷 252 電子電路故障分析在看懂電路基本工作原理的前提下,使用理論分析的方法對共發(fā)射極放大電路進行詳細故障分析,詳細列出每一個電路元器件可能的故障點以及與此故障點相應的故障現(xiàn)象。表1 電路元器件可能的故障點及與此故障點相應的故障現(xiàn)象電路元器件 可能的故障點相應的故障現(xiàn)象VCC 電源斷路三極管不能工作, 無輸出信號 T 發(fā)射結斷路、短路; 集電結斷路、短路 三極管不能工作, 無輸出信號 RC 斷路、短路 變大、變小無輸出

7、信號 輸出信號失真RB RB1斷路或阻值變大, RB2短路或阻值變小 RB1短路或阻值變小, RB2斷路或阻值變大 無輸出信號或輸出信號失真 無輸出信號或輸出信號失真 RE 斷路短路或阻值變小、阻值變大 無輸出信號 電路工作不穩(wěn)定 C1 斷路短路或漏電 無輸出信號 輸出信號失真C2斷路 短路無輸出信號輸出信號可能失真或無輸出信號3 根據(jù)故障現(xiàn)象畫出電子電路故障診斷邏輯關聯(lián)圖電子電路的故障分析非常重要,只有基于這一點,才能很準確地畫出邏輯關聯(lián)圖。在電子電路故障診斷過程中,準確畫出邏輯關聯(lián)圖是能否及時準確地找出故障元件的關鍵所在。假定共發(fā)射極放大電路故障現(xiàn)象為無輸出信號。從表1可以看出,無輸出信號

8、的故障原因多范圍廣,任何一個元件發(fā)生故障都可能造成無信號輸出。故障檢測時,首先應該確認有無正確的直流電源,電源正常是電路正常工作的基礎;其次檢測三極管的靜態(tài)工作點是否正常,通過靜態(tài)工作點的檢測和比較,可以快速確定故障元件。共發(fā)射極放大電路無輸出故障診斷與維修的邏輯關聯(lián)圖見圖3。圖1 共發(fā)射極放大電路 圖2 共發(fā)射極放大電路靜態(tài)工作點錢月花:使用Multisim 進行電子電路故障診斷 264 使用Multisim 模擬故障功能進行電路故障設置在Multisim 中各種元器件可以根據(jù)需要設置各種形式的故障(包括開路“open ”、短路“short ”、不同程度的漏電“Leakage ”。假設電路中

9、的三極管Q 集電結存在開路故障,故障設置如下:雙擊仿真電路中的三極管Q 圖標,彈出如圖4所示元件屬性對話框,單擊“Fault ”(故障頁面,選擇引腳編號“2”,并在單選選項中選擇“open ”。假設電路中的三極管Q 發(fā)射結存在短路故障,故障設置如下:雙擊仿真電路中的三極管Q 圖標,彈出如圖5所示元件屬性對話框,單擊“Fault ”(故障頁面,選擇,并在單選選項中選擇“short ”。假設電路中的電容C2存在漏電故障,故障設置如下:雙擊仿真電路中的電容C2圖標,彈出如圖6所示元件屬性對話框,單擊“Fault ”(故障頁面,選擇引腳“1”和“2”,并在單選選項中選擇“Leakage ”,其右邊的下

10、拉列表框所示數(shù)值為漏電程度,漏電程度較小則電阻值較大,本例漏電程度設定為“80”、“”。5 電路故障仿真與診斷以下列出的四種故障實例均是針對共發(fā)射極放大電路無信號輸出這一故障現(xiàn)象進行設置的。需要強圖3 共發(fā)射極放大電路無信號輸出的故障診斷與維修邏輯關聯(lián)圖圖4 開路故障設置圖6 漏電故障設置圖5 短路故障設置錢月花:使用Multisim 進行電子電路故障診斷 27調的是,所設置的故障點不允許先行查看。具體操作方法:首先在Multisim 中對設置有故障的電路進行仿真;然后對仿真結果進行分析,將分析結果與共發(fā)射極放大電路無信號輸出的故障診斷與維修邏輯關聯(lián)圖進行比對,很快就可以診斷出故障點所在;最后

11、將診斷結果與預先所設置的故障點進行核實和確認。故障設置1:在Multisim 中,對故障電路進行仿真,得到靜態(tài)工作點如圖7所示。對該仿真結果進行分析:VCC = 12 V ,電源電壓正常;UCEQ = UC UE = 12 V 0.043 868 V 12 V = VCC ,電壓不正常(電路正常工作狀態(tài), UCEQ = 6.001 4 V ;UBEQ = UB UE = 0.576 6 V 0.043 868 V = 0.532 732 V ,電壓屬于正常范圍。將分析結果與共發(fā)射極放大電路無信號輸出的故障診斷與維修邏輯關聯(lián)圖進行比對,可以診斷出故障原因是三極管的集電結開路。診斷結果與預先設置的

12、故障點相一致,診斷結果準確。故障設置2:在Multisim 中,對故障電路進行仿真,得到靜態(tài)工作點如圖8所示。對該仿真結果進行分析:VCC = 12 V ,電源電壓正常;UCEQ = UC UE = 12 V 0.059 435 V 12 V = VCC ,電壓不正常(電路正常工作狀態(tài),UCEQ = 6.001 4 V ;UBEQ = UB UE = 0.059 435 V 0.059 435 V = 0 V ,電壓不正常。將分析結果與共發(fā)射極放大電路無信號輸出的故障診斷與維修邏輯關聯(lián)圖進行比對,發(fā)現(xiàn)引起這一結果的可能性情況有5種:RB1斷路、RB2短路、發(fā)射結斷路、發(fā)射結短路、RC 斷路。使

13、用Multisim 中的虛擬萬用表逐一對RB1、RB2、RC 進行測量,發(fā)現(xiàn)均正常;當對發(fā)射結進行測量時,發(fā)現(xiàn)發(fā)射結短路。診斷結果與預先設置的故障點相一致,診斷結果準確。故障設置3:在Multisim 中,對故障電路進行仿真,得到靜態(tài)工作點如圖9所示。 對仿真結果進行分析:VCC = 12 V ,電源電壓正常;UCEQ = UC UE = 3.614 2 1.084 6 = 2.529 6 V ,電壓明顯偏低(正常值UCEQ = 6.001 4 V;UBEQ = UB UE = 1.694 3 1.084 6 = 0.609 7 V ,電壓正常。將分析結果與共發(fā)射極放大電路無信號輸出的故障診斷

14、與維修邏輯關聯(lián)圖進行比對,發(fā)現(xiàn)引起這一結果的可能性情況有3種:RC 變值、C2漏電、集電結短路。使用Multisim 中的虛擬萬用表逐一對RC 、RC 進行測量,發(fā)現(xiàn)均正常;當對C2進行測量時,發(fā)現(xiàn)其阻值為6.31 M (正常值為709.7 M ,可以判斷C2漏電。診斷結果與預先設置的故障點相一致,診斷結果準確。故障設置4:在Multisim 中,對故障電路進行仿真,得到靜態(tài)工作點如圖10所示。 對仿真結果進行分析:VCC = 12 V ,電源電壓正常;UCEQ = UC UE = 4.274 9 V 1.732 3 V = 2.542 6 V ,電壓偏低(電路正常工作狀態(tài),UCEQ = 6.

15、001 4 V ;UBEQ = UB UE = 2.354 3 V 1.732 3 V = 0.622 0 V ,電壓偏大(電路正常工作狀態(tài),UBEQ = 0.608 6 V 。將分析結果與共發(fā)射極放大電路無信號輸出的故障診斷與維修邏輯關聯(lián)圖進行比對,發(fā)現(xiàn)引起這一結果的可能性有4種:RB1變小、RB2變大、C1漏電、RE 變小。使用Multisim 中的虛擬萬用表逐一對RB1、RB2、C1、RE 進行測量,發(fā)現(xiàn)RB2阻值不是40 K ,而是70 K 。從上述四種故障實例可以看出,診斷結果與預先設置的故障點相一致,診斷結果準確。(下轉第30頁圖7 集電結開路圖8 發(fā)射結短路圖9 C2漏電圖10

16、RB2變值趙媛媛,彭基龍:用步進的方法實現(xiàn)基本指令編程30 3 用步進方法進行基本指令的程序編寫如果用步進指令的思想進行基本指令的編寫,就可以解決以上的問題。首先,用輔助繼電器代替狀態(tài)器,S0-S22分別用M0-M3代替;然后根據(jù)順序功能圖設計梯形圖,當某一步為活動步時,對應的輔助繼電器為ON,實現(xiàn)轉移時,后續(xù)步為活動步,前一級步被禁止。每一個狀態(tài)由前一個狀態(tài)起動,由后一個狀態(tài)關斷,且被激活的步需要自鎖。如圖3所示,步M0的前級步為M3,轉移條件是T3,后續(xù)步是M1,另外,步M0有一個初始置位條件M8002,所以,M0由M3和T3起動,且M8002并聯(lián)起動,由M1常閉觸點關斷,M0必須自鎖。同

17、樣,步M1由步M0和起動開關X0起動,由M2常閉觸點關斷,除了自鎖,還需要驅動定時器的線圈。步M2由步M1和定時器T1起動,由M3常閉觸點關斷;步M3由步M2和定時器T2起動,由第一個狀態(tài)M0常閉觸點關斷。負載部分只要按照狀態(tài)后的輸出部分寫出即可,同時注意不要雙線圈輸出,如遇到多個狀態(tài)中出現(xiàn)相同的負載,要并聯(lián)在線路內輸出。將順序功能圖改寫為基本指令后,其按順序工作的原理很容易體現(xiàn),而且程序容易讀懂和修改,也易于擴展。如需要某些功能立即動作時,例如在任意情況下停止,只要在負載線路內串接停止開關的常閉觸點即可。圖3 步進方法的梯形圖4 結束語基本指令對負載的控制比較靈活但設計性困難,而步進指令是一種容易理解和學會的編程方法,只是由于它的狀態(tài)往往不能立即被激活而不能實現(xiàn)很多即時控制要求,所以利用步進的方法將順序功能用基本指令體現(xiàn)出來,可以解決這些問題。參考文獻:1 王兆義. 小型可編程控制器實用技術M. 北京: 機械工業(yè)出版社, 2005.2 阮友德. 電氣控制與PLC實訓教程M. 北京: 郵電出版社, 2007.3 王也仿.