О надёжности

mErLin

RA-1103G
Всегда подсознательно не доверял крупноразмерным жидкокристаллическим стекляшкам, работающим где-либо, кроме уютных офисных мониторчиков. Глупо, но факт.

Намедни Всевышний - почуяв, что с уходом в прошлое ЭЛТ вера моя начала слабеть - решил укрепить недостойного раба в его опасениях. Короче, ставлю софт на боевое изделие, большую часть которого составляет панельно-безвентиляторный промышленный комп в металлическом корпусе размерами 22". Штука сравнительно дорогая, даже несмотря на тайваньское происхождение. А главное - мне это изделие послезавтра сдавать заказчику. Каковой угрожает финансово меня покарать и лишить своих милостей, буде изделие окажется не сдано после 9000-ного китайского предупреждения о сроках.

Подхожу к рабочему столу, шваркая пластиковыми подошвами по линолеуму, прикасаюсь к стальному корпусу... Тресь! Меня прилично дёргает статикой, а экран гаснет. Совсем. При повторных попытках включить панельник, из его корпуса начинает ощутимо нести горелым. В иступлении хватаю отвёртку, вскрываю корпус (благо даже полная разборка таких ОЕМ-овских компов покрывается гарантией, а все платы расположены на одной плоскости) и после недолгих камланий обнаруживаю пробитый и ажно расколотый термоударом крохотный неполярный электролитик на плате питания ламп подсветки. Беру паяльник, меняю усопший компонент на обнаруженный в загашнике здоровый советский кондёр - (100В вместо 50), проверяю фон осциллографом и включаюсь. Всё фурычит - тема закрыта.

На следующий день. Аэродром. Рассказываю приятелю о том, что всё в этом проклятом мире скурвилось, а тайваньцы разучились делать электронику. Приятель садится в ероплан и начинает включать свою убер-мега-стеклянную кабину. Стрелочными приборами у него продублированы только указатель скорости, высотомер. А ещё - температура масла в виде цифрового, но "неинтеллектуального", мелкоразмерного индикатора. Горизонт-же, всякие вариометры и компасы, контроль двигла существуют исключительно в виртуальном виде. И вот включает приятель свою цветомузыку. Правый экран контроля двигателя запускается нормально. Левый дисплей пилотажных приборов - хлобысь! - и гаснет. По периодическим коротким вспышкам экрана заключаю, что проблема похожая - нелады с запуском подсветки. Перед этим самолёт стоял в неотапливаемом ангаре и некоторое время побыл на улице со сдвинутым фонарём при температуре -24оС. Этого для жалкой, сделанной южанами и для южан электроники, оказалось достаточно ;)

Правда, минут через 15 прогрева двигла электроника таки отогрелась и зачирикала. А вот если-бы в полёте и в СМУ?
 
Реклама
А там не светодиодная подсведка? Что за архаизм?
Да фиг её знает. Очень короткие вспышки при подаче питания (при том, что дивайс, в целом, питается от 12В) навели меня на мысль о незапуске генератора питания подсветки. Во всяком случае, в моём панельнике на подсветку идёт 51В. Т.е. однозначно - что-то люминесцентное (вакуумное или твердотельное - сказать не могу). На самом деле, твердотельная электролюминесцентная подсветка - не такой-уж архаизм. Во всяком случае, в военных аппаратах она, думаю, будет стоять ещё очень долго. Мне, кстати, она больше нравится - светит гораздо ровней. На светодиодных поделиях, которые повсеместно стоят в бытовых ноутбуках, можно заметить по краям точечность источников.
 
Подхожу к рабочему столу, шваркая пластиковыми подошвами по линолеуму, прикасаюсь к стальному корпусу... Тресь! Меня прилично дёргает статикой, а экран гаснет. Совсем. При повторных попытках включить панельник, из его корпуса начинает ощутимо нести горелым. ... обнаруживаю пробитый и ажно расколотый термоударом крохотный неполярный электролитик на плате питания ламп подсветки. Беру паяльник, меняю усопший компонент на обнаруженный в загашнике здоровый советский кондёр - (100В вместо 50), проверяю фон осциллографом и включаюсь. Всё фурычит - тема закрыта.
Очень странная история:eek:.
Т.е., доброкачественный неполярный электролитик (безразличный к переполюсовке) в источнике питания (ИП) в принципе может взорваться только от значительного перенапряжения (не менее 130...150% от номинала, т.е., не менее 150...180% рабочего напряжения) - например, спровоцированного помехой от статического разряда, наведенной на схему управления этого ИП, но странно, что при этом не сгорел какой-то из полупроводниковых ЭРИ в этом ИП. Странно также, зачем там неполярный электролитик. И вообще странно хоть какое-то воздействие на работу встроенного ИП статическим разрядом на корпус аппарата - в отличие от весьма вероятного сбоя или необратимого отказа логики.

Кстати, статические разряды при сборке и/или наладке РЭА - основная причина образования скрытых дефектов в РЭА (прежде всего, в КМОП микросхемах и ППП), которые постепенно разрастаются и со временем (через недели, месяцы и даже годы) приводят к отказам РЭА. Вообще, при отказе какого-либо ЭРИ я обычно пытаюсь разобраться, какие ЭРИ в принципе могли пострадать "за компанию" и по-возможности меняю их. Более того, катастрофический отказ какого-либо ЭРИ часто бывает лишь следствием частичного отказа совершенно другого ЭРИ. Так что я бы поостерегся от логики типа "Всё фурычит - тема закрыта".

... По периодическим коротким вспышкам экрана заключаю, что проблема похожая - нелады с запуском подсветки. Перед этим самолёт стоял в неотапливаемом ангаре и некоторое время побыл на улице со сдвинутым фонарём при температуре -24оС. Этого для жалкой, сделанной южанами и для южан электроники, оказалось достаточно ;)
Минимальная рабочая температура (далее - МРТ) - это вообще одна из наиболее серьезных проблем в электронике. Я применяю только ЭРИ приличных фирм и только те ЭРИ, у которых МРТ, указанная в их НТД, не выше МРТ моих изделий. Тем не менее, когда у меня пошли работы с МРТ -50 или даже -55 град (вместо привычных -40 град) начались приключения. Например, оказалось, что многие экземпляры микросхем ОРА2340UA (сдвоенный КМОП ОУ класса "Rail-to-Rail") уважаемой фирмы Texas Instruments, с официальной МРТ -55 град, на самом деле где-то в районе -50 град начинают вести себя совершенно неадекватно:
- в момент переключения (при работе в качестве компаратора) возникает чудовищный импульс сквозного тока по питанию ОУ (порядка 200 мА:D), который создает провал напряжения питания и т.д.,
- были случаи обратимой потери функционирования этого ОУ ниже примерно -50 град.
Причем эти приключения имели место с микросхемами из не менее двух разных партий, купленными у авторизованного дилера TI.

Вообще, я применяю импортные ЭРИ приличных фирм уже почти 20 лет. За это время через мою лабораторию прошли десятки тысяч микросхем и ППП, и до недавнего времени не было ни одного неспровоцированного отказа этих ЭРИ (т.е., все немногочисленные отказы имели причину - обычно нарушения антистатики у торговцев или у нас, реже - нарушения формовки выводов и т.п.). А крайние пару лет вдруг стали появляться повторяющиеся якобы беспричинные отказы импортных ЭРИ:eek:. ИМХО, тому 2 причины.

1) Китайские подделки популярных или особо дефицитных ЭРИ - есть подтвержденные факты. Подробности здесь неуместны, но "их есть у меня".

2) Конкуренция ведущих фирм между собой по параметрам ЭРИ и ценовая конкуренция с теми же континентальными китайцами, в условиях нарастания "всеобщей дебилизации" ((С) - мое выражение) и власти маркитантов, все чаще приводят к тому, что прогресс в основных параметрах ЭРИ сопровождается ухудшением их устойчивости к воздействиям, которые предусмотрены НТД, но не встречаются в массовых применениях.

Вторая из указанных причин - единственное рациональное объяснение эпопеи, с которой я намучился в прошедшем году. А именно, были сплошные отказы всех новейших типов мощных диодов Шоттки (класса 200В*20А) различных ведущих фирм в действительно тяжелом режиме, но не превышающем пределов НТД (с обычными запасами), - при том, что сопоставимые диоды старых типов (рубежа веков) надежно работали в сопоставимых режимах:eek:. Кончилось тем, что применили отечественный аналог амерского диода, снятого с производства как морально устаревшего, - и все заработало:D.
 
Последнее редактирование:
Перед этим самолёт стоял в неотапливаемом ангаре и некоторое время побыл на улице со сдвинутым фонарём при температуре -24оС
Посмотрел ТТД на современные (Proline 21 Rocwell Collins) дисплеи.
Встроенные обогреватели и датчики температуры обеспечивают включение дисплея в диапазоне от -20С до +55С.
Если ниже 20С - то увы, сначала грей кабину.
 
в принципе может взорваться только от значительного перенапряжения
Он не взорвался от перенапряжения. Его банально пробило и, тем-самым, закоротило + и - питания. В ответ на что он нагрелся и развалился. Когда я подобрался к плате и попытался ещё раз включить, то корпус конденсатора был треснут и там проскакивала искра
 
И вообще странно хоть какое-то воздействие на работу встроенного ИП статическим разрядом на корпус аппарата
Тут ничего не могу сказать. Корпус был неземлёный. Питание = 24В. Весьма вероятно, что вторичный источник подсветки был соединён напрямую с внешним питанием (судя по жгутам - очень было похоже на то). Если искра с корпуса каким-то образом перескочила на провод питания, пошла оттуда в инвертор и вызвала какой-то импульс на трансформаторе, то вполне возможно, что скачок мог пройти через него и повышенное напряжение пробило кондёр. Хотя, может всё проще - в том месте компоненты платы стоят очень близко к внешнему корпусу. Может прошило напрямую. Насчёт неполярного электролита я не совсем уверен - корпус-то для поверхностного монтажа, безо всяких обозначений. Но судя по месту расположения и наличию включённых впараллель мелких кондёров, это может быть только основной фильтрующий кондёр. Да и обломки не были похожи на керамику (хоть микроскопа под рукой и не было). А то, что он неполярный я заключил из полной симметричности обоих его концов - без каких-либо ключей и рисок.

---------- Добавлено в 23:23 ----------

Так что я бы поостерегся от логики типа "Всё фурычит - тема закрыта"
Блок отработал уже 2е суток. Теперь мне главное дотащить его до заказчика, продемонстрировать, что софт почти готов и способен функционировать на данном компе. А потом - гори оно хоть синим пламенем. Всё-равно - "боевой" пуск в штатном контейнере ещё не скоро и (если что) я вполне успею сдать комп в ремонт хоть несколько раз.


---------- Добавлено в 23:27 ----------


Встроенные обогреватели и датчики температуры обеспечивают включение дисплея в диапазоне от -20С до +55С.
То, что там может быть встроена подобная хитрость я, честно-говоря, не знал. Утешает то, что хозяин не знал тоже ;)
 
Так что я бы поостерегся от логики типа "Всё фурычит - тема закрыта".
Вот чего у тебя нет, так это совести. Человек, понимаешь, проблему решил, акт практически подписал и спит спокойно. А теперь он мучаться будет!
 
Посмотрел ТТД на современные (Proline 21 Rocwell Collins) дисплеи.
Встроенные обогреватели и датчики температуры обеспечивают включение дисплея в диапазоне от -20С до +55С.
Температурный диапазон - это фундаментальная проблема любых ЖКИ (а не обслуживающей их электроники, для которой "естественный" рабочий диапазон температур, не вызывающий серьезных проблем, от -40С до +60...70С). Дело в том, что на холоде растет вязкость растворителя в ЖКИ и вообще сокрушительно меняется поведение молекул ЖК в растворителе.

В лучшем случае (при умеренном охлаждении) радикально ухудшается быстродействие ЖКИ, а в худшем случае (при запредельном охлаждении) - полная потеря работоспособности и даже необратимая порча
ass1.gif
. Работа ЖКИ при повышенной температуре тоже проблематична - хотя при любых повышенных температурах, вообще разумных для электроники, вроде не должно быть необратимого повреждения ЖКИ.

Так, лет 10-12 назад я искал подходящий ЖКИ для одного "уличного" прибора, причем искал "в мировом масштабе". Тогда большинство ЖКИ имело минимальную рабочую температуру (МРТ) -10 град и минимальную температуру хранения (транспортировки) не ниже -30 град. Я тогда с трудом нашел относительно доступный (вроде по каталогу RS Components?) ЖКИ с МРТ -30 град и МТХ -40 град. А самые холодоустойчивые ЖКИ, что я тогда видел.в каталогах, были с МРТ -40 град и МТХ также -40 град, причем в их НТД было предупреждение о необратимой порче при охлаждении ниже -40 град :ass1:.

Тогда уже были (и в мире, и в РФ) специальные холодоустойчивые ЖКИ и дисплеи для ВТ, но они значительно отставали от гражданских аналогов по характеристикам в НКУ и стоили неизмеримо дороже. Сейчас ситуация наверняка улучшилась, но проблема не исчезла.
... Если искра с корпуса каким-то образом перескочила на провод питания, пошла оттуда в инвертор и вызвала какой-то импульс на трансформаторе, то вполне возможно, что скачок мог пройти через него и повышенное напряжение пробило кондёр. Хотя, может всё проще - в том месте компоненты платы стоят очень близко к внешнему корпусу. Может прошило напрямую. ...
Непосредственный пробой блокировочного конденсатора статическим разрядом совершенно нереален. Стандартная модель STD-MIL-883, принятая во всяких разборках по стойкости к статике, - это емкость 100 пФ последовательно с сопротивлением 1,5 кОм (т.н. "Human body"), а максимальное статическое напряжение на этой емкости, которое бывает, когда волосы дыбом и искры летят - это не более 15 кВ (электризация хороших диэлектриков при пониженной влажности воздуха). Такой заряд даст лишь1,5 В на конденсаторе с емкостью всего лишь 1 мкФ (тут передается именно заряд, а не энергия - она в основном рассеивается в активном сопротивлении цепи).

Так что взрыв конденсатора (неважно, какого он типа, - важно, что его емкость заведомо намного больше, чем 0,1 мкФ), синхронный со статическим разрядом, мог быть только следствием значительного перенапряжения, которое вызвано сбоем в схеме управления ИП под действием этого статического разряда. Но тогда возникает очень сильное подозрение, что пострадали и другие ЭРИ
ass1.gif
- в лучшем случае, только в пределах этого ИП.
... Человек, понимаешь, проблему решил, акт практически подписал и спит спокойно. А теперь он мучаться будет!
"Предупрежден - значит вооружен" (С):).
 
Реклама
Он не взорвался от перенапряжения. Его банально пробило и, тем-самым, закоротило + и - питания. В ответ на что он нагрелся и развалился. Когда я подобрался к плате и попытался ещё раз включить, то корпус конденсатора был треснут и там проскакивала искра
прошу прощения за чайническо-ламерный взгляд - сам я электронщик скажем прямо никакой, хотя в радиокружок в детстве ходил. Зато поработал бок о бок с действительно грамотным электронщиком. Его подход был таков, что "изучаешь конструкцию и восстанавливаешь ее принципиальную схему". Да, со всеми номиналами, напряжениями, токами... гора справочников в помощь. И тогда обязательно найдется причина, почему горит тот или иной транзистор или в данном случае - кондер. Кто-то загоняет его в нештатный режим - по току или по напряжению... или переменка проходит туда, где ее не должно быть. И вот этого "кто-то" надо вычислить... и тогда будет щастье!
 
Любопытный пример реализации сверхвысокой надежности БРЭО - в небольшой статье "Новая электроника поездов Московского метрополитена" (http://www.autex.ru/dspa/dspa2013/newEl2c.pdf ). Вот представительные выдержки оттуда (порядка 50% этой статьи).
В эти дни заканчивается большая работа по испытанию системы управления на новых вагонах 81-760, и первые 48 составов метро уже можно увидеть на линиях депо Новогиреево и Варшавское (желтая и серая ветки). Это результат напряженного труда кооперации более чем десятка предприятий со всей России (помимо Московского региона – Мытищинский завод, НИИП, ИПУ РАН, AUTEX Ltd. – Чебоксары, Санкт-Петербург, Ростов…) и действительно серьёзный успех внедрения современной электроники. Очень многое здесь «впервые» (в том числе, возможность безопасного и полностью автоматизированного управления составом без машиниста в непростых условиях московского метро с его напряжённым графиком), и по степени сложности эта многопроцессорная система на базе ЦОС (цифровой обработки сигналов - ЛевМих) – редкий пример внедрения изделия такого уровня в гражданской технике.

В наше время, когда космонавтика уже мало кого впечатляет, и есть ощущение, что с помощью нового iPad можно решить самые сложные задачи, трудно удивить кого-либо успехами в управлении поездом. К тому же, в эпоху одноразовых вещей, когда давно исчезли служившие по 20 лет ботинки или лампочки, не говоря уже об автомобилях – безотказные поезда со сроком службы 30 лет – анахронизм, противоречащий главному тренду современной цивилизации: обновить, выбросить, стимулируя «экономику потребления». При этом и электроника системы управления поезда, рассчитанная на 10 лет исправной работы в тоннеле и на морозе, выглядит странно рядом с недолговечными гаджетами, проживающими хотя и яркую, но, в среднем, двухлетнюю жизнь, наполненную «зависаниями» и сбоями (причем большинство этих сбоев пользователю почти не заметны, так как работа идет не в реальном времени). В стороне от этого процесса «принудительного обновления» пока остались поезда и, пожалуй, самолёты. Рассмотрим, что же такое поезд метро.
...

Для обеспечения нужного уровня безопасности в условиях воздействия внешних факторов и помех многопроцессорная распределенная система управления, обслуживаемая более чем 700-ми датчиками, содержит специализированные блоки сверхвысокой надежности. В частности, компанией AUTEX Ltd. был разработан интеллектуальный блок безопасности «БАРС». Он представляет собой 6-процессорную систему на базе DSP (с фиксированной точкой), архитектурно выполненную в виде двух сдвоенных автономных каналов (2х2), защищенных гальваническим барьером 10kV30pF с изолированным и распределенным питанием, а также многочисленными цепями самодиагностики.

Заданная вероятность опасного отказа около 10-14 достигается целым рядом методов: от «пилотирования» (когда вместе с основным сигналом одновременно обрабатывается «пилот», результат по которому известен, и этим поверяется система) до применения различающейся алгоритмики в дублирующих каналах и дополнительной рассинхронизации процессов – для исключения однотипного влияния внешнего фактора (помехи). Следует заметить, что наиболее «ответственная» элементная база в двух автономных каналах также различна.

... Вместо общепринятого мажорирования используется сложное многоступенчатое голосование, когда сначала каждый из пяти интервалов в каждой части канала дополняется диагностической информацией, определяющей вес его «голоса», а потом результирующие веса определяют общий уровень достоверности для суммарного интервала в 100 мс. Следует отметить, что многие функции управления составом оперируют куда большими временами, чем 0.1 секунды, и это дает дополнительный запас по достоверности и безопасности. При этом постоянно учитывается самая разная диагностическая информация – от уровня внешних помех и вибрации до температуры в блоке, токов потребления, стабильности питания и параметров обмена по цифровым шинам. В общей системе управления участвует информация с четырех блоков «БАРС», поскольку этих блоков в каждой голове состава стоит два, причем в нормальном режиме второй комплект тоже работает, а не просто используется как «горячий резерв».

Система построена так, чтобы при любых отказах деградация была поэтапной и контролируемой – с максимальным приоритетом безопасности. Для этого в конструкцию «БАРС» заложен целый ряд автономных датчиков, не зависящих от остальной системы и ее интерфейсов. Кроме этого, блоки наделены исключительными полномочиями и, даже в случае выхода из строя всей остальной системы, любой из них может осуществить безопасное торможение путем снятия специальных сигналов непосредственно с управления тормозной системы – минуя все интерфейсы.

Все приложения ЦОС в данном блоке также имеют своей целью повышение безопасности, и ввиду этого требования ко всей алгоритмике и программной реализации – робастность и контролируемость деградации. Здесь следует отметить специальную структуру фильтров, методы контроля памяти и верификации данных. ...

Отдельного разговора заслуживает то, как выбираются компоненты для таких систем. В современной ситуации с контрафактами, откатами, недобросовестным снабжением, задача обеспечения надежности в ситуации, когда на кону жизнь людей, стоит особенно остро.

... Ситуация усугубляется ещё и тем, что в последние годы даже у ведущих мировых производителей, ввиду экономического кризиса и замены кадров на молодёжь, стали появляться проблемы с контролем качества сложных изделий. По-видимому, это только начало процесса, который разработчикам придётся дополнительно учитывать при создании изделий ответственного применения.
...

Прошу также обратить внимание на последний абзац в цитате - "в последние годы" я лично столкнулся со сходными проблемами:
... я применяю импортные ЭРИ приличных фирм уже почти 20 лет. За это время через мою лабораторию прошли десятки тысяч микросхем и ППП, и до недавнего времени не было ни одного неспровоцированного отказа этих ЭРИ (т.е., все немногочисленные отказы имели причину - обычно нарушения антистатики у торговцев или у нас, реже - нарушения формовки выводов и т.п.). А крайние пару лет вдруг стали появляться повторяющиеся якобы беспричинные отказы импортных ЭРИo_O. ИМХО, тому 2 причины.

1) Китайские подделки популярных или особо дефицитных ЭРИ - есть подтвержденные факты. Подробности здесь неуместны, но "их есть у меня".

2) Конкуренция ведущих фирм между собой по параметрам ЭРИ и ценовая конкуренция с теми же континентальными китайцами, в условиях нарастания "всеобщей дебилизации" ((С) - мое выражение) и власти маркитантов, все чаще приводят к тому, что прогресс в основных параметрах ЭРИ сопровождается ухудшением их устойчивости к воздействиям, которые предусмотрены НТД, но не встречаются в массовых применениях.

Вторая из указанных причин - единственное рациональное объяснение эпопеи, с которой я намучился в прошедшем году. ...

ЗЫ. Немного о фирме AUTEX Ltd. Я являюсь их постоянным клиентом с конца 90х, делал у них очередной заказ сегодня утром, и тогда обнаружил цитированную статью. У этой фирмы 2 любопытные особенности.

1) Она устойчиво "стоит на двух ногах". Одна нога - дистрибуция (включая розничную торговлю) продукции американской микроэлектронной корпорации "Analog Devices Inc" (ADI - один из ведущих мировых производителей аналоговых и аналого-цифровых микросхем для профессиональной электроники, AUTEX Ltd - один из трех российских дистрибьюторов ADI).

Вторая нога - разработка и производство разной профессиональной электроники (систем сбора данных и систем управления) на основе т.н. цифровых сигнальных процессоров (DSP). AUTEX Ltd не афиширует эту сторону своей деятельности, но все, кому надо, о ней знают. А основатели и руководители AUTEX Ltd - доктора технических наук, в прошлой жизни - авторитетные спецы Института Проблем Управления (ИПУ) АН СССР, а сейчас научные руководители разработок, ведущихся в AUTEX Ltd.

2) Сочетание торговли ЭРИ с разработкой и производством РЭО - редкое, но не уникальное. Однако AUTEX Ltd - единственный известный мне торговец ЭРИ с "монокультурой": они торгуют только продукцией ADI. Поэтому я подозреваю, что бизнес AUTEX Ltd в разработке и производстве по масштабам соизмерим с торговлей - а в других известных мне случаях или давно произошло разделение на 2 фирмы (торговую и научно-производственную), или разработка и производство ведутся не столько ради прямого дохода от этого, сколько ради улучшения сбыта в торговле (разработка и выпуск изделий, способствующих расширению применения продаваемых ЭРИ, а также "поддержание формы" консультантов по применению ЭРИ).

ЗЗЫ. Впрочем, я знаю и противоположную ситуацию - когда основным (по масштабам) бизнесом частной фирмы являются разработка и производство РЭО, а сопутствующий бизнес - торговля ЭРИ того же профиля, но более широкой номенклатуры.
 
Последнее редактирование:
Назад