TÉCNICAS DE MANUTENÇÃO ELETRÔNICA

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1 MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ CAMPUS PONTA GROSSA CURSO SUPERIOR DE TECNOLOGIA DE AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL TÉCNICAS DE MANUTENÇÃO ELETRÔNICA

2 Formatado: À esquerda Elaborado por: Prof. Jair Urbanetz Junior, M. Eng. Prof. José da Silva Maia, M. Eng. Formatado: Recuo: À esquerda: 0 cm, Primeira linha: 0 cm 2

3 SUMÁRIO SOLDAGEM DESSOLDAGEM PESQUISA DE DEFEITOS DEFEITOS INTERMITENTES REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

4 TENOLOGIA DE MONTAGEM Baseia-se na tecnologia selecionada para fazer a interconexão elétrica dos componentes do circuito. As montagens visam garantir o bom contato elétrico, evitar curtos circuitos, isolação elétrica adequada e permitir a dissipação térmica dos componentes, bem como suportar as condições ambientais e mecânicas. A técnica convencional de montagem consiste em uma placa de circuito impresso (PCI), onde a fixação e o contato elétrico são obtidos pela inserção dos terminais dos componentes (leads) em furos existentes na PCI (ilhas) e posterior solda das junções. As PCIs são substratos isolantes sobrepostos (PCI face simples) de uma camada ou (dupla face) duas finas camadas de material condutor (cobre). Os substratos isolantes de uso mais comum são: fenolite, epóxi; laminados de fibra de vidro agregados por resinas (são mais caras, porém apresentam melhor resistência mecânica e suportam condições ambientais adversos elevada temperatura e umidade); filmes de poliester utilizados para PCI flexíveis ou placas especiais multicamadas (PCI multlayer). Há placas que apresentam deposição de cobre no interior dos furos, são as ditas placas de furos metalizados. Quanto maior o número de layer na placa é maior a densidade de circuitos que ela pode suportar. Neste caso diminui os efeitos de resistências, capacitâncias e indutâncias parasitas e indesejáveis. Entretanto os sitemas multilayer apresentam algumas desvantagens: exigem profissionais mais qualificados para projeto e montagem, requer um volume mínimo para tornar economicamente viável. Uma técnica modular de montagem destinada a pequenos protótipos são os proto board com as vantagens de grande velocidade de montagens, permitindo alterações no circuito, é reutilizável, propiciando baixo custo de montagens, durabilidade superior a 100 ciclos. Inserção e extração dos componentes por furo. Como desvantagem temos a instabilidade do circuito, maus contatos, resistência, capacitância e indutância parasitas altas, limitação de corrente no circuito, máximo de 5 A nominal, limitação de freqüência provocada pelas reatâncias parasitas, a bitola dos componentes devem estar entre 22 AWG a 30 AWG. Resitência de contato da ordem de 1mΩ a 10 mω. A SMT - tecnologia de montagem em superfície - que ao invés de inserir componentes com terminais convencionais, os componentes são fixados por colagem e soldados na suprfície da PCI. Nesta tecnologai o componente, dispositivo montado em superfície - SMD ou componente montado em superfície SMC caracteriza-se por: apresentar dimensões físicas bem reduzidas em comparação com componentes de mesma função de tecnologia convencional; por apresentar terminais bem curtos denominados solder pins, ou sem terminais denominados soldering pads. ; apresentam baixo valores de capacitâncias e indutâncias parasitas principalmente pela ausência de terminais para serem inseridos nas placas. Apresentam características iguais ou superiores aos componentes tradicionais. A SOLDAGEM As soldagens são operações importantes executadas durante a montagem de um aparelho eletrônico. O processo consiste em unir dois condutores pela adição de um terceiro material condutor, que estabelece uma ligação permanente e de baixa resistividade entre eles. Este terceiro material se funde a uma temperatura mais baixa, formando uma liga intermetálica. 4

5 A soldagem se destaca entre os vários processos de se colocar permanentemente em contato dois condutores, por suas excelentes características de rapidez, segurança, baixo custo e simplicidade. O processo de soldagem consiste em unir dois condutores (terminais de componentes, fios, cabos, chassis metálicos, etc.) pela adição de um terceiro material condutor, que pode ser fundido a uma temperatura mais baixa, formando uma liga intermetálica entre os três condutores. Os dois condutores são envolvidos pelo material em estado líquido; em seguida, o conjunto é resfriado até atingir a temperatura ambiente. A solda solidifica-se e a junção está feita. A liga que se forma garante a união rígida, permanente e de baixa resistividade entre os dois condutores. As superfícies dos condutores a serem soldados devem ser, antes de tudo, polidas, pois a presença de resquícios de oxidações, de defeitos ou de qualquer outro tipo de sujeira podem fazer a soldagem deteriorar-se mais rapidamente, além de provocar uma resistência elevada entre os dois condutores. Isto ocorre porque, independentemente de o soldador fornecer temperatura suficiente à superfície dos metais, estes não atingirão tal temperatura, devido ao efeito termoisolante do óxido ou da sujeira que recobre a superfície. Este fenômeno pode impedir total ou parcialmente a formação do composto intermetálico, dando origem às chamadas soldas frias. Fig. 1 - Nesta ilustração está representada a soldagem do terminal de um componente ao anel de um circuito impresso. A liga metálica empregada no procedimento de soldagem é um elemento de grande importância. Composta de dois metais principais, o estanho e o chumbo, em proporção aproximada de 60% de estanho e 40% de chumbo, pode ser encontrada no mercado sob a forma de fio, chamado normalmente fio de estanho. Em geral, os fios de solda comerciais fundem-se a uma temperatura de aproximadamente 190 C. O fio de solda contém ainda em seu interior uma resina especial denominada fluxo, sem a qual a alta temperatura de soldagem aceleraria a oxidação das partes a serem juntadas, dificultando ou mesmo impedindo a operação. 5

6 Além disso, essa resina facilita a soldagem, limpando a superfície e protegendo-as do ar, enquanto se trabalha. Se mesmo assim a solda não pegar nas superfícies, só pode existir uma razão: sujeira ou camada de óxido. O problema pode ser resolvido facilmente, limpando-se o local com o auxílio de uma lixa fina. Como trabalhar A principal ferramenta no trabalho de soldagem é aquela que fornece o calor necessário à fusão do material: o soldador elétrico. Essa ferramenta deve ser de boa qualidade, para que o trabalho possa ser feito sem problemas. Portanto, a escolha do ferro de solda deve levar em consideração o tipo, a ponta e a potência em função do trabalho a ser executado. Quanto ao tipo os ferros de soldas podem ser: convencional, em estação com controle de temperatura, em estação de solda e dessolda; eventualmente pode ser encontrado ferro de solda a gás. Quanto à ponta há vários formatos e bitolas que variam de 0,5 a 6 mm com alguns valores comerciais padronizados. Quanto a potência a ser utilizada é função da massa do volume a ser aquecido, respeitando a sensibilidade térmica do componente. Soldar um CI LM 324, do tipo dual line, requer um ferro com potência da ordem de 20 W, enquanto soldar um CI 7812 com encapsulamento típico TO 220 pode requerer um ferro de 40 W e para soldar um SCR do tipo SKR ou SKT pode requerer um ferro de 60 W. Sem contar os casos de reparos que envolvam componentes de potências maiores que vão requerer ferro cuja potência seja de 100 W ou mais. Antes de realizar a soldagem, prepare os componentes, fios ou outros elementos a serem unidos, colocando-os nas respectivas posições de montagem, providenciando uma boa fixação mecânica ou simplesmente inserindo-os no circuito impresso. Lembre-se sempre: a solda é uma ligação elétrica que não garante uma alta resistência mecânica nas ligações entre as partes soldadas. Fig. 2 - Seção de uma solda sobre um circuito impresso de uma só face. O estanho recobre completamente o "nó" e sobe ligeiramente pelo fio. Há dois métodos para soldar os terminais dos componentes, que diferem quanto ao momento em que se cortam os pedaços excedentes do terminal, antes ou depois da soldagem. No primeiro, a liga fundida cobre toda a extremidade do terminal, melhorando a qualidade da solda e evitando as sucessivas manipulações para cortar o pedaço restante, durante as quais há o risco de danificar a solda. No entanto, esse método tem inconvenientes: exige uma grande precisão na determinação do ponto de corte do terminal, para que não fique muito curto nem muito comprido; além disso, os componentes podem facilmente cair do circuito impresso, a menos que se disponha de uma base de apoio para os corpos durante a montagem. O segundo sistema permite uma fixação mais fácil dos componentes já inseridos em suas posições no circuito. Entretanto é preciso cuidado: ao cortar os terminais, use uma ferramenta de boa qualidade, para não exercer nenhuma tração sobre a solda já terminada. 6

7 Qualquer que seja o sistema adotado, as extremidades dos terminais devem sobressair 1 ou 2mm, no máximo, da solda ou de qualquer outro suporte. Para a soldagem de cabos ou fios isolados deve-se antes de tudo, remover o material isolante que recobre a extremidade a ser soldada. Decape 4 ou 5mm da extremidade do fio, tomando cuidado para não danificar o condutor. Um conselho: antes da soldagem, estanhe a região decapada, aplicando a ponta do soldador e o fio de solda, apenas pelo tempo estritamente necessário, sem danificar a capa isolante. Deixe um trecho não estanhado de cerca de 2mm a partir da extremidade da capa do fio. Para principiantes, recomenda-se que o trabalho seja iniciado pelas soldagens situadas fora do circuito impresso como, por exemplo, os terminais de ligação dos potenciômetros, conectores, etc. Assim adquire-se maior habilidade antes de realizar as soldagens mais difíceis. Para efetuar a soldagem, encoste a ponta do soldador às duas partes em contato, para aquecê-las. Depois aproxime o fio de solda, que entra em contato físico com as partes já aquecidas, fundindo-se e espalhando-se. Não demore muito para efetuar a soldagem. Uma solda normal deve durar de 5 a 8 segundos, não mais que isso. Uma soldagem demorada danifica o componente por excesso de calor e pode provocar no caso de se fazer soldagens em placas de circuito impresso, o deslocamento dos filetes de cobre. A quantidade de estanho empregada deve ser suficiente para cobrir completamente a região, deixando, porém, transparecer o perfil dos condutores soldados, o que indica que a solda está bem feita. Depois disso, deixe esfriar, sem tocar na parte soldada antes que atinja a temperatura ambiente. Se for preciso mudar a posição de qualquer condutor, faça-o antes de executar a soldagem ou depois que a solda estiver completamente fria. Você sabe o que é "solda fria? Ou como são feitas as soldagens nos circuitos impressos? Ou, ainda; porque as altas temperaturas podem danificar alguns componentes? Estas são algumas questões tratadas aqui. Para que você obtenha soldagens perfeitas em todas as suas montagens, é indispensável conhecê-las. Para se obter sucesso na montagem de qualquer equipamento eletrônico, é essencial que sua soldagem seja perfeita. A soldagem em circuitos impressos é uma operação delicada devido à sensibilidade dos componentes eletrônicos a altas temperaturas. Um trabalho mal executado pode causar o descolamento das trilhas de cobre da base de resina e, portanto, afetar o funcionamento do circuito depois de montado. Entretanto quando não são muito finas, as trilhas funcionam como radiadores de calor e evitam, ao menos em parte, o problema do descolamento. O soldador deve ser usado apenas pelo tempo estritamente necessário, de preferência encostado ao terminal a ser soldado, para que este aqueça, por condução, a ilha ou terminal de soldagem do circuito impresso. Depois se aplica o fio de solda até fundir uma quantidade de estanho suficiente para cobrir o terminal e a ilha, mas de modo que seu contorno continue visível. Se por algum acidente, a solda se esparramar e formar uma "ponte", fazendo um contato com outra parte do circuito (que originalmente não deveria existirhaver), a maneira mais fácil de corrigir esse problema é a seguinte: esquente bem o local com o ferro de soldar até a solda derreter e em seguida retire o excesso com um pedaço de madeira (é o melhor material para isso). Não use peças metálicas ou plásticas. Quando os furos da placa de circuito impresso são metalizados, o estanho deve escorrer para dentro deles até transbordar levemente do lado oposto, onde ficam os componentes. Ao soldar um pequeno cabo com a extremidade já estanhada, é bom deixar um pedaço de fio descoberto entre a solda e a capa isolante, para que o cabo não perca a flexibilidade. Assim evita-se a sua ruptura em decorrência de movimentos contínuos. 7

8 Como reconhecer uma boa solda Numa soldagem correta, o exterior deve ser limpo e brilhante, evitando-se a formação de poros e rachaduras que comprometam a sua duração. Se houver qualquer tipo de cristalização ou formação granular na solda, isso significa que o soldador não foi aplicado durante o tempo necessário, ou que a área a ser soldada foi movimentada antes de esfriar o estanho. Esse defeito é denominado de solda fria. Um outro problema que pode causar uma solda fria é o uso do ferro de soldar numa temperatura abaixo da adequada. Quando a solda apresenta uma cor cinza-opaco, significa que houve um superaquecimento do ponto soldado, o que também não é bom. Se a solda apresentar esses defeitos, convém repassar os pontos defeituosos com a ponta do soldador e, se necessário, aplicar mais um pouco de estanho para que a resina que ele contém deixe mais limpa a solda anterior. Com este cuidado evitam-se pontos falhos, que podem afetar o aparelho. Fig. 3 - Exemplos de soldagem correta e defeituosa. Na ilustração da direita, o estanho apresenta irregularidades e não cobre completamente a ilha. Alguns cuidados básicos Ao empregar circuitos impressos de face dupla com furos metalizados, preste atenção para que a solda escorra pelo furo até atingir a outra face do circuito. Se isso não ocorrer é possível que a quantidade de estanho seja insuficiente ou então, que a película metálica dentro do furo esteja interrompida. De qualquer modo convém repassar a soldagem e colocar mais um pouco de estanho pelo lado dos componentes. Em caso de dúvida em relação ao contato elétrico entre as trilhas através dos furos, é só verificar com um multímetro logo depois da soldagem, efetuando então os reparos necessários. Ao montar um circuito os terminais que vão servir para a fixação de cabos ou outros elementos, procure fixá-los ao circuito antes da soldagem. Para isso, dobre ligeiramente uma extremidade do terminal, ajustando-o levemente à ilha pelo lado da soldagem, efetuando então os reparos necessários. Para soldar componentes sensíveis a altas temperaturas - transistores, circuitos integrados, diodos, e alguns tipos de capacitor, segure o terminal do componente com uma pinça e coloque-a entre o ponto de soldagem e o corpo do componente. A pinça vai funcionar como 8

9 radiador de calor, irradiando para o ambiente o calor de soldagem antes que este atinja pontos mais sensíveis do componente. Fig. 4 - Soldagem de um terminal no furo de um circuito impresso de face dupla. O estanho escorre pelo furo até transbordar no lado dos componentes. Fig. 5 - Comparação de duas soldagens sobre a mesma trilha de um circuito. A da direita apresenta defeitos resultantes da limpeza inadequada da trilha. 9

10 Passos de uma soldagem Para fazer uma solda bem feita os cuidados são os seguintes: a) Aqueça, por pelo menos 5 minutos o soldador. b) Limpe a sua ponta com uma lima ou lixa. c) Estanhe a sua ponta. Estanhar nada mais é do que molhar com a solda. Encostando a solda na ponta quente do ferro, ela derrete e espalha-se, "molhando" a parte limpa do ferro. d) Verifique se as peças que devem ser soldadas estão limpas. Se não estiverem, limpe-as com uma lixa fina ou lâmina, pois em peças sujas ou gordurosas a solda não "pega". e) Encoste uma peça na outra e aqueça-as com a ponta do ferro. Ao soldar transistores ou outros componentes delicados, segure o terminal com um alicate de ponta para evitar que o calor se propague. f) Encoste a solda nas peças de modo que ela se funda e envolva as partes que devem ser soldadas. g) Não use solda em excesso. h) Retire o ferro e espere a solda esfriar completamente sem deixar que as partes se movam. É fácil perceber quando a solda endurece, pois ela passa de uma cor metálica brilhante para uma cor metálica opaca. i) Se a solda adquirir o aspecto "empedrado" ou tiver dificuldade em fundir-se é porque o ferro não está suficientemente aquecido ou a solda é de má qualidade. A solda não aderirá em peças de alumínio (Fig. 6). Fig. 6 - Procedimentos da Soldagem. 10

11 A DESSOLDAGEM Na montagem de aparelhos eletrônicos, a soldagem é uma das operações mais importantes. Mas o processo inverso (a dessoldagem) também deve merecer um cuidado especial. Para que se possa executar com êxito a dessoldagem de componentes de um circuito, é preciso conhecer em detalhe este procedimento, e adquirir a habilidade necessária para esta tarefa. Há ocasiões em que é necessário desfazer uma ligação elétrica num aparelho ou num circuito, ligação essa que já havia sido soldada. Isso, na verdade, acontece muitas vezes, principalmente quando se precisa fazer um conserto ou uma medição especial. Por essa razão é importante saber executar as operações de dessoldagem com habilidade, para não danificar o circuito. A operação de dessoldagem consiste em separar duas superfícies anteriormente unidas por uma liga de estanho e chumbo. O método mais simples, para isso, é aplicar diretamente o soldador na área da solda, fazendo ao mesmo tempo uma certa tração numa das superfícies soldadas, normalmente no terminal do componente que vai ser desligado. Com a fusão do estanho, a separação é imediata. Esse procedimento, no entanto, apresenta alguns inconvenientes: O estanho não é completamente eliminado do local. Por isso, depois da retirada do componente, é necessário limpar as duas superfícies que estavam soldadas. Mesmo assim elas vão continuar com resíduos de estanho difíceis de eliminar. Se isso ocorrer nos terminais do componente, não será fácil montá-los novamente, pois com os resíduos os terminais se tornam mais grossos e rugosos, e isso impede que sejam encaixados nos furos do circuito. Na superfície do circuito impresso, os resíduos podem fechar total ou parcialmente os furos, impedindo também a passagem de terminais para a montagem dos componentes. Quando exercemos tração para separar superfícies que estavam soldadas, corremos o risco de danificar acidentalmente tanto os componentes como as trilhas de cobre (no caso de um circuito impresso), até mesmo descolando-as do cartão. Essa ocorrência pode comprometer irremediavelmente o circuito, pois o conserto de uma trilha é uma operação bastante difícil, ou, na maioria dos casos, impraticável. Para encaixar o terminal de um novo componente no furo de um circuito que esteja obstruído por estanho é necessário aquecer o local com o soldador no momento do encaixe. Essa operação também é complicada, principalmente se o componente possui três ou mais terminais. É preciso considerar também que um aquecimento excessivo pode danificar o componente. A soldagem obtida nessas condições terá de ser refeita, acrescentando-se um pouco de estanho para fixá-la bem. Tendo em vista tais inconvenientes, não são tão significativas as vantagens desse sistema de dessoldagem (a rapidez e o fato de dispensar ferramentas especiais). Portanto será preferível fazer a dessoldagem com ajuda de acessórios ou dispositivos que permitam retirar o estanho utilizado na soldagem anterior. Esses dispositivos de dessoldagem podem ser, por exemplo, o chamado sugador de solda manual (o mais comumente utilizado), mostrado na figura 7. 11

12 Fig. 7 - Soldador e dessoldador (sugador de solda) separados. Existem também estações de dessoldagem, soldagem e diversas ferramentas de apoio, como as mostradas na figura 8. Fig. 8 - Equipamentos para soldagem e dessoldagem e ferramentas de apoio. 12

13 RETRABALHO EM SISTEMA SMD Requisitos Estação de retrabalho ELETROSTÁTICA Definições O que é descarga eletrostática Quem está sujeito aos efeitos da eletricidade estática Efeitos nos semicondutores Controle de eletricidade eletrostática Precauções e cuidados para reduzir os efeitos da eletrostática. PESQUISA DE DEFEITOS I - INTRODUÇÃO Ao chegarmos a ponto de pretender executar a manutenção preventiva ou corretiva em qualquer equipamento eletrônico, é porque os conhecimentos práticos e teóricos recebidos permitem fazê-los. Os ensinamentos recebidos e acumulados têm, como clímax, a manutenção de equipamentos eletrônicos. Um fator muitíssimo importante é o conhecimento do equipamento em questão, pois não bastará que tenhamos bastante conhecimento dos fundamentos da eletrônica para que possamos por em funcionamento um equipamento eletrônico. Um aspecto entretanto deve ser considerado como ponto pacífico: a manutenção não é uma tarefa tão complicada como possa parecer à primeira vista; para se chegar ser um reparador eficiente e prático, o essencial e verdadeiramente importante para alcançar este objetivo, é estabelecer um método de trabalho, ou seja, uma seqüência de procedimentos na pesquisa do defeito. O método, por si só, não bastará; será necessário sabermos interpretá-lo e, para isto, devemos proceder conscientemente ou, em outras palavras, devemos saber o que estamos fazendo. O técnico poderá tornar sua vida mais difícil, simplesmente por não utilizar um método racional de trabalho. E aqui está a palavra chave: MÉTODO. Elea é tão importante que Descartes escreveu um livro sobre elea, pois, já na sua época, com tecnologia muito menos complexa, sentiu a necessidade de um procedimento racional e organizado para um trabalho eficiente. Em qualquer campo, um trabalho desordenado e sem método fatalmente redundará em desperdício de tempo e dinheiro. II - ASPECTOS GERAIS Freqüentemente técnicos de manutenção gastam tempo precioso tentando encontrar defeitos que não são realmente defeitos ou que poderiam ser encontrados mais rapidamente, se fosse seguido um método ordenado de trabalho. Para um trabalho satisfatório e eficiente, devemos ter como lema as seguintes regras gerais: 13

14 1- Não ignorar uma etapa sem a certeza de seu perfeito funcionamento. 2- Toda e qualquer prova ou medição que não esteja relacionada com a anomalia em questão, deverá ser evitada. 3- A pressa traz conseqüências desastrosas. Não se precipite, pois o trabalho de horas poderá ser transformado em dias. 4- Antes de qualquer medida, estar absolutamente seguro de que o instrumento, de medição ou de prova, acha-se adequadamente ajustado. Os itens acima são baseados em uma sistemática abrangente e podem ser aplicados em qualquer tipo de equipamento, desde um simples rádio de bolso estabilizador monofásico com potência da ordem de 500 VA, até equipamentos profissionais de alta complexidade, como USCAS e conversores microcontrolados podendo abreviar a pesquisa de defeitos, muitas vezes de forma surpreendente. Em equipamentos mais complexos, seria impraticável tentar localizar defeitos apenas com um multímetro, por intermédio de medições de tensão, corrente e resistência, pois enfrentaríamos uma longa e cansativa tarefa. Seria necessário comparar centenas de medidas, existindo a possibilidade de nenhum dos testes revelar o defeito. III - PRÉ-REQUISITOS A todos aqueles que se propõem executar a manutenção corretiva ou preventiva de aparelhos eletrônicos, são necessários alguns pré-requisitos, sem os quais estarão desarmados para enfrentar uma batalha dura, podendo sair perdendo. Eles são apenas quatro: 1 - Conhecimento: do parelho, compreensão do funcionamento do circuito, capacidade para interpretar e analisar os diagramas esquemáticos do equipamento, capacidade de obter informações relativas aos compenentes e interpreta-las, isto é localizar e interpretar DATA BOOKs, DATA SHEETS ou APLICATION NOTES. 2 - Equipamentos:osciloscópio, multímetros, freqüencímetro, analisador de espectro, capacímetro, amperímetro alicate, varivolt, gerador de funções, componentes de reposição, e Ferramentas: estação de solda e dessolda. Chaves de fendas, de boca e de estrias. Pinças, alicates: universal, de bico, de corte. Prensa terminais. 4 - Componentes de Reposição: Resistores, potenciômetros, capacitores, indutores, fusíveis, diodos, transistores, Cis, placas sobressalentes, e Conhecimento - do aparelho. - e compreensão do funcionamento do circuito. - do diagrama esquemático do equipamento. - da Literatura Técnica (dados técnicos). 2 - Equipamentos - osciloscópio. - gerador de precisão. - freqüencímetro. - analisador de espectro. - traçador de curvas. - multímetro. 14

15 - outros. 3 - Ferramentas - alicates (de bico, de corte, etc.). - chaves (de fenda, Phillips, etc.). - soldadores. - dessoldadores. - chave de boca. - pinças. - outras. 4 - Componentes de reposição Nenhum dos itens anteriores pode ser considerado mais ou menos importante do que o outro; todos são igualmente importantes, mas este último é, decididamente de vital importância e absolutamente indispensável. Suponhamos que um ótimo técnico, com equipamentos e ferramentas adequadas, está fazendo a manutenção de um aparelho, o qual conhece muito bem, e dispoõe de toda a documentação do sistema, descobre que um determinado estágio está defeituoso; estágio este, constituído por um circuito integrado e mais alguns componentes, e descobre, ainda, que algumas tensões estão incorretas. O próximo passo será substituir o CI e comprovar o funcionamento correto do equipamento. Mas ele não possui o CI. Então o que fazer? NÃO HÁ NADA A FAZER! Sem componentes adequados para a substituição, simplesmente não haverá manutenção corretiva. IV - CONDIÇÕES DO APARELHO Podemos encontrar, na manutenção corretiva, o aparelho com anomalias que podem ser englobadas em um dos itens abaixo: 1 - O aparelho não está fazendo o que deveria fazer, isto é, o aparelho não está cumprindo sua finalidade. Ex.: um nobreak deixa de alimentar a carga por ocasião da falta de energia da rede. 2 - O aparelho está fazendo o que não deveria fazer, ou seja: está perseguindo uma finalidade errônea ou absurda. Ex.: um carregador de baterias de 24 V está mantendo a tensão de saída em 40 V. Está prejudicando o banco de baterias. 3 - Uma combinação das duas primeiras. Ex.: uma USCA coloca o grupo gerador em operação, alimenta a carga com a energia do grupo, porém a comercial está normal. V - NÍVEIS DE MANUTENÇÃO Os níveis de manutenção existentes podem ser enumerados do seguinte modo: Manutenção em nível de estágio sistema. Manutenção em nível de sistema módulo ou subsistema. Manutenção em nível de componente. 15

16 1 - Manutenção em nível de estágio A manutenção em nível de estágio, como seu próprio nome o diz, exige a substituição direta do todo, estágio ou módulo. Por exemplo, se em um conjunto amplificador, um estágio estiver inoperante, este deve ser substituído por um em perfeitas condições de funcionamento. Isso é possível quando tem os estágios dispostos em módulos removíveis, como explicado na figura 09. Fig Manutenção em nível de estágio. Como definição de estágio, entende-se por um conjunto de componentes que executam uma função bem determinada dentro de um sistema maior, que inclui, necessariamente, outros estágios Manutenção em nível de sistema Entende-se como sistema, um conjunto de equipamentos destinados a tarefas de alta complexidade e/ou de alta precisão e que geralmente envolve vários aparelhos independentes, ou vários estágios com funções independentes, mas que, em conjunto, são orientadas para uma finalidade comum. A manutenção em nível de sistema é aquela que em partes inteiras deste sistema, são trocadas, sem a preocupação com a localização do defeito, dentro dessas partes. Essas partes podem ser aparelhos completos ou parte desses aparelhos, como por exemplo, as placas de um circuito impresso, o cartão de um computador ou um dos módulos de um equipamento de som. Por exemplo: Dado um sitema de abastecimento de energia para uma instalação que exija alto grua de confiabilidade no fornecimento, composto pelos seguintes equipamentos: NO BREAK (UPS) RETIFICADOR QUADRO DE BT USCA CCM Vamos tomar o equipamento NO BREAK como referência. A manautenção a nível de sistema, em uma atitude radical, pode consistir da substituição do NO BREAK. Porém, sem descartar o equipamento, ou seja vamos assumir o equipamento NO BREAK como o sistema, 16

17 pode ser considerado a substituição do módulo retificador, ou do banco de baterias, ou outro módulo qualquer do sistema NO BREAK tomado como o todo. 2 - Manutenção em nível de estágio ou módulo ou subsistema A manutenção em nível de estágio ou módulo, que constitui um subsistema, como seu próprio nome o diz, exige a substituição direta do todo, estágio ou módulo. Por exemplo, se em um conjunto módulo retificador, que é um subsistema do sitema NO BREAK, uma das suas partes estiver inoperante, esta parte deve ser substituída por uma em perfeitas condições de funcionamento. Isso é possível quando tem as partes dispostas em módulos removíveis, como explicado na figura 09. COLUNA DE SEMICONDUTORES FILTROS CIRCUITO DE CONTROLE ALARMES Como definição de estágio, entende-se por um conjunto de componentes que executam uma função bem determinada dentro de um sistema maior, que inclui, necessariamente, outros estágios. 3 - Manutenção em nível de componente A manutenção em nível de componente é o nível de manutenção mais complexo, pois exige um maior desprendimento técnico. Esse nível de manutenção exige o conhecimento do aparelho com o defeito e o emprego de um instrumental relativamente sofisticado. Isso, porque a finalidade da manutenção em nível de componente, é a de encontrar ou localizar e substituir o componente responsável pela anomalia. Essa manutenção é executada após a localização do estágio defeituoso. Essa localização encontra-se em um dos itens da sistemática para a pesquisa da anomalia. Um método para a pesquisa é necessário, pois quando o técnico não está familiarizado com o equipamento, é impraticável tentar localizar o defeito sem uma sistemática preestabelecida. Durante a manutenção, vai-se ao "interior" do estágio, onde fatalmente, encontra-se um ou mais componentes passivos e/ou ativos em pane. VI - MÉTODO PARA A MANUTENÇÃO EM NÍVEL DE COMPONENTE A essa altura, você já deve ter observado que o sistema de manutenção em nível de componente é, na verdade, o mais difícil. Porém não devemos nos amedrontar, pois o difícil torna se, às vezes, impossível somente para aqueles que não usam uma seqüência ou método natural e racional para localizar um componente defeituoso. Assim enumera-se os passos básicos para a manutenção em nível de componente: - inspeção visual. - ligar o equipamento. - verificar a alimentação. 17

18 - setorizar o estágio / módulo. * - localizar o componente. * - substituição. - teste e calibração. Pela simples observação dos itens enunciados, conclui-se que os mais trabalhosos são os itens com asterisco. Não obstante, o item final requer, por parte do técnico, um bom conhecimento do aparelho a ser consertado e também do equipamento necessário para a execução da calibração. Analisaremos sucintamente cada item considerado e faremos uma explanação dos conceitos ligados ao mesmo. 1 - Inspeção Visual A inspeção visual consiste em duas importantes partes. A primeira diz respeito aos componentes, ou seja, o estado dos componentes e acessórios. A segunda diz respeito ao posicionamento dos controles do equipamento. Na relação abaixo, temos as principais anomalias detectadas durante a inspeção visual: - fiação,. - solda fria,. - resistores chamuscados, invólucros de semicondutores trincados,. - capacitores com vazamentos,. - oxidação,.sujeira, insetos, desgaste natural, - sujeira. - insetos. - desgaste natural. - interrupções, trilhas de PCI rompidas, mau contato em conectores. - outras. Na figura 10 temos uma fonte de força onde mostramos algumas possíveis anomalias encontradas durante a inspeção visual. 18

19 Fig Defeitos possíveis em uma fonte de força. 2 - Ligar o Equipamento A essa altura, deve-se estar atentos às possíveis indicações de fagulhas, faiscamento, fumaça, ruídos, etc. Muitas panes são sanadas nesse momento. Por isso, muita atenção: demos condições ao aparelho de "dizer" o que sente. 3- Verificação da Tensão de Alimentação A verificação da tensão de alimentação exige prévio conhecimento de seu valor exato, pois há casos em que o equipamento exige uma tensão de alimentação regulada (inalterável). Certos aparelhos apresentam-se inoperantes, ou operam com grande deficiência, mesmo com pequenas variações da tensão de alimentação (inferiores a 10%). Isso, porém, não significa que um radinhoestabilizador comum não funcione com essa variação. O valor da alimentação é obtido nas especificações do equipamento, normalmente fornecido pelo fabricante. Logicamente pode-se deparar com a situação de tensão de alimentação igual a zero volt. Nesse caso devemos considerar todas as anomalias anteriormente descritas. Se a tensão indicada for inferior à especificada, sintomas diferentes podem aparecer nos aparelhos. Considerando-se que os itens analisados não apresentaram indicação da causa do defeito, passaremos para a localização do estágio. 4- Setorização do Estágio Para a execução desse item, deve-se dispor de equipamentos auxiliares que são, na realidade, uma extensão de nossos sentidos. Tais equipamentos poderão ser simples ou complexos, dependendo do grau de complexidade da prova exigida pelo aparelho em questão. As técnicas para a setorização do estágio em pane variam segundo os diferentes pontos de vista. Porém, como o nosso intuito é dar um ponto de partida para o técnico principiante, podemos sumarizar os métodos de setorização como especificado abaixo: a) Acompanhamento do Sinal O método de setorização por acompanhamento de sinal é utilizado quando o aparelho avariado gera ou apresenta um sinal (forma de onda) característico. Usa-se, por exemplo, um osciloscópio de modo que se possa acompanhar o sinal nos vários estágios do aparelho. b) Injeção de sinal Esse método é utilizado quando o aparelho apresenta condições de indicar (responder) a um estímulo (sinal) apropriado injetado nas entradas dos seus diversos estágios. 19

20 Fig Injeção de sinal COLOCAR UM ESQUEMA PRODUZIDO NO SPICE QUE MELHORE O ENTENDIMENTO Observa-se, na figura 11, que o sinal é injetado a partir da saída (alto-falante) até a entrada do conjunto de som (microfone). c) Injeção e Acompanhamento Esse método é uma combinação dos analisados nos itens a e b. É utilizado quando o aparelho não tem condições de gerar um estímulo e nem servir como indicador. Injeta-se um sinal apropriado na entrada, e a partir daí acompanha o sinal até a saída. A figura 12 mostra o método de injeção e acompanhamento. Fig Injeção e acompanhamento IDEM SUBSTITUIR FIGURA Quanto ao uso desses equipamentos devemos fazer um alerta: os mesmos só podem ser usados após o perfeito conhecimento do estágio em questão, ou seja, devemos aplicar sinais compatíveis com cada estágio. A não observância do exposto poderá, no mínimo, produzir uma grande distorção ou talvez a completa destruição de algum componente. 5 - Localização do Componente 20

21 Uma vez localizado o estágio defeituoso, o passo lógico seguinte é localizar e substituir o componente responsável pela anomalia. Nesta etapa, os processos usados são essencialmente os mesmos que para a localização do estágio, apenas em menor escala. Certos componentes, como, por exemplo, diodos e transistores, podem ser verificados no próprio circuito somente quanto a curtos ou abertos. Outros devem ser retirados e medidos fora do circuito, ou substituídos diretamente quando não se dispõe de equipamentos específicos. Algumas verificações podem ser feitas como se segue: a) Transistores O melhor teste para transistores também consiste na substituição direta, mas não é o único válido. Os transistores são componentes resistivos; suas junções podem entrar em curto, ou abrir e estas condições podem ser verificadas com o ohmímetro. Outros tipos de falhas somente podem ser percebidos mediante testes mais elaborados ou por substituição. Estes testes podem ser executados com o traçador de curvas, que testa semicondutores sob as condições dinâmicas simuladas. b) Diodos Podem ser testados com ohmímetro, ou com o traçador de curvas. Em alguns casos, como nos transistores, necessitamos usar a técnica de esquenta-esfria. Também aqui valem as mesmas considerações que para os transistores. c) Resistores Esses componentes são os mais fáceis de se constatar seu defeito. São testados com ohmímetro. Em alguns casos, necessitamos usar o megômetro.? d) Indutores Podem ser testados com o ohmímetro, somente quanto à continuidade. Quanto a espiras em curto, somente com aparelho especial ou ponte de indutâncias. Os transformadores podem, muitas vezes, ser testados com o voltímetro em CA (medição de tensão). e) Capacitores Podem ser testados com o Ohmímetro quanto a curto e fugas. O melhor é usar ponte de capacitâncias ou um capacímetro digital. f) Circuito Integrado Estes são os componentes mais complexos, e conseqüentemente, os mais difíceis de serem testados. A solução para estes casos, na maioria das vezes, é a substituição direta do componente. Generalidades 21

22 Uma vez localizado e trocado o componente defeituoso, uma completa verificação do funcionamento deverá ser efetuada, juntamente com a verificação e calibração. Caso necessário, e geralmente o é, faz-se uma recalibração parcial ou total. Muitas vezes é suficiente um pequeno retoque de alguns controles. 6 - Panes que envolvem tempo Pane intermitente esporádica Esse tipo de pane pode ser causado pela temperatura, amplitude de sinal, falta de contato físico, etc. As técnicas utilizadas para sanar este tipo de pane são os métodos convencionais associados à técnica esquenta-esfria, curto no curto (curto em elementos de baixa impedância, como por exemplo, indutores), pressão, etc Equipamentos Complexos Quando nos propomos a executar a manutenção em equipamentos de nível complexo, devemos ter em mente três coisas: - Conhecimento profundo do equipamento, - Equipamentos de teste e - Método de trabalho. O conhecimento profundo do equipamento permite que o mantenedor, observando o funcionamento do equipamento, quando este o permite, já tenha idéia de qual estágio está defeituoso, e até mesmo o circuito daquele estágio. Outro fato importante desse item, conhecimento, é que nem sempre o manual de calibragem ou ajuste está a mão. Com o conhecimento profundo dos circuitos que compõe o 22

23 equipamento em aferição, o mantenedor sabe o que determinado ajuste faz no circuito, qual a alteração provocada por este e executa a calibragem e os ajustes dispensando manuais. Quanto aos equipamentos de testes, estes são imprescindíveis para a manutenção em nível de especialista. Somando ao item anterior, a localização do componente em pane será rápida e eficaz, livre de destruições no equipamento, provocada pela troca de vários componentes até achar o componente defeituoso. Quanto ao último item, o método de trabalho, não é mais nem menos importante que os anteriores. Associado aos anteriores vem tornar a tarefa mais fácil, eficaz, objetiva e rápida, ganhando assim tempo e dinheiro. DEFEITOS INTERMITENTES Se existe um tipo de defeito que, na maioria dos casos, demanda um maior tempo para o mantenedor solucioná-lo, mesmo para os mais experientes, é aquele que se manifesta esporadicamente e/ou em determinados momentos, desaparecendo em seguida, e/ou quando saímos em busca da sua origem. Defeitos intermitentes são aqueles que não se manifestam sempre, mas somente em determinados momentos e por curtos intervalos de tempo, inviabilizando a pesquisa através de medidas e obtenção de informações que possibilitem sua localização. Os procedimentos para localização destes defeitos dependem da maneira de como se manifestam. Basicamente podem se manifestar de quatro maneiras: 1. A intermitência é constante, desde o momento em que o aparelho é ligado. O problema aparece e desaparece em intervalos regulares ou aleatórios, ou quando damos leves batidas ou movimentamos o aparelho. 2. O problema só aparece depois de um bom tempo de funcionamento. No momento em que o aparelho é ligado e durante algum tempo, o funcionamento é normal. 3. O problema só aparece depois que a temperatura de certos componentes aumenta, ou seja, quando ele se estabiliza termicamente. Nos dias de calor, o problema pode aparecer no momento em que o aparelho é ligado. 23

24 4. O comportamento inverso do aparelho também é possível, com o defeito aparecendo logo que ele é ligado, mas desaparecendo depois de algum tempo de funcionamento, quando certos componentes se aquecem ou se estabilizam termicamente. PROCEDIMENTOS Defeitos do tipo 1 O primeiro tipo de defeito (1) normalmente tem origens em maus contatos ou cabos partidos ou soltos dos conectores. Trilhas, de circuito impresso, partidas ou componentes mal encaixados em soquetes também podem causar este tipo de problema. Outra possibilidade é a oxidação de contatos de interruptores, conectores, soquetes, suporte de pilhas, potenciômetros e/ou trilhas que também provocam este tipo de problema. Sem dúvida, o mais comum é o mau contato que faz com que ocorram falhas intermitentes ou ruídos, quando movimentamos o aparelho ou damos leves batidas em sua caixa. A solução para este caso é a limpeza e/ou reaperto e/ou retoque nas soldas dos pontos suspeitos de mau contato. Para os potenciômetros temos as falhas de volume de áudio, pois a própria vibração do alto-falante pode contribuir para a manifestação do problema. Em alguns casos pode também haver alteração do ganho do circuito, pois a realimentação mecânica causada por vibrações devido ao funcionamento do equipamento pode alterar o ponto de ajuste do circuito. Fig. 13 Eliminando intermitências de um potenciômetro A solução neste caso está na limpeza do potenciômetro, pingando-se um pouco de benzina, acetona ou álcool, e movimentando o eixo do componente várias vezes para a remoção da sujeira. Evidentemente, a melhor solução é a troca do componente, se não for possível a correção com a simples limpeza. Para ruídos ou falhas que ocorram de outras origens, temos os seguintes procedimentos para encontrá-las: a) Faça uma boa limpeza no aparelho. b) Faça uma inspeção visual, procurando verificar se não existem fios soltos ou mau contato, ou ainda trilhas interrompidas na placa de circuito impresso. Veja se não existem soldas frias responsáveis por terminais de componentes soltos. Refaça as soldas "suspeitas". 24

25 c) Com o aparelho em funcionamento, vá tocando nos componentes ou fios suspeitos, verificando se o problema se manifesta. Encontrando componente com problemas, faça sua troca. d) Se o defeito se manifestar em determinado instante, procure imediatamente medir tensões nas etapas suspeitas de modo a localizar a origem. Defeitos do tipo 2 Estes defeitos podem ter diversas origens. Mesmo aquecendo pouco, muitos componentes precisam de um certo tempo para se estabilizar termicamente. A própria placa de circuito impresso, depois de algum tempo de funcionamento do aparelho, aumenta sua temperatura, pois absorve o calor gerado no bastidor. Os procedimentos para a procura deste tipo de problema são mais simples, pois uma vez que o defeito apareça depois de algum tempo de funcionamento e se mantenha, fica fácil usar os procedimentos normais de medidas de tensão nas etapas para localizar as que tenham problemas. Fig. 14 Defeito intermitente causado por aquecimento no bastidor No entanto, se o defeito não se manifestar sempre ou surgir em intervalos longos demais para que o técnico possa esperar, recomendamos os seguintes procedimentos: a) Procure verificar se é possível induzir o defeito, tocando em componentes ou cabos, pois eles podem estar soltos ou ter problemas. b) Para induzir o defeito, aproxime a ponta do ferro de soldar, sem encostar nos componentes suspeitos. O pequeno aquecimento provocado pelo calor do ferro pode induzir o defeito. Um secador de cabelo ligado no quente pode também ser usado para "ajudar" a induzir problemas nos equipamentos. c) Verifique cabos e cabinhos que podem estar com interrupções internas ou com mau contato. Depois de um certo tempo de funcionamento conduzindo correntes intensas, os pontos de mau contato geram calor suficiente para causar problemas. Defeitos do tipo 3 Estes defeitos são causados normalmente pela elevação da temperatura de componentes de potência, tais como, resistores de fio, transistores, diodos, circuitos integrados de potência, etc. Capacitores eletrolíticos também podem manifestar este tipo de problema quando apresentam fugas consideráveis ou quando seus terminais se soltam no interior do invólucro. A melhor maneira de verificar este tipo de defeito é com a ajuda de um spray congelador. Este spray, conforme o nome sugere, espirra um líquido congelante que esfria instantaneamente o local em que ele cai. Assim, se tivermos 25

26 um CI, um transistor, um diodo ou um componente suspeito, basta espirrar um pouco do spray para ver se o problema continua ou desaparece. Fig. 15 Esfriando um componente com spray congelante Evidentemente, na falta do spray congelante, existem alguns procedimentos alternativos como, por exemplo, procurar absorver com uma garra jacaré, um pinça ou mesmo com um alicate de ponta o calor de um componente suspeito. Os procedimentos básicos para encontrar defeitos que se manifestam depois de algum tempo, quando o aparelho "esquentar", são os seguintes: a) Aplicar o spray congelante nos componentes suspeitos, verificando se o defeito se modifica ou desaparece. b) Procurar investigar se não existem componentes com aquecimento excessivo e tentar "ajudar" na sua refrigeração, verificando se com isso o problema desaparece. Um secador de cabelos ligado, ar frio" também pode ser útil em alguns casos. c) Procurar saber se o problema se manifesta mais nos dias quentes ou frios. Verificar se os orifícios de ventilação do aparelho não estão bloqueados, se os dissipadores estão firmemente presos aos componentes com que devem trabalhar e finalmente, se, no uso diário, o usuário não coloca sobre o aparelho objetos que impeçam sua livre ventilação e a dissipação do calor. Atente! Caso um superaquecimento indevido danifique um componente, ele poderá manifestar o mesmo problema sempre que o equipamento voltar a atingir uma determinada temperatura crítica. A poeira acumulada em dissipadores de calor dos semicondutores afeta sua propriedade de transmissão de calor por irradiação, podendo ser causa de problemas de superaquecimento. Defeitos do tipo 4 Estes são causados pelos mesmos motivos que os anteriores, com a diferença de que, o aquecimento e eventual dilatação de partes provocam um religamento e não um desligamento. Assim, o aparelho que não funcionava normalmente, depois de certo tempo, volta a funcionar. Os procedimentos para descobrir as causas destes problemas são exatamente os mesmos do caso anterior, com o uso básico de spray congelante. Quando o aparelho voltar a funcionar normalmente, depois de algum tempo, procure os componentes suspeitos e borrife o spray sobre ele. Se o funcionamento normal foi interrompido com esse procedimento, isto é indício de ter encontrado a origem do problema. 26

27 CONCLUSÃO Evidentemente, nem sempre a coisa é tão simples que tocando, sobreaquecendo ou resfriando os componentes possamos encontrar a origem dos defeitos intermitentes. Existem casos que é necessário verificar os componentes um a um e até desmontar uma parte da etapa suspeita para esta finalidade, mesmo assim podemos esbarrar em casos que a frio o teste dos componentes é satisfatório, porém em operação dinâmica é que o defeito se manifesta. É nestes casos que uma boa lógica, o uso racional dos instrumentos de medição, o domínio dos fundamentos teóricos para análise dos dados obtidos fazem a diferença. DOCUMENTAÇÃO TÉCNICA Introdução Diagramas / esquemas Tipos de diagramas REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ELETRÔNICA PASSO-A-PASSO. Vol. 1. Editora Abril Cultural, São Paulo, MÉTODOS DE PESQUISA DE DEFEITOS DE RADAR. Apostila. Impressa pela Gráfica da Escola de Especialistas da Aeronáutica. GOOT. Catálogo de Equipamentos. SABER ELETRÔNICA. Revista. Ed 307. Agosto